云南省耕地自然質量等流域空間分布特征研究

曾維軍,張建生,劉淑霞,李成學,葛興燕， 陳運春,李建華,余建新

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

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云南省耕地自然質量等流域空間分布特征研究

曾維軍1,2,張建生1,2,劉淑霞1,2,李成學3,葛興燕1，2， 陳運春2,李建華1,2,余建新1,2

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

合理利用耕地資源的首要問題是明確耕地自然質量狀況，掌握其數量、質量和空間分布。以云南省129個縣農用地分等省級數據為基礎，結合該省流域分布現狀，分析了全省耕地自然質量等別、質量等級在空間上的分布特征。結果表明：(1)云南省耕地自然質量等呈典型偏正態分布，以6—11等為主，占比高達67.69%；伊洛瓦底江流域耕地隨自然質量等別變化呈波浪式起伏分布，其他流域耕地自然質量等別均呈偏正態分布。(2)云南省耕地自然質量等總體水平趨于中等偏低，其平均等為9.8等。伊落瓦底江流域耕地平均自然質量等最高，為12.7等；金沙江流域最低，為8.9等；優等地平均自然質量等最高，為24.1等；低等地最低，為6.0等。6大流域耕地自然質量等級平均等發展趨勢與全省平均等一致。(3)云南省耕地以中、低等地為主，所占比例高達88.29%，其中金沙江流域分布中、低等地比例最高，紅河與南盤江流域則主要分布中等地；優等地主要分布在金沙江流域，占流域耕地總面積76.38%，但僅占全省0.81%；高等地除在伊洛瓦底江流域占比較高外，其他5大流域分布占比相對均勻。

耕地; 自然質量等; 分布; 6大流域; 云南省

耕地作為人類生存必不可少的生產資料，對保證糧食安全、維持社會經濟可持續發展具有重要的現實意義[1-3]。耕地受自然條件和人類經濟活動的影響，其自然質量、利用水平呈現出一定的自然地理和經濟地理分布規律[4]。自然質量等客觀地反映了耕地土壤、地形、排水和灌溉等田間條件，以及指定作物的光溫(氣候)生產潛力[5]，是評價耕地質量與產能最為重要的指標。在耕地數量減少、質量退化日益加劇的背景下，合理利用有限耕地資源的首要問題就是明確耕地自然質量現狀，掌握其數量、質量空間分布。耕地自然質量等別、質量等級空間分布研究有助于國土資源管理部門了解區域耕地現狀，為合理調整耕地利用方式提供支撐。

地處我國西南邊陲的云南省是一個地域特征凸顯的農業大省。全省地勢地貌復雜，高原山地約占全省總面積的94%，壩區僅占6%，坡耕地比重大，人地矛盾突出，伴隨著經濟發展和城鎮化進程的推進，區域耕地資源面臨更大的保護壓力。為貫徹落實《中華人民共和國土地管理法》，科學量化耕地質量及其分布，云南省于2004年起對全省范圍內耕地進行了耕地質量評價，并在此基礎上完成農用地分等工作[6-8]，其成果全面反映耕地自然質量、利用狀況，為國土資源管理提供準確的耕地質量信息。

應用農用地分等成果，科研工作者在耕地質量監測[9-10]、耕地保護[11-12]、耕地需求預測[13]、基本農田劃分[14-15]、動態變化[16]、產能核算[17-18]、數據處理[19-20]等方面做了大量研究，取得了豐碩成果。耕地分布研究則主要集中于土壤養分[21-22]、耕地資源[23]空間分布特征分析，相對來說，耕地等別空間分布研究較少，且大多基于海拔[24-25]、土地利用和標準耕作制度分區[26]等開展，流域分布研究往往在一個流域內進行[27]，流域間分布研究有待加強。本文依據云南省農用地分等成果，結合云南省6大流域現狀，對全省耕地自然質量等別的空間分布特征進行分析，以期為制定差異化的耕地利用與保護政策提供依據。

1　研究區概況與數據來源

1.1研究區概況

云南省位于我國西南邊陲，地理位置為東經97°31′39″—106°11′47″，北緯21°08′32″—29°15′8″，屬于低緯度的內陸地區。受低緯度、高海拔地理條件的綜合影響以及季風氣候制約，形成了光能豐富、四季溫差小和垂直變異顯著的低緯山原季風氣候。全省土地面積39.4萬 km2，其中，耕地面積占全省土地面積的15.97%，園地占2.12%，林地面積占57.69%，草地占2.05%。依據《云南土壤》對全省土壤的分類，云南土壤分屬7個土綱、18個土類。

