基于GIS的耕地質量等別評價

牛欣然　張麗琴　龔健　劉慶亞

摘要：耕地質量評價既是全面掌握耕地質量狀況，使耕地由數量管理轉變為數量、質量以及生態管理，促進土地資源節約集約利用的基礎，也是當前研究耕地質量變化，實現社會可持續發展的重點。為了保持耕地質量等級成果的現勢性及了解耕地質量的發展趨勢，以宜昌市夷陵區為例，在GIS的支持下對耕地等級質量成果更新工作進行研究，進而了解區域耕地質量等別變化及其空間分布情況，掌握年度內耕地現狀變化及耕地質量建設引起的耕地質量等別變化情況。結果表明，本次夷陵區更新評價后的國家自然等、利用等、經濟等的等別分布與上一輪成果基本保持一致，保證了更新評價成果的連續性，同時耕地總面積呈增長趨勢，耕地質量也有一定的提升，主要歸因于地區土地整治項目的實施。

關鍵詞：耕地質量等別；GIS；更新評價；宜昌市夷陵區

耕地是人類生存的物質基礎，其質量的優劣對國家糧食的安全至關重要。隨著中國工業化和城市化進程的不斷推進，大量的耕地資源被占用，耕地資源問題日益突出。如何保護耕地，提高糧食綜合生產能力，保證國家糧食安全是當前的重要課題。因此，要實現土地資源的可持續利用、優化配置和科學管理，保持耕地總量動態平衡，保障中國社會經濟持續健康發展，需要對耕地質量做出科學的評價。搞好耕地質量分等評價工作，對中國實現土地管理由數量管理向數量、質量、生態管護綜合管理轉變具有重要的作用，同時，為落實占用耕地補償制度，實現區域耕地占補平衡目標、耕地生產能力核算、農用地流轉和基本農田保護提供依據。

中國是世界上研究耕地分類進行耕地評價最早的國家。早在2500年前古籍《周禮·地官·司徒》中就有關于土地質量高低的記載。新中國建立后，中國非常重視耕地的質量建設，在20世紀50年代和第一次土壤普查、第二次土壤普查期間及相關的區域資源調查中，都開展過不同形式的耕地質量評價工作，這些評價為當時中國耕地資源利用、促進農業發展奠定了堅實的基礎。但限于當時的條件，這些耕地評價多以定性評價為主，考慮的因素也較少。20世紀90年代以來，以GIS（地理信息系統）為代表的“3s”技術和地圖、自動制圖技術等高新技術在耕地質量評價中得到了應用與發展，并在數據更新、動態評價、評價精度方面取得很大進展。與此同時，耕地評價所采用的方法也有了較大的發展，主要包括層次分析法（AHP）、模糊綜合評價法、德爾菲法（Delphi method）等。耕地評價研究正向著綜合化、多元化、精確化、定量化、信息系統管理方向以及跨區域的橫向可比的方向發展。本研究依據《農用地分等規程》和《湖北省耕地質量等別年度更新評價技術方案》中的要求，采用多因素綜合分析法對夷陵區的全部耕地進行質量等別更新評價，旨在為土地管理的日常工作以及制定相關的耕地保護政策提供依據。

1.研究區域概況

宜昌市夷陵區位于湖北省西部、長江三峽的下端，跨東經110°51′-111°39′，北緯30°32′～31°28′。夷陵區東連遠安、當陽，南鄰夷陵、宜昌市城區、枝城、長陽，西接秭歸、興山，北抵保康。東西最寬77km，南北最長103 km，全區總面積為3 424 km²。全區轄11個鄉鎮、1個街道辦事處、1個省級經濟開發區，225個行政村。

2.研究數據與方法

2.1數據來源與處理

所使用的數據主要來源于夷陵區土地利用變更調查數據庫、夷陵區耕地質量等級補充完善成果資料、夷陵區土地整治項目圖件及數據資料、夷陵區年度綜合開發、農田水利建設等項目資料、統計資料等。

為了方便數據處理以及成果的統一，此次研究以ArcGIS10，2為平臺，由于土地整治項目圖件是CAD格式，因此需要轉化為ArcGIS的SHP格式。在ArcGIS操作平臺下對數據在轉換格式的過程中所產生的錯誤和丟失的屬性進行補充和修改。統一各數據的坐標系統，并進行空間位置的配準。需要進行更新的耕地分等屬性可以從土地整治數據資料查找和參考《農用地分等規程》（GB/T28407-2012）、《湖北省耕地質量等別年度更新評價技術方案》和《農用地質量分等數據庫標準》（報批稿）相關要求。

2.2研究方法

夷陵區耕地質量等級更新采用因素法。夷陵區耕地分等單元共計51 854個耕地圖斑，在確定分等因素及其權重的基礎上，采用多因素綜合分析法，對耕地質量等級評價指標信息值進行補充和完善，完善分等因素圖，確定耕地分等單元工作底圖，建立耕地分等基礎數據庫，計算各分等單元指定作物的自然質量分，并根據光溫（氣候）生產潛力指數、產量比系數計算耕地自然質量等指數，更新耕地利用系數和經濟系數，計算耕地利用等指數和經濟等指數，根據省等指數與國家等指數平衡轉換規則，計算分等單元的國家級等指數。在此基礎上采用等間距法，劃分耕地自然質量等別、經濟等別以及利用等別。根據《湖北省耕地質量等級成果補充完善縣級工作報告》，夷陵區位于湖北省二級指標區的盆周秦巴山區，標準耕作制度為油菜一中稻，一年兩熟制，基準作物為中稻，指定作物為中稻和油菜。

