土壤地帶性分區下云南省耕地利用等空間特征分析

李建華, 王東杰, 陳鏡宇, 李尤亮, 張建生, 余建新

(1.云南農業大學 水利學院, 昆明650201; 2.云南農業大學國土資源科學技術工程研究中心, 昆明 650201; 3.云南農業大學 資源與環境學院, 昆明 650201)

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土壤地帶性分區下云南省耕地利用等空間特征分析

李建華1,2, 王東杰3, 陳鏡宇1, 李尤亮1, 張建生1,2, 余建新1,2

(1.云南農業大學 水利學院, 昆明650201; 2.云南農業大學國土資源科學技術工程研究中心, 昆明 650201; 3.云南農業大學 資源與環境學院, 昆明 650201)

基于云南省農用地分等成果，服務農業產業化發展，以土壤改良利用的土壤地帶性分區為角度，通過采用空間疊加分析與統計的方法，分析了全省耕地利用等的空間分布。結果表明：(1) 云南省磚紅壤、赤紅壤、山原(地)紅壤地帶的耕地利用等廣泛分布在2—5等，7等以上較少，黃棕壤與棕壤地帶的耕地利用等分布在1—6等；(2) 各土壤地帶中耕地平均利用等隨海拔的升高而遞減，且在同海拔梯度上黃棕壤與棕壤地帶的耕地平均利用等均小于其他土壤地帶；(3) 磚紅壤和赤紅壤地帶中的耕地平均利用等隨緯度增加而遞增，山原(地)紅壤、黃棕壤與棕壤地帶的則減小。該研究可為云南省的土壤改良利用、土地整治、農業產業化發展等工作的開展提供參考。

土壤地帶性; 耕地; 農業產業化; 利用等

云南省作為我國西南地區的農業大省，具有豐富的光、熱、水等自然資源，有利于加速實現農業產業化。云南土壤類型多樣，紅壤系列占土地面積的55.32%，且自南而北呈磚紅壤—赤紅壤—紅壤—棕壤的水平地帶性分布，其有機質分解較快，土壤肥力和產出能力較低，部分地區耕地質量退化趨勢加劇。故根據云南省土壤的地帶性特征以及耕地的利用水平現狀，基于省級尺度劃定主要土壤改良利用分區，明確相應農業產業化發展方向，并通過土地整治，提高耕地的利用水平，有效增強耕地的糧食生產能力，快速推進農業產業化發展。

農用地分等工作是指在全國范圍內按照標準耕作制度，在自然質量、平均土地利用、平均土地經濟的條件下，根據規定的方法和程序進行的農用地質量綜合評定，劃分出農用地等別的工作；亦是核查農用地資源質量，確定農用地征地補償標準，實施占補平衡，評估土地整治后耕地質量，促進農業產業化發展的重要基礎工作。1999—2009年，國土資源部在全國范圍內組織了各省的農用地分等調查評價工作。云南省于2008年相繼完成了農用地分等工作，形成了省級及國家級匯總成果。農用地分等工作將農用地按自然質量等、利用等、經濟等三個等別進行劃分，其中的利用等其實質是應用縣域內分等值區內計算得到的土地利用系數對農用地的自然質量等修正而得，能反映農用地的利用現狀及其實際生產能力。

耕地是農用地的重要組成部分，是農用地分等工作的主要對象，其質量的高低直接關系產出能力。農用地利用等是耕地利用水平的直觀表現形式，既反映出耕地生產能力的差異，又表示了耕地質量在空間上的差異[1]。目前，我國的農用地利用等別的空間分布研究多以省級、縣級等尺度展開[2-4]；云南省從三級分區的角度已對農用地利用等區域分布規律展開了研究[5]；針對云南省的耕地保護[6]、耕地資源變化因素[7-9]及耕地需求量預測[10]等問題的研究較多。影響耕地的空間分布的因素眾多，而土壤是耕地質量影響最為顯著的耕地構成因素[11-12]。基于土壤調查，云南省的土壤類型、土壤分布和土壤評級有過深入研究[13]，并得出了全省土壤地帶性特點，呈水平、垂直、相性分布規律的結論[14-15]，其較強的地帶性使得耕地資源質量呈現地帶性變化[16]。然而，耕地的土壤自然質量及分布，僅能作為農業生產的基礎，不能夠完全反映其生產水平，故需通過其利用等直接表達相應的生產能力。

