礦區廢棄地復墾新增耕地質量綜合評價

周 芳，周 興

（廣西師范學院，廣西 南寧 530001）

礦區廢棄地復墾新增耕地質量綜合評價

周 芳，周 興

（廣西師范學院，廣西 南寧 530001）

耕地質量關系著耕地的產品數量和質量，甚至與人類食品、用品的安全性相關聯。從耕地質量的概念出發，提出了礦區復墾新增耕地質量評價的內涵，建立了礦區復墾新增耕地質量的評價指標體系，采用隸屬函數法和系統分析方法對廣西某礦區復墾新增耕地質量進行評價，并對該礦區復墾新增耕地的合理利用進行探討。

礦區復墾；耕地質量；土壤環境因素；隸屬函數法

過去數十年，礦產資源過度開發對土地造成的挖損、壓占、塌陷、污染等現象日益引起社會的重視。礦區復墾是《中華人民共和國土地管理法》規定的，由用地單位和個人對已造成的土地破壞承擔責任的途徑。礦區復墾有不同的方向，國家頒布的《土地復墾質量控制標準》（TD/T1036-2013）對不同復墾方向的質量標準作出了規定。該控制標準從地形、土壤質量、生產力水平和配套設施四個方面探討了耕地復墾質量控制標準，但評價體系不夠完善、方法比較粗放，不能全面衡量復墾新增耕地質量的優劣。《農用地質量分等規程》（GBT28407-2012）也對耕地質量評價作出了規定，但對礦區復墾新增耕地質量的評價缺乏針對性。耕地是土地復墾的重要方向，如何評價其質量是土地質量研究的重要內容。由于礦區廢棄地幾乎已經完全失去土地原貌，復墾工程實施過程中對土地投入的工程量一般都比較大，復墾前后的土地情況變化比較大。礦區廢棄地有重金屬含量高的特點，如何在評價復墾新增耕地質量中考慮重金屬對耕地質量的影響是耕地質量研究的新內容。目前國內對礦區復墾新增耕地質量評價的研究并不多，也存在一定的缺陷。我國耕地占補平衡任務比較重，探討一套全面的指標體系和評價方法來衡量礦山復墾新增耕地的質量是土地質量研究的重要內容。因此該文在研究耕地質量內涵和指標體系的基礎上，以廣西某鐵礦區廢棄地復墾新增耕地為例，對礦區廢棄地復墾新增耕地質量評價及合理利用進行探討，以期為礦山復墾新增耕地質量評價、分等定級和管理提供參考。

1 礦區復墾新增耕地質量評價的內涵

耕地質量是一個多層次的概念，目前還沒有統一的提法。我國《全國耕地地力調查與質量評價技術規程》指出耕地質量是耕地滿足作物生長和清潔生產的程度，包括耕地地力和土壤環境質量兩個方面。趙春雨等[1]認為耕地質量是指滿足人們生態需求和生產需求的耕地狀況和條件。石淑芹等[2]認為耕地質量是耕地各種性質的綜合反映。自然因素和社會經濟因素是構成耕地質量的兩個重要方面，二者分別組成耕地自然質量和耕地利用質量。其中，自然因素主要包括立地條件、土壤條件、農田基礎設施及培肥水平；社會經濟因素主要取決于農戶在耕地上的投入與管理水平。沈仁芳等[3]認為，耕地質量是指耕地的自然、環境和經濟等因素的總和，相應的耕地質量內涵包括耕地的土壤質量、空間地理質量、管理質量和經濟質量四個方面。張耿杰等[4-5]針對礦區土地質量進行了探討，認為礦區土地質量包括肥力質量、環境質量、健康質量和安全質量四個方面內容。

國內目前耕地質量研究中，耕地自然屬性方面較多考慮立地條件、土壤肥力條件、社會管理條件等，忽略了土壤重金屬污染方面的因素。在評價指標體系的研究中缺少對土壤環境條件的重視，這對評價結果的實用性和可靠性存在一定的影響，不符合當今人們綠色環保的理念。該文認為耕地質量是由影響耕地產出能力、產出效率、產品質量和產品安全的自然、環境和社會經濟因素共同作用構成的綜合體，它包括土壤肥力條件、土壤環境條件、空間地理條件、社會管理條件。土壤肥力條件包括土壤中能夠保障農作物基本生長周期內所需要的水、有機物、無機物、空氣和熱量等，還包括影響土壤營養條件的動物、微生物等；土壤環境條件是指土壤中影響農作物產品安全的要素，如重金屬、有機污染物等；空間地理條件包括耕地所處位置的地形、區位等；社會管理條件是指人類活動對耕地質量的影響，如施肥、水利條件、交通條件等因素。