2.3評價指標選擇及賦值

由于影響農用地質量的因素種類多，影響強度各異，因而科學選擇分等因素對農用地分等具有重要意義。采用德爾菲法，根據《農用地分等規程》（GB/T 28407-2012）的推薦因素進行專家打分。指標體系的選擇主要遵循主導性、系統性、獨立性、差異性、科學性與可操作性兼顧、定量與定性相結合等原則，結合夷陵區項目實際情況，確定指標體系。由于夷陵區有中稻和油菜兩種指定作物，因此要對兩種作物分別進行評價指標選擇及賦值。分等因素指標體系及權重見表1、表2。

3.結果與分析

3.1耕地質量等級更新評價結果

夷陵區耕地面積35 939.90 hm²，根據湖北省耕地質量等別劃分標準，將夷陵區劃分為4個國家自然等、5個國家利用等、4個國家經濟等。

3.1.1耕地自然等別質量分析 夷陵區耕地自然等指數主要分布于3 060～4 263區間，自然等范圍在5等地到8等地之間，其中主要為6等地，占夷陵區所有耕地的47.25%，主要分布在分鄉鎮、霧渡河鎮、鴉鵲嶺鎮等，面積合計16 980.91 hm²；比例最少的為5等地，只有2 159.74 hm²，占夷陵區所有耕地的6.01%，主要分布于龍泉、鴉鵲嶺鎮等；7等地和8等地分別為14 267.31 hm²和2 531.93 hm²，占所有耕地的39.70%和7.04%，主要分布于黃花鄉、鴉鵲嶺鎮、樟村坪鎮等。等別面積分布情況見圖1。

3.1.2耕地利用等別質量分析 利用等指數主要分布于1 484-2 220區間，利用等范圍在4等地到8等地之間，其中主要為6等地和7等地，面積分別為9 798.14 hm²和15 458.48 hm²，占夷陵區所有耕地的27.26%和43.01%，主要分布于分鄉鎮、黃花鄉、鴉鵲嶺鎮、霧渡河鎮等；比例最少的為4等地，僅有5.64 hm²，分布于樂天溪鎮，占夷陵區所有耕地的0.02%。其余5等地和8等地，面積分別為5 961.86 hm²和4 715.78 hm²，占所有耕地的16.59%和13.12%，主要分布于龍泉鎮、下堡坪鄉、樟村坪鎮等。等別面積分布情況見圖2。

3.1.3耕地經濟等別質量分析 經濟等指數主要分布于1 016-1 795區間，經濟等范圍在7等地到10等地之間，其中主要為9等地，面積為15 296.76hm²，占夷陵區所有耕地的42.56%，主要分布于下堡坪鄉、分鄉鎮等：比例最少的為7等地，僅有1 619.03 hm²，占夷陵區所有耕地的4.50%，主要分布于龍泉鎮、小溪塔街道、三斗坪鎮等；其余8等地和10等地分別為12 550.51 hm²和6 473.59 hm²，主要分布于黃花鄉、龍泉鎮、樟村坪鎮、霧渡河鎮等，分別占所有耕地的34.92%和18.01%。等別面積分布情況見圖3。

3.2耕地等別數量分布特點

根據夷陵區耕地自然質量等、利用等和經濟等各等別面積統計結果以及耕地各個等別面積分布圖，可以看出3個等別劃分的結果都表現出高等別耕地分布較多的特點。表明夷陵區整體質量較高，符合夷陵區自然條件以及生產利用方式的實際情況。

3.3耕地等別空間分布特點及分布規律

夷陵區耕地呈塊狀分布。自然等、利用等、綜合等的分布均以河流、水庫或鄉鎮所在地為中心向周圍逐漸降低。各類別等別中的最高等均分布在夷陵區的大部分地區，最低等集中分布在東北部以及丘陵地帶。耕地等別差異的形成原因：

1）地形地貌。夷陵區大部分地區地勢平坦、土壤肥沃、地貌變化相對較小，耕地質量較高：丘陵坡度較大，相對來說沒有其他地方土壤灌溉條件好，耕地質量相對較差。

2）土壤。土壤是土地質量的重要標志。夷陵區土壤共有4個土類，相對來說，東部以及其他大部分地區土質較好，而丘陵山區較差。因此，土壤不僅是造成耕地等別差異的主要原因，也是夷陵區耕地質量整體較高的原因。

3.4與上輪成果的對比分析

上輪成果耕地自然質量等別分布為5等至8等，耕地利用等別的分布為5等至8等，耕地經濟等別的分布為7等至10等，通過與上一輪成果對比，從而可以看出本輪與上輪均保持一致，保證了耕地質量補充完善成果數據的連續性，就個別地區而言，耕地質量出現了一定程度的上升，主要是因為土地整治提高了這些地區的耕地質量。

4.小結與討論

1）在GIS軟件的支持下對耕地質量進行更新評價，不僅為夷陵區內部耕地質量評價研究建立了小范圍的可比性，也為該區域提供了省級甚至全國范圍內的耕地質量評價可比性結果。同時，在更新過程中也對增加、減少及質量建設耕地進行了全面、系統的評價。應用AreGIS軟件在耕地分等過程中的數據采集和編輯過程，以及數據庫的建立和成果的輸出，相對于以前的人工操作方法大大減少了工作量，提高了工作效率。

2）本次更新評價的結果可用于指導農民根據耕地質量，合理調整土地利用方式，減少盲目耕作帶來的人力、資源的浪費。企業也可以根據更新評價的成果，合理布局產業投資。國家、省、市、縣的土地管理部門可以以更新評價的成果為依據，對土地進行復墾、開發和整理，以提高耕地質量，提高糧食產量，保證國家糧食安全。

綜上所述，宜昌市夷陵區的耕地質量等別更新評價成果可以保持耕地質量等別數據的現勢性，服務于土地管理的日常工作，并為制定相關的耕地保護政策提供依據。