土壤的形成與海拔、緯度密切相關，隨著海拔的變化，各縣域內熱量、植被及降雨等成土因素亦變化。緯度的不同，其降雨、太陽輻射等差異，加之氣候、生物因素的作用，影響了土壤的形成。土壤的分布表現出明顯的緯度地帶性差異和海拔高低上的垂直地帶性差異[17]，因此，基于云南省土壤自然地帶性，結合其土壤改良利用方向，劃定主要土壤地帶，以海拔與緯度的空間視角探究耕地利用等別空間分布特征，進而有效指導和服務于全省的土壤改良、耕地質量提升、土地整治潛力發掘和農業產業化發展等工作。

1　材料與方法

1.1研究區概況

云南省位于我國西南邊陲，省內海拔高低差異大，緯度跨度較大，立體特征凸顯。2013年，全省常住人口達到4 698萬，總面積約39萬km2，其中耕地面積約為612萬hm2。自然地理環境、氣候類型復雜多樣，以及多種化學類型的風化殼和成土母質和豐富的植被類型，產生了云南省復雜的土壤種類。全省土壤分類系統主要由7個綱、14個亞綱、18個土類、34個亞類組成[18]。根據云南省主要土壤分布情況，以及服務土壤改良利用及農業產業化發展的目標，可將全省分為四個主要土壤地帶，即赤紅壤地帶、磚紅壤地帶、山原(地)紅壤地帶、黃棕壤與棕壤地帶；分別覆蓋了滇西南中山寬谷與滇東南巖溶山原，德宏、西雙版納、河口、江城的丘陵盆地與河谷，滇西中山盆地、滇東高原湖盆地與滇東北中山山原，滇西北北高山峽谷。

1.2數據來源與處理方法

本文以云南土壤分布圖、《中國耕地質量等級調查與評定》(云南卷)及云南省農用地分等成果作為研究的基礎資料。以云南省農用地分等省級匯總數據庫成果(1∶50萬)的矢量數據為基礎資料，采用綜合指數法計算每個分等單元的耕地利用等別。基本思路是在云南省耕作制度的控制下，基于作物光溫潛力，經作物產量比系數折算成全國可比的標準糧，再計算耕地自然質量分，用土地利用系數進行測算，按照積分法綜合成可比的評價數量指標[19]。

采用ArcGIS 10.0軟件完成數據庫的建立、成果圖件的編制以及面積的量算，提取主要土壤類型的地帶性空間數據與屬性數據，并進行空間疊加與統計分析，分析其耕地利用等在垂直方向和水平方向的空間分布規律。

1.3利用等計算方法

根據《農用地分等規程》(以下簡稱《規程》)中指定作物自然質量等指數計算模型測算各評價單元的耕地自然等指數。云南省耕地利用評價等別劃分采用等間距法，耕地自然質量等根據評價單元的自然質量等指數值，確定調查樣點指定作物的單產及最高單產，計算土地利用系數并修正自然質量等指數值，以200分一個等別間距進行耕地利用等的劃分。

云南省海拔差異顯著，最高點海拔6 740 m在德欽縣怒山山脈梅里雪山主峰卡格博峰，最低點海拔為76.4 m位于南溪河與元江交匯處，海拔高差達6 663.6 m，由南向北，平均每km海拔升高6 m，且該省絕大部分耕地分布在3 500 m以下，而3 500 m以上基本無耕地分布。基于主要土壤地帶性，以及云南省立體區域的現狀分布特征，研究耕地利用等空間分布規律時，在海拔方向上，將不同土壤地帶的耕地從低到高按海拔500 m的高度劃分，劃分出0～500，500～1 000，1 000～1 500，1 500～2 000，2 000～2 500，2 500～3 000，3 000～3 500，3 500 m以上8個垂直區域。云南省位于北回歸線橫貫南部，屬于低緯度的內陸地區，地理位置位于東經97°31′39″—106°11′47″，東西跨經度近9°；北緯21°08′—29°15′，南北跨緯度8°。屬于熱帶、亞熱帶季風氣候區，由于地勢北高南低，加劇了因緯度造成的溫度差別，各地年平均溫度(除金沙江干熱河谷和沅江河谷地區外)大致由北向南遞增，形成了全省氣候垂直變化，直接影響了農作物種植，從而決定了耕地的利用水平。同時，受海拔因素的影響使得耕地利用水平在經度方向不具有顯著規律性。故在緯度方向上，按2°劃分為≤23°，23°～25°，25°～27°，27°～29°的4個水平區域，通過對全省不同土壤地帶的耕地在不同海拔梯度及緯度區域的各評價單元利用等進行面積加權，得出不同土壤地帶耕地平均利用等，計算公式如下：

(1)