云南省地勢西北高，西南和東南低，境內地形起伏不平，山地、高原、盆地和河谷相間分布，形成了復雜多樣的地貌類型，其中山地約占全省總面積的84%，丘陵約占10%，壩子約占6%。云南省耕地主要分布于盆地和山丘區，坡耕地占耕地總面積的64%，且零星分散，水土流失嚴重，生產能力低。

1.2數據來源

數據來源于云南省農用地分等省級匯總數據，包括129個縣(市、區)、1 353個鄉鎮和100 391個村委會，總計13 868個省級評價單元，結合云南省6大流域現狀數據，對自然質量等別在6大流域分布特征進行分析。根據全省農用地分等成果，耕地自然質量等別總共分為28等，在不同流域中分布差異明顯。

2　數據處理及分析方法

2.16大流域分布

流域指由分水線所包圍的河流集水區，一個大流域按照水系等級可分成數個小流域。云南省共有6大水系，其中除紅河、南盤江發源于云南外，其余均為過境河流，根據6大水系集水邊界，共劃分為6大流域。金沙江在云南省境內長1 560 km，位于迪慶—麗江—大理—楚雄—昆明—曲靖一線以北區域，流域面積10.9萬 km2，占全省總面積的28.6%，是云南省流域面積最大的河流；以南為南部的5大流域，自西向東依次為伊洛瓦底江流域、怒江流域、瀾滄江流域、紅河流域和南盤江流域。伊洛瓦底江流域位于云南省西南部，在云南省境內的流域面積為1.88萬 km2，僅占全省面積的4.9%，卻是全省水資源最為豐富的地區。怒江全長2 820 km，云南省境內長650 km，省內流域面積3.35萬 km2，占全省總面積的8.7%。瀾滄江全長4 500 km，云南省境內長1 289 km，流域面積8.87萬 km2。紅河在云南省境內全長692 km，流域面積7.48萬 km2，占全省總面積的19.5%。南盤江在云南省境內長677 km，流域面積5.8萬 km2，占全省總面積的15.2%。

2.2數據處理方法

本研究在需要進行計算區域內平均自然質量等別時，采用面積加權平均法，即在統計出各等別總面積前提下，進行各等別面積加權[28-30]。

(1)

式中：Y為區域平均經濟等；i為耕地經濟等別；imin為等別最小值；imax為等別最大值；Si為i等耕地面積(hm2)；S總為區域耕地總面積(hm2)。

2.3空間分析方法

以全省129個縣(市、區)的農用地分等省級匯總成果為基礎數據，結合6大流域邊界，利用ArcGIS軟件空間分析功能，采用空間疊加分析、網絡分析、鄰域分析、統計分析等方法，研究耕地自然質量等別在6大流域尺度上的分布特征。

2.4耕地質量等級劃分

云南省范圍內各評價單元自然質量等指數為158～5 441，根據評價單元的自然質量等指數值，采用等間距法，每隔200個等別分間距對耕地自然質量等進行初步劃分。經計算，全省耕地自然質量等別范圍為1—28等。為了分析不同等級耕地在6大流域分布狀況，根據全省耕地自然質量等別分布特征，按照一定的綜合分值間隔，均勻的劃分耕地自然質量等。即采用等間距法，按照1—7等、8—14等、15—21等、22—28等將全省耕地劃分為低等、中等、高等和優等4個檔次。

3　結果與分析

3.1耕地自然質量等數量分布特征

根據云南省農用地分等結果，耕地共13 868個省級評價單元，總面積6 119 551.28 hm2。耕地自然質量等分為28個等別，等別范圍為1—28等，其中1等地自然質量水平最低，28等地自然質量水平最高，面積加權平均等為9.8等。從圖1可看出，云南省耕地自然質量等呈典型的偏正態分布，自然質量等別趨于中等偏低。自然質量等別耕地面積主要集中于6—11等，占全部耕地面積67.69%；其中8等耕地面積最大，為839 618.98 hm2，所占比例為13.72%，9等耕地面積略次于8等，所占比例為13.71%；其他自然質量等耕地面積所占比例從大到小依次為：10等(11.21%)>6等(10.04%)>11等(9.81%)>7等(9.19%)。自然質量等1—3等、19—28等所占比例極小，都不足1%；1—3等耕地面積占0.36%，19—28等占2.20%，28等僅占0.000 1%。此外，其他等別耕地面積所占比例為1.00%～5.52%。