礦區復墾新增耕地是人為地對已損毀的礦區土地采取工程整治措施，使其達到可供耕種利用狀態的土地，具有復墾工程量大、重金屬污染可能性高等特點。礦區復墾新增耕地質量綜合評價是根據礦區廢棄地復墾特點，構建評價指標體系，并采用一定的定量方法對復墾新增耕地質量的情況進行綜合評判，統一劃分等別順序，表示耕地生產力的高低和潛在生產力。新增耕地質量綜合評價目的是為了更有針對性、更合理地利用復墾新增耕地。

2 評價指標與方法

2.1 評價指標體系的建立

礦山復墾新增耕地質量受土壤因素、空間地理因素、社會因素的影響，是各方面因素作用的綜合反映。評價指標體系構建的思路如下：以區域分異性、綜合性、普適性及資料可獲性為原則，全面考慮影響耕地生產能力和生產潛力的各因素，對比整合篩選出具有主導性、代表性的評價因子。在參考《農用地質量分等規程》（GBT28407-2012）的基礎上，結合礦區實際情況，考慮土壤肥力條件、土壤環境因素（重金屬元素）、空間地理因素及社會管理因素等構建指標體系。參照耕地質量等級評價工作中采用的指標體系，選取各種重金屬元素含量、有效土層厚度、土壤表層質地、pH值、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、地形坡度、路網密度、灌溉保證率等因素組成評價指標集。以礦山復墾新增耕地質量為目標層，對以上評價指標集進行比較、篩選、調整、分類，構成評價指標體系（表1）。

表1 礦區復墾新增耕地質量評價指標體系

2.2 評價指標說明與標準化

由于不同的指標對耕地質量的影響是不一樣的，如有效土層厚度與耕地質量之間呈正相關，即有效土層厚度越大耕地質量越好；而pH值與耕地質量之間呈拋物線關系，即pH值在一定范圍內越大耕地質量越優，超過了一定范圍，pH值越大耕地質量越劣。根據各指標與耕地質量之間的相關性，將指標分為三類：正效指標、正—負效指標、負效指標，各指標分類情況如表2所示。為使量綱不統一的參評指標數據具有可比性，該文采用隸屬函數法[6-7]對指標數據進行標準化處理，將它們轉化為閉區間[0，100]上無量綱指標屬性值。

2.2.1各重金屬元素含量各種金屬元素是指《國家土壤環境質量標準》（GB15618-2008）中規定的重金屬元素，包括砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鐵（Fe）。各重金屬元素指標下限值取值為該區域各類耕地土壤樣本均值，上限值參照《國家土壤環境質量標準》（GB15618-2008）土壤無機污染物的環境質量第二級標準值（農業用地按pH＞6.5～7.5），借鑒林麗欽[8]推導計算的重金屬元素毒性系數確定上限值，具體模型為：

Ut2為重金屬元素上限值，Ugb為國家土壤環境質量標準值，Tc1為某重金屬元素毒性系數，∑Tci為各重金屬毒性系數之和。

2.2.2有效土層厚度有效土層厚度是指能夠提供作物生長所需養分和水分的有效土層的厚度。其上、下限值參照縣級耕地質量等別評定工作中采用的標準。

2.2.3土壤表層質地土壤表層質地是指評價單元內耕作層土壤質地，即表層土壤中不同直徑的礦物顆粒的組合狀況。根據縣級耕地質量等別評價工作中采用的賦分標準，各類土壤賦分情況為：壤土=100，黏壤土=70，沙壤土=50，沙土=30，礫質土=10。

2.2.4 pH值pH值即土壤的酸堿度，其上、下限值參照縣級耕地質量等別評定工作中采用的標準。

2.2.5有機質含量有機質含量是指單位質量土壤中含有的各種動植物殘體與微生物及其分解合成的有機物質的數量。其上、下限值取值參照全國第二次土壤普查養分分級標準。

2.2.6全 氮全氮是指土壤中氮元素的總和，即有機氮和無機氮的總和。全氮的上、下限值取值參照全國第二次土壤普查養分分級標準。

2.2.7有效磷有效磷是指土壤中可被植物吸收的磷組分，包括全部水溶性磷、部分吸附態磷及有機態磷。有效磷的上、下限值取值參照全國第二次土壤普查養分分級標準。

2.2.8速效鉀速效鉀是指吸附于土壤膠體表面代換性鉀和土壤溶液鉀離子。速效鉀的上、下限值取值參照全國第二次土壤普查養分分級標準。

2.2.9地形坡度地形坡度指評價單元內地表陡緩的程度。其上、下限值參照縣級耕地質量等別評定工作中采用的標準。

2.2.10路網密度評價單元所在行政村內，依道路中心線計算的道路長度與行政村面積的比例。該文路網密度計算方法借鑒劉斌濤[9]等效國道交通線密度的計算方法，計算評價單元所在行政村的交通線及緊臨評價單元的田間道路密度。其上、下限值以該縣域內最高值、最低值為參照。