式中：Y為等別的平均值；jmin為等別最小值；jmax為等別最大值；j為等別；Fj為j等農用地面積；FT為總面積。

2　結果與分析

2.1不同土壤地帶的耕地利用等計算結果

根據《規程》和《云南省農用地分等技術方案》，計算農用地評價單元利用等指數，并進行利用等的劃分。云南省利用等范圍在1—16等，其中1等耕地利用水平最低，16等利用水平最高；對全省不同主要土壤地帶中各利用等的耕地面積進行統計分析，并計算出不同土壤地帶中相同利用等別的耕地面積占全省同等別耕地的比例，計算結果見表1。

表1　云南省不同土壤地帶中相同利用等別的耕地面積比例

從云南省耕地分布的不同土壤地帶來看，山原(地)紅壤地帶的耕地分布最廣，面積達到3 134 700.04 hm2，占全省耕地總面積的51.22%；其次是赤紅壤地帶的耕地，面積是2 290 260.30 hm2，占全省耕地的37.43%；磚紅壤地帶的耕地面積為443 082.23 hm2，所占比例為7.24%；分布最少的耕地是在黃棕壤與棕壤地帶，面積為251 508.61 hm2，在全省耕地中所占比例僅為4.11%。從耕地利用等看，16等的耕地僅分布于赤紅壤地帶，磚紅壤地帶、山原(地)紅壤地帶的耕地，黃棕壤與棕壤地帶的耕地最高利用等僅為6等。

磚紅壤地帶的耕地利用等的1—5等主要分布在孟連、綠春、隴川、景洪、勐臘、勐海、潞西、江城、金平等縣的山區，面積分散，以旱地為主，無灌溉水源，氣溫較低，大部分的分等單元為一年一熟，耕地復種指數低，耕地利用水平低；6—10等分布在隴川、瑞麗、潞西、景洪、金平等縣的平壩區和緩丘陵區，為一年兩熟，大部分為水田，耕地相對集中，利用水平中等；11等以上的耕地主要分布在景洪和瑞麗的縣城平壩區，以水田為主，耕地比較集中，土壤有機質含量高，部分地塊為一年三熟，光、熱、水土條件好，灌溉水源充分滿足，土地利用水平高。

赤紅壤地帶的耕地利用等的1—5等主要分布在臨滄市(除云縣)、保山市(除隆陽區)、普洱市(除孟連縣)、紅河州(除金平、綠春、河口、瀘西縣)、文山州(除硯山、廣南、丘北縣)以及德宏州的梁河縣、盈江縣和玉溪市的新平縣、元江縣的山區均有分布，其旱地占86%，且分布于海拔較高的山區，氣溫較低，光熱條件差，無水源灌溉，利用等低；6—10等除臨滄市的滄源縣和雙江縣、普洱市的西盟縣及紅河州的元陽縣無分布外，均有分布，集中分布在海拔較低的緩丘陵區，水資源量較少，農業生產條件一般；11等以上的耕地主要分布在新平、元江、梁河等縣城或鄉鎮的平壩區和河谷地帶，水田居多，灌溉水源充分滿足，土壤有機質含量高，利用等高。

山原(地)紅壤地帶的耕地利用等的1—5等分布在昭通市、曲靖市、昆明市、楚雄州、大理州、玉溪市的各個縣及麗江市的永勝縣和華坪縣，以及文山州的硯山、丘北、廣南三縣，保山市的隆陽、騰沖兩縣，該區域的耕地土壤有機質含量低，地形坡度大，旱地居多，無灌溉水源，且部分坡耕地水土流失嚴重，利用等較低；6—10等除了在昭通市的鎮雄縣、昭陽區、大關縣、威信縣和曲靖市的沾益縣無分布外，其余地區均有分布；其中水田占65%，旱地和水澆地較少，耕地較集中，光熱條件較好，灌溉水源基本滿足，土地利用系數較高，故利用水平中等；11等以上的耕地主要分布在賓川縣、元謀縣、通海縣、紅塔區等縣(市)城周邊的平壩區，地勢平坦，以水田為主，有少許旱地或水澆地，光熱條件好，有充足的灌溉水源保證，利用等別高。

黃棕壤與棕壤地帶的耕地利用等的1—5等分布在貢山、福貢、蘭坪、瀘水、德欽、維西、香格里拉、玉龍、古城、寧蒗等縣，以坡耕地為主，基本為旱地且零星分散，大部分單元為一年兩熟，該區域位于高寒山區，氣溫低，光熱條件差，水資源貧乏，土地利用系數較低，利用等較低；6等耕地分布在瀘水縣平壩區，灌溉條件基本滿足，主要為水田，熱量相對較高，利用等中等；且無6等以上的耕地分布。