圖1　云南省耕地自然質量等別構成

從低等、中等、高等和優等4個檔次耕地等級來看，云南省低等地有1 619 249.74 hm2，占全省耕地總面積的24.46%；中等地3 783 854.81 hm2，占61.83%；高等地666 759.19 hm2，占10.90%；優等地49 687.54 hm2，僅占0.81%。

3.26大流域耕地分布特征

將云南省農用地分等結果與6大流域相疊加，分別統計不同流域耕地面積分布。由圖2可知，金沙江流域評價單元數量為3 616個，面積1 647 190.41 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為26.07%和26.93%；伊洛瓦底江流域評價單元數量為830個，面積272 339.92 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為5.99%和4.45%；怒江流域評價單元數量為1 309個，面積612 147.13 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為9.44%和10.00%；瀾滄江流域評價單元數量為3 092個，面積1 077 705.68 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為22.30%和17.61%；紅河流域評價單元數量為2 760個，面積1 112 798.69 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為19.90%和18.18%；南盤江流域評價單元數量為2 261個，面積1 397 369.45 hm2，占評價單元總數和耕地總面積的比例分別為16.30%和22.83%。由此可知，金沙江流域耕地的總面積最大，伊洛瓦底江流域耕地總面積最小。

圖2　云南省6大流域耕地面積分布比例

從圖2可知，耕地面積在不同流域中分布差異較大，為進一步研究耕地自然質量等別在不同流域的分布特征，將不同自然質量等別、耕地質量等級耕地在不同流域分布面積及比例分別統計(圖3—4)。

圖3　6大流域耕地自然質量等別構成

(1)金沙江流域耕地自然質量等別分布特征。金沙江流域主要包括昭通市、迪慶州、麗江市和楚雄州等，耕地自然質量等分布范圍為2—28等，面積加權平均等為8.9等。該流域耕地等別面積呈偏正態分布，主要集中在5—9等，占耕地總面積的69.56%；其中，第8等耕地面積最大，為291 337.80 hm2，占17.69%；2等、3等、17—28等耕地面積占比極小，均不超過1.00%，17—28等耕地面積總占比僅為3.80%；其他等別耕地占比為2.10%～4.28%。從耕地質量等級來看，低等地占41.56%，中等地占49.72%，二者比例高達91.28%；而優等地分布僅為2.30%。

(2)伊洛瓦底江流域耕地自然質量等別分布特征。伊洛瓦底江流域主要流經德宏州，有獨龍江、大盈江和瑞麗江3條較大支流，是云南省水資源最為豐富的地區，耕地自然質量等分布范圍為3—20等，面積加權平均等為12.7等，居6大流域之首。該流域耕地自然質量等別呈波浪式起伏分布，波浪峰值分別位于5等、8等、12等和18等，其中18等浪峰最高，耕地面積為34 943.83 hm2，占流域耕地總面積12.83%；12等與18等浪峰間隔最大，浪底最低為15等，耕地面積3 000.95 hm2，占1.10%。從耕地質量等級來看，中等地占49.27%，高等地占36.17，二者比例高達85.43%；低等地占14.57%，而優等地則沒有分布。

(3)怒江流域耕地自然質量等別分布特征。怒江主要流經怒江州、保山市和臨滄市等，耕地自然質量等分布范圍為3—22等，面積加權平均等為9.2等。該流域耕地等別的分布為偏正態分布，第9等的耕地面積最大，為91 188.81 hm2，占流域耕地總面積14.9%，其次為6等，耕地面積83 742.62 hm2，占總面積13.68%；18—22等耕地面積占比極小，約占總面積1.53%。從耕地質量等級來看，中等地面積最大，占58.97%，低等地占32.17%，二者比例高達91.14%；高等地占比8.73%，而優等地分布僅為0.13%。