2.2.11灌溉保證率灌溉保證率是指評價單元所在區位水利排灌設施能夠保證農作物用水的程度，賦分標準繼承耕地等別評價工作的標準：無灌溉設施=0，一般滿足=50，基本滿足=70，充分滿足=100。各指標標準化模型及限值如表2所示。

表2 礦區復墾新增耕地質量評價指標標準化模型

2.3 權重的確定和評價方法

評價指標權重的確定方法主要有熵值法、層次分析法、主成分分析法、德爾菲法、因子分析法等。其中層次分析法是一種利用較少的定量信息，使決策的思維數學化的方法，對問題所涉及的因素及其內在關系分析得比較透徹、清楚[10]。其計算得到的權重具有穩定性，且評價結果較符合客觀實際水平、具有合理性[11]，是一種簡便、靈活、實用的權重確定方法。該文采用層次分析法（AHP）確定各指標的權重值。對所列指標進行兩兩比較其重要程度，構造判斷矩陣，進而逐層判斷計算各指標和因素權重，結果詳見表1。

評價方法采用系統分析方法，準則層和目標層指數由所屬各單項指數的加權計算而得，其評價模型如下：

Y=∑w·x

Y為評價指數；w為各單項權重；x為各項指數值或標準化值。

評價指數分布在0～100之間，評價指數越大說明耕地質量就越好，越趨近于0說明耕地質量就越差。耕地質量等別劃分的等間距采用10分值進行質量等別劃分，90～100分為十等，80～90分為九等，以此類推，10～20分為二等，0～10分為一等。等別越大耕地質量越高，等別越小耕地質量越差，即十等地最優，一等地最差。八等以上耕地質量為優質耕地，土壤肥力、土壤環境（重金屬）、空間地理、社會管理質量條件比較好；六、七等耕地質量為中等水平，可根據具體情況對耕地進行質量建設從而提高耕地質量；五等以下耕地質量差，需加強對該部分耕地的質量建設。

3 案例研究

3.1 研究區域概況

研究區地處桂北，是云貴高原與湘桂低山丘陵平原之間的過渡地帶，由露天的礦區廢棄地復墾而來。該礦區廢棄地原來以開采鐵礦為主，總面積7.275 4 hm2。歷經數十年的開采，礦區植被和地貌景觀遭到極大破壞，地表裸露，水土流失嚴重，表土中混雜著大量的礦渣等廢棄物，不利于耕種，一直撂荒至復墾前。復墾前礦區總體坡度在6°～10°，主要土壤質地類型為厚層砂頁巖紅壤，土體較厚，質地壤土。

礦區復墾結合周圍地勢將基石和地表堆積物清除，與田、溝、渠、路、林等工程密切結合，采用先實土推平壓實、后客土回填方式進行土地平整，復墾后耕地面積為6.947 4 hm2。

3.2 評價單元的確定

根據國家《農用地質量分等規程》（GBT28407-2012）對評價單元劃分的要求，單元內部的土地特征相似，邊界不跨越地類邊界，采用控制區域格局的地貌走向線和分界線，河流、溝渠、道路、堤壩等線狀地物和有明顯標志的權屬界線。經過對比研究，研究區以復墾范圍線為邊界，將因素屬性有明顯差異的地塊區分為不同的評價單元，共有4個，土壤質地、坡度、土層厚度有明顯的差異，大多數以生產路為界。

3.3 數據的獲取及評價結果

研究所需數據是通過實地調研、樣品檢測的方式獲得。經過實地現場調查、測量，在各評價單元內耕地隨機布點、采取土壤樣品、挖掘土壤剖面，獲取最原始的數據材料。為了與區域現有耕地土壤環境進行對比，同樣在礦區外耕地布點采樣。后將土壤樣品送往廣西壯族自治區地質礦產測試研究中心，對土壤相關成分進行檢測，獲得土壤各組分含量原始數據。經過對檢測數據處理，得出復墾前后各地塊及礦區外土壤組分含量均值，與國家標準值對比情況見表3。