由于同一土壤地帶的耕地利用等別多樣且分布散，故采用平均利用等來代表不同土壤地帶的耕地在不同海拔梯度、緯度區域內的利用等別，以反映同一土壤地帶的耕地在垂直和水平方向上的變化規律。

2.2不同土壤地帶耕地利用等垂直分布空間特征

采用利用等計算方法，并進行統計與分析，得出四種土壤地帶耕地的平均利用等與海拔梯度的關系，見圖1：

圖1　平均利用等與海拔梯度關系

由圖1可知：同一土壤地帶的耕地平均利用等隨著海拔的升高呈遞減的趨勢。

赤紅壤地帶的耕地在海拔500 m以下的地區其平均利用等為6.95等，500～2 500 m間其平均利用等隨海拔高度增加而降低，由5.60等降為4.21等，由于該區域位于亞熱帶，擁有較多寬谷與河谷，光、熱、水資源差異不大，均處于4—5等。

磚紅壤地帶的耕地在海拔500 m以下的區域平均利用等最高，為7等，該區域光、熱、水資源豐富，自然條件好，土地利用水平高；在500～1 000 m間的平均利用等為5.58；在1 000～1 500 m間的平均利用等為3.74等，這部分耕地分布零散，小麥、玉米的產量低，利用水平較低。在1 500～2 500 m間的區域平均利用等為4.99等，該區域耕地中水田居多，糧食產量較高，平均利用等有所上升。

山原(地)紅壤地帶的耕地在500 m以下區域平均利用等為5.20等，這些耕地相對集中，光熱條件較好；在500～2 000 m間時平均利用等從3.67等升至5.11等，該部分耕地主要分布在滇中高原盆地區，由于人口密度大，對土地精耕細作，使得糧食產量有所提高；在2 000 m以上的區域等別從3.94等降至2.39等，這部分耕地多為旱地，零星分布在偏遠的山區，基礎設施條件差，土地利用水平不高。

黃棕壤與棕壤地帶的耕地在低于1 000 m時平均利用等為3.26等；在1 000～1 500 m間時，平均利用等為2.41等；在1 500～2 500 m間的利用等變化平緩；在2 500～2 500 m的區域上呈遞減趨勢，利用等別低至1.52等，在3 500 m以上時平均利用等變化平緩，平均利用等為1.59等。該土壤地帶處于高寒山區，氣溫低，光熱條件差，整體的平均利用等都較低。

從各土壤地帶間的對比情況看，在海拔低于1 000 m時，磚紅壤地帶的耕地平均利用等高于其他土壤地帶。海拔在1 000～2 000 m時，山原(地)紅壤地帶的耕地平均利用等高于其他土壤地帶。而黃棕壤與棕壤地帶的耕地平均利用等總體明顯低于其他土壤地帶。

2.3不同土壤地帶耕地利用等水平分布空間特征

由于受成土母質、地形、氣候等因素的影響，磚紅壤在緯度25°以上的區域、赤紅壤在27°以上的區域、山原(地)紅壤在23°以下的區域及黃棕壤、棕壤在25°以下的區域均無分布。采用利用等計算方法，并進行統計與分析，其關系見圖2。

由圖2可知，磚紅壤與赤紅壤地帶的耕地平均利用等在緯度較低時均低于緯度較高區域的，山原(地)紅壤、黃棕壤與棕壤地帶的耕地平均利用等則高于緯度較高區域，而黃棕壤與棕壤地帶的耕地平均利用等均低于其他土壤地帶。

圖2　平均利用等與緯度梯度的關系

赤紅壤地帶的耕地在23°以南的區域平均利用等為2.91等，該部分耕地主要分布在滇南中山寬谷區和南部邊緣低山寬谷區，水稻、玉米和小麥均有種植，糧食產量不高，土地利用系數低，平均利用等最低。在25°—27°區域的耕地等別為4.68等，而在27°—29°的區域耕地平均利用等為5.10等，該類耕地集約程度高，水稻、玉米、小麥的產量高，土地利用系數較高，平均利用等較高。

磚紅壤地帶的耕地在23°以南的區域平均利用等為4.39等，該區域耕地復種指數低，耕地利用水平不高，導致平均利用等不高。23°—25°區域平均利用等為5.79等，水稻、玉米、小麥的產量較高，平均利用等有所上升。

