基于AEZ對農村集體建設用地復墾后生產潛力的評估

林 立，況明生

(西南大學地理科學學院，重慶 400715)

引言

重慶市農村集體建設用地復墾是指遵循現行的法律法規尤其“增減掛鉤”、“地票交易”、“戶籍改革”等文件，在保證城鄉建設用地總量平衡的基礎上，把農村宅基地及其附屬設施用地、鄉鎮企業用地、農村公共設施和公益事業建設用地復墾為耕地，其(結余的)指標用于城鎮建設，尋求改善農村居民的生活條件，節約集約利用建設用地。與此同時，人們擔心等面積復墾為耕地的土地質量是否等于相同面積用于城鎮建設的耕地，隨著人口增加，這是否會影響土地的人口承載力，以及如何實現土地資源的可持續發展。本文以重慶市永川區為例，采用“AEZ”(農業生態區域法)計算其光合生產潛力，分別進行氣溫、水分、土壤修正，客觀的估算土地生產潛力，通過討論為該地區土地的可持續發展區劃提供科學依據。

1 資料和方法

1.1 研究區概況

永川區位于四川盆地東南丘陵山地(105°38'～106°05'E、28°56'～29°34'N)，地貌類型主要為低山地、丘陵(深丘、中丘、淺丘)、河谷平壩，根據地形組合可以劃分為北部低山深丘區、中部丘陵區、東部低山丘陵區、南部淺丘平壩區，詳細如圖1。據全國第二次土地調查，全區耕地面積656.99km2，約占農用地的51.07%、土地總面積的41.78%。

永川區屬于典型的北半球亞熱帶季風性濕潤氣候，其特征為:雨熱同期，降水充沛;年均溫18.2℃，最高氣溫39℃，最低氣溫2℃;年均降雨量1 042.2mm，全年平均日照1 298.5小時，年平均無霜期317天。因地制宜，糧食作物主要包括稻谷、小麥、玉米、薯類和豆類。

圖1 永川在重慶的位置及地形分區

1.2 數據來源及操作流程圖

1.2.1 數據來源

氣象資料、土壤資料:參考《永川縣志》歷年氣候資料和土壤資料。

圖件資料:1:1萬永川區各個鄉鎮土地利用總體規劃圖、行政區劃圖、部分鄉鎮等高線地形圖(CAD格式)。

社會經濟統計資料:重慶市2001年～2011年統計年鑒、永川市2010年統計年鑒、永川縣志、部分鄉鎮農經報表及政府工作報告。

1.2.2 操作流程圖

圖2 操作流程圖

2 土地生產潛力估算

2.1 生態區位法概述

生態區位法(AEZ:Agro－Ecological Zones)是將氣候圖、土壤圖等疊加生成農業生態區［2］，作為評價土地生產潛力的基本空間單位，按照土地評價的方法揭示農業生態區［3，4］(評價單元)的土地生產潛力［5，6］。

土地生產潛力是在一定地域、一定時期和一定經濟社會條件下，由農業資源諸要素綜合投入所形成，具有較高轉換效率的可持續產出能力［7－9］;是由光、熱、水、土、肥、氣、其他生產要素與生命物質組成的一個相互聯系、彼此依存的耦合系統，只有調節農業資源系統內部的土—水—肥—氣及其他生產要素與植物生長的聯系，使之處于協調狀態，從而充分發揮農業資源的生產能力［10，11］。

2.2 計算土地生產潛力

本研究中，土地生產潛力的公式采用光合潛力衰減模型(也稱機制法［12，13］)，估算土地的生產潛力，可以概括為:

y為一定投入水平的作物生產潛力［14－16］;yp為光合生產潛力;f(t)、f(w)、f(s)分別為溫度、水分、土壤的修正系數。

式中yn為光合生產潛力(kg/km2);∑Q為任一時段太陽總輻射，這里采用永川區每月太陽輻射量;ε為有效輻射占總輻射的比重，即光合有效輻射比，因永川區地處盆地東南取0.46較適宜;α=1－(R+β)，α為吸收率，R為反射率(取最小值0.1)，β為透射率(取最小值 0.07);γ 為光飽和限制率，取值0;ρ為非光合器官的無效吸收率，取值0.1;w為呼吸作用損耗率，取值0.3;φ為光量子能量轉換率，取值0.224;C為干物質發熱率，平均值為17.765*103kj/kg。

光溫生產潛力是在光合生產潛力的基礎上進行溫度訂正，即:

其中:

式中N0、N10為日均溫≥0℃、≥10℃且保證率為80%的天數，Nm為每月的天數。

③計算光溫水(氣候)生產潛力［21，22］

降水生產潛力是在限水條件下所能實現的最大生產力Yp，是雨養農作物生產力的上限。Yp是通過Ymp的降水修正得到的，反映的是水量不足對產量的影響。修正公式為:

式中:ky為產量反映系數;ETa為作物實際蒸散量;ETm為作物最大蒸散量;ETm=ET0，ET0為參照作物的蒸散量，可通過“彭曼法”計算求得;Kc為作物系數。由此得出水分修正系數:

式中P為月均降水量;Eo=0.001 8(T+25)(100－R)，T為月均溫(T+25)2度，R為月均相對濕度。

④計算光溫水土(土地)生產潛力

土地生產潛力是在氣候生產潛力的基礎上進行土地、土壤修正:

f(s)主要參考土地質量綜合因素訂正系數、土壤侵蝕對產量的影響和損耗量［23－25］

式中ai(i=1，2，3)表示不同土地等級所能達到的耕地最大生產潛力(水澆地上位光溫生產潛力，旱地為氣候生產潛力)的百分比，Fi(i=1，2，3)表示在相應等級的土地上作物的種植面積，整個生產盆地的Kf為0.655～0.67之間。

土壤侵蝕是指在不同因素(水力、風力等)的作用下，土壤表層物質被剝蝕的現象，不僅影響土壤的可耕性，而且直接導致作物生產力的損失，對農業生產危害很大，四川盆地因土壤侵蝕而對生產力造成的損失約為504 100萬千克。

損耗量是指在作物生長過程中，由于病蟲害和人為管理措施等不當會造成作物生產力的損失，經長期跟蹤觀察、研究，這一損失約為10%。

3 結果與分析

3.1 計算光溫、光溫水、光溫水土生產潛力

重慶市永川區的糧食作物主要為水稻、小麥、玉米和薯類作物，根據上述公式和已有的資料、分別計算四大分區主要作物的光溫生產潛力、光溫水生產潛力和光溫水土(土地)生產潛力，結果如表1、表2、表3。

表1 光溫生產潛力 千克/畝

表2 光溫水生產潛力 千克/畝

表3 土地生產潛力 千克/畝

3.2 統計永川區的糧食總產量①數據來自2004年—2010年重慶統計年鑒，中國統計出版社出版。、復墾土地單元的面積產量

圖3 重慶市永川區2004—2010年作物種植面積統計

圖4 重慶市永川區2004—2010年各類糧食產量統計

表4 2008—2010年復墾項目區小麥、玉米、薯類產量千克/畝

3.3 結果與討論

各復墾區通常復墾為旱地，極少數因地適宜的復墾為林地，農戶種植的作物主要為小麥(冬—春季)、玉米(春—夏季)、薯類(夏—秋季)及套種零星的豆類(綠豆、蠶豆(種植在田埂上)豌豆)。這里主要統計小麥、玉米和薯類的產量，其中小麥的產量約為 150—200kg、玉米約為225—275kg、薯類約為 400—500kg。據調查，小麥、玉米和薯類在復墾區均作為粗糧，因為當地農村的飲食習慣以大米為主、極少部分玉米加工成玉米粉食用，大部的玉米，幾乎全部的小麥、薯類均為飼養牲畜(以雞、鴨、兔、豬為主);農戶更青睞于種植玉米、薯類，因為其種植、管理、收獲較小麥容易。

重慶市永川區的作物播種面積在2005年—2007年達到一個較高的水平，但自2007年逐漸緊縮，到2010年最低;自2007年開始，永川復墾的土地單元相繼恢復農業工作，由農戶安排農業生產，作物產量計入全年統計，2007年—2010年全區的糧食產量依然維持在40萬噸以上，并且在2008年、2009年、2010年略有上升。

通過計算理論土地生產潛力，并結合復墾區的調查數據進行分析，實際所得作物產量均小于或接近理論土地生產潛力所得數據:冬小麥實際產量同理論產量差距較大，玉米比較接近理論計算產值，薯類基本接近理論產值;同時我們得出，如果提高必要的技術、經濟投入水平進行集約經營，可以肯定各個復墾區的作物產量還有提升空間。

4 結論

4.1重慶市永川區的土地(光溫水土)生產潛力是基于量子效率理論，采用“機制法”，根據土地上太陽輻射能的數量確定綠色植物光合作用所形成的干物質質量，并以此為基礎分別進行溫度、水分、土壤得逐級修正，分別計算各區域的光、溫、水、土生產潛力。永川區土地生產潛力的特點基本符合地形地貌類型及受影響的局地小氣候分布的特點，南部淺丘平壩區生產潛力高、中部丘陵區同東部低山丘陵區居中、北部低山深丘區次之。

4.2重慶市永川區各復墾單元都復墾為旱地，通過間作套種冬小麥、玉米、薯類和部分零星作物均獲得了較好的產量，同時建立各作物的產量數據庫，為將來的全區產量估算提供參考數據;在現有的自然、技術、經濟投入下，及時總結經驗、綜合分析各個影響因子相互關系，通過評價復墾土地單元的潛力(生產潛力、利用潛力等)、適宜性，選擇最適宜的作物、最佳的耕作方式。

4.3通過計算土地理論生產潛力并同各復墾單位的實際產量比較，在現有技術、經濟條件投入下各復墾單位作物產量還未達到最佳產量。若提高投入水平等級，保護土地資源質量;嚴格生態保護，因勢利導防治復墾單位土地資源的生態干擾;在已有工程措施的基礎上，增加農藝、生物措施，增強管理措施、定期監測等，逐漸提升各復墾土地資源的適宜性、生產潛力。

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