表3 礦區復墾前后土壤各組分含量與區域均值和國家標準值對比

采用前文所述評價方法，廣西某礦區復墾新增耕地質量評價結果如圖1所示。由圖1可以看出：（1）研究區各評價單元土壤肥力因素得分較低，分布在40～60分之間，評價單元4土壤肥力指數甚至低至27，說明礦山復墾新增耕地客土回填的土壤肥力不足；（2）土壤環境因素指數分布不齊，評價單元3土壤環境因素指數為85，土壤環境條件相對較好，其他評價單元土壤環境指數分布在60左右，土壤環境條件不太理想；（3）各評價單元空間地理因素指數和社會管理因素指數分布整齊，分別為82和60，說明該礦區復墾新增耕地區位環境比較優越，社會管理力度還有待提高；（4）綜合各因素評價，耕地質量綜合指數為54～68，為六等、七等耕地，質量水平中等，可通過提高土壤肥力條件及土壤環境條件達到提高耕地質量綜合水平的目的。

圖1 廣西某礦區復墾新增耕地質量評價結果

4 礦區復墾新增耕地利用探討

4.1 礦區復墾新增耕地特征

由廢棄礦區復墾而來的耕地存在以下特征：（1）礦區巖土本身重金屬含量相對較高，受其影響，復墾而來的耕地土壤重金屬污染可能會相對較高；（2）礦區廢棄地復墾回填的土壤大多是非耕地剝離而來的自然土，缺乏耕作過程中進行的反復翻擾，理化性質比較差；（3）從復墾前后土壤各組分含量對比來看，回填的客土土壤肥力可能存在沒有保障的問題，甚至比復墾前礦區原本的土壤肥力還要低；（4）經過工程修建，復墾區交通、灌排設施都比較完善。

4.2 礦區復墾新增耕地利用建議

4.2.1治理土地重金屬污染，提高土壤環境質量通過研究區土壤樣品的檢測結果分析可見，項目地塊土壤環境質量不太理想，特別是鎘元素和鋅元素含量超標較嚴重，對耕地質量和農產品安全存在很大威脅。建議加強提高土壤環境質量，特別是重金屬污染的凈化工作。可以通過植物修復措施或者微生物修復措施等去除土壤中的重金屬，降低重金屬在土壤中的比重，達到凈化污染的效果。根據研究區自然社會經濟情況，結合土壤理化性質以及土壤肥力等多種因素考慮，可通過大量種植蜈蚣草、商陸等植物進行土壤改良。蜈蚣草根狀莖直立，短而粗壯；商陸根系發達，枝葉茂盛，都是治理土壤重金屬污染的理想植物。還可采用生物修復措施，在土壤中放養蚯蚓，待其富集金屬離子后采用電擊或灌水的方法驅逐蚯蚓。

4.2.2種植非食用農作物，合理利用耕地為食品安全和人體健康考慮，本著合理利用耕地，不浪費可耕土地的原則，建議重金屬污染治理完成后，近年種植的作物以非食用農作物為主，如棉花、黃麻等纖維作物。在符合紡織品重金屬含量的限量范圍內，種植收獲的棉花等纖維作物可以作為紡織品、編織袋等產品的原材料。這樣既可充分利用耕地，又增加農用地的經濟收益。

4.2.3加大投入，逐步提高新增耕地質量水平研究區灌排設施一般滿足耕地用排水需求，但還有完善的空間。建議加大土地整治業務的投入，加強農田基礎設施建設，加大灌排設施密度，以完善田間基礎設施和提高基礎地力。在土地復墾、重金屬污染治理工作完成后，通過添加肥料或利用豆科植物的固氮能力來改善土壤物理性質、提高土壤肥力、加速土壤熟化。此外，研究區部分區域土壤存在一定程度的酸化問題，土壤酸度過高不利于農作物的生長，因此需要改善其酸性條件，可以施加石灰中和土壤的pH值，或者施加有機肥料，如動物糞便、污泥等。全面推進新增耕地質量建設和測土配方施肥工作，積極開展種植綠肥、有機肥料積造和施用，全面提升耕地質量等級。

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（責任編輯：朱瓊瓊）

Comprehensive Evaluation of the New Cultivated Land Quality in the Abandoned Land Reclamation Area

ZHOU Fang，ZHOU Xing
（Guangxi Normal College, Nanning 530001, PRC）

The quality of cultivated land is related to the quantity and quality of cultivated land, and even the safety of human food and supplies. This paper summarized the concept of cultivated land quality, and put forward the connotation of the new cultivated land quality evaluation, and established the evaluation index system of the new cultivated land quality in mining area. Using the membership function method and system analysis method to evaluate the quality of cultivated land reclamation in a mining area in Guangxi Province, and to explore the reasonable utilization of new cultivated land in this area.

mining area reclamation; quality of cultivated land; soil environmental factors; membership function method

TD88

：A

：1006-060X（2015）11-0064-05

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.020

2015-09-25

周 芳（1989-），女，廣西南寧市人，碩士研究生，研究方向為土地利用與規劃。

周 興