山原(地)紅壤地帶的耕地在23°—25°度的區域平均利用等為5.28等，分布在滇中高原盆地區和滇南中山寬谷區，該區域的經濟和科技水平相對發達，土地集約程度高，平均利用水平較高。隨著緯度的升高，太陽輻射減少，糧食產量有所降低，使得平均利用等有所下降。緯度在27°—29°區域的平均利用等為3.23等，主要分布在滇東北地區，以玉米和小麥為主，土層厚度薄，糧食產量低，土地利用系數小，平均利用等較低。

黃棕壤、棕壤地帶的耕地分布于滇西北高山峽谷區，光熱條件差，農民對土地投入少，土地利用系數低，平均利用等低。

3　結論與討論

(1) 云南省赤紅壤、磚紅壤、山原(地)紅壤等地帶的耕地面積大、分布廣，利用等廣泛分布，均有6等以上的耕地分布，而黃棕壤與棕壤中的耕地利用等則分布在1～6等，且無更高等別的耕地分布。

(2) 云南省不同土壤類型地帶中的耕地隨著海拔的升高，其平均利用等呈遞減的趨勢。其中黃棕壤與棕壤的平均利用等最高僅為3.26等，在同海拔梯度上均小于其他土壤地帶的耕地。

(3) 因受到人口分布及耕地復種指數的影響，磚紅壤和赤紅壤地帶的耕地平均利用等隨著緯度的增加而增加。由于太陽輻射及降雨相對減少，山原(地)紅壤和黃棕壤、棕壤地帶的耕地平均利用等隨著緯度的增加而減小。

海拔對耕地利用等的影響顯著。應將海拔較低的磚紅壤、赤紅壤、山原(地)紅壤耕地作為土地整治的重點區域，使之成為云南農業產業化發展重點區域；對海拔較高的黃棕壤與棕壤地帶的耕地，需有效防止區域內耕地的過度墾殖，對于水土流失嚴重區域應進行退耕還林，發展林業、牧業，保護生態環境，以實現土地資源的可持續利用。

緯度對耕地利用水平的影響突出。應大力提高緯度較低區域的磚紅壤、赤紅壤地帶的耕地利用水平，培育成為云南省農業產業化的重要基地；通過加大投入或改造緯度較高的磚紅壤、赤紅壤、山原(地)紅壤地帶的耕地，推進農業產業化發展；對于高緯區域的山原(地)紅壤、黃棕壤與棕壤區域的耕地，應保護土地資源，管控耕地開發。

本文的研究成果可為云南省的耕地開發利用及其利用水平的提升提供依據，為合理開發和利用耕地資源，實現土地資源的可持續利用，推動全省農業產業化得發展有著重要的現實意義。

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Analysis of the Spatial Characteristics of Cultivated Land Utilization Grade Based on Zonal Soil in Yunnan Province

LI Jianhua1,2, WANG Dongjie3, CHENG Jingyu1, LI Youliang1, ZHANG Jiansheng1,2, YU Jianxin1,2

(1.CollegeofHydropower,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 2.EngineeringResearchCenterofLandandResource,ScienceandTechnology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 3.CollegeofResourcesandEnvironment,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)

Based on the farmland grade results in Yunnan Province, we analyzed the characteristics of spatial distribution of cultivated land use to serve the development of agriculture industrialization, improve soil and use land from the view of zonal soil by combining statistics and overlay analysis. The results showed that: (1) utilization grades of cultivated land within lateritic red soil, latosol soil and mountain and upland red soil widely were identified as from grade 2 to grade 5, and the idenitfied gradation which was above grade 7 accounted for a little proportion. The grades of cultivated land within yellow brown and brown soil appeared from 1 to 6; (2) the average utilization grade of cultivated land within different zonal soil types decreased with the increase of elevation, and grades of yellow brown and brown were lower than the other′s at the same elevation; (3) with the increase of latitude, the average utilization grade of cultivated land belonging to latosol and lateritic red soil types increased while the another reduced. This research results could support the work of improving soil, land consolidation and developing agriculture industrialization.

zonal soil; cultivated land; agriculture industrialization; utilization grade

2015-07-02

2015-09-24

國土資源部公益性行業科研專項經費“烏蒙山區立體特征分異下的土地利用分區及綜合評價”(201511003-1)

李建華(1980—),男,湖南婁底人,博士,講師,主要從事土地利用與整治研究。E-mail:wenniforever@126.com

余建新(1958—)，男，云南普洱人，教授，碩士生導師，從事土地利用工程、水利水電工程研究。E-mail: ynndg126@163.com

F301.24

A

1005-3409(2016)04-0221-05