(4)瀾滄江流域耕地自然質量等別分布特征。瀾滄江流域主要包括西雙版納州、大理州、臨滄市和思茅市，耕地自然質量等分布范圍為1—26等，面積加權平均等為9.9等。該流域耕地等別分布與怒江流域極其相似，為偏正態分布，主要集中在6—13等，總面積855 909.35 hm2，占79.42%；其中，第6等耕地面積最大，為163 828.95 hm2，占流域耕地總面積15.2%；1—4等、21—26等耕地面積占比極小，1—4等總占比1.28%，21—26等總占比1.31%。從耕地質量等級來看，低、中等地占比高達87.60%；高等地占12.00%，而優等地分布僅為0.40%，趨向于0。

圖4　6大流域耕地質量等級構成

(5)紅河流域耕地自然質量等別分布特征。紅河主要流經玉溪市、紅河州，耕地自然質量等分布范圍是4—23等，面積加權平均等為10.3等。該流域耕地自然質量等別呈偏正態分布，主要集中在6—15等，總面積993 465.32 hm2，占89.27%；其中，第11等耕地面積最大，為152 933.91 hm2，占13.74%，其次為9等，為147 491.95 hm2，占13.26%；第4等耕地面積占比最小，為0.11%；第19—23等等別耕地面積占比均未超過0.5%，總計占比僅為1.24%。從耕地質量等級來看，中等地高占68.29%，居于絕對優勢，而優等地分布僅為0.25%。

(6)南盤江流域耕地自然質量等別分布特征。南盤江主要流經曲靖市、文山州，耕地自然質量等分布范圍是4—24等，面積加權平均等為10.3等。該流域耕地等別呈偏正態分布，但兩極分化嚴重，8—11等耕地面積極大，約944 579.02 hm2，占流域耕地總面積67.59%；18—23等耕地面積極小，約17 674.73 hm2，僅占流域耕地總面積1.27%。從耕地質量等級來看，中等地高占78.30%，居于絕對優勢，而優等地分布僅為0.27%，趨向于0，兩極分化極其明顯。

從6大流域耕地質量等級分布來看，云南省耕地以中等地為主，低等地為輔，優等地不足1.00%，耕地自然質量普遍較差。除伊洛瓦底江流域外，其他5大流域低等地、中等地分布比例為87.60%～91.28%，低等地金沙江流域分布最高，達41.56%；高等地分布比例伊洛瓦底江流域最高，達36.17%，其余流域均在10%左右。

3.36大流域耕地自然質量等別關系

以耕地自然質量等別、質量等級為研究重點，在各流域間分別進行橫向、縱向和綜合分析(表1)。

(1)6大流域耕地自然質量等別橫向分析。橫向分析是針對相同耕地質量等級范圍、不同流域耕地的自然質量等別的分析。在優等地范圍內，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、瀾滄江、紅河和南盤江流域耕地面積比例分別為2.30%，0.00%，0.13%，0.40%，0.25%和0.27%；從優等地的平均自然質量等來看，各流域比較接近，金沙江流域最高，為24.5等；南盤江流域平均等最低，為22.1等；其匯總平均等為24.1等。在高等地范圍內，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、瀾滄江、紅河和南盤江流域耕地面積比例分別為6.42%，36.17%，8.73%，12.00%，11.09%和11.19%，高等地在伊洛瓦底江流域的分布面積顯著高于其他流域，說明伊洛瓦底江流域耕地自然質量較好；從平均自然質量等來看，各流域非常接近，伊洛瓦底江流域平均等最高，而金沙江流域平均等最低，其匯總平均等為16.6等。在中等地范圍內，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、瀾滄江、紅河和南盤江流域耕地面積比例分別為49.72%，49.27%，58.97%，57.13%，68.29%和78.30%，南盤江流域占比最高；從平均自然質量等來看，除伊洛瓦底江流域的平均等稍高外，其余流域的平均等約為10等。在低等地范圍內，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、瀾滄江、紅河和南盤江流域耕地面積比例分別為41.56%，14.57%，32.17%，30.47%，20.37%和10.23%，金沙江流域分布最多，南盤江流域分布最少；從平均自然質量等來看，紅河和南盤江流域最高，怒江流域最低，其匯總平均等為6.0。

表1　云南省6大流域耕地平均自然質量等別

(2)6大流域耕地質量等級縱向分析。縱向分析是針對不同耕地質量等級范圍、相同流域耕地自然質量等別的分析。金沙江流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為2.30%，6.42%，49.72%和41.56%，低等地的面積所占比例較大，流域耕地平均自然質量等趨于中等偏低，為8.9等，居6大流域最末位。伊洛瓦底江流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.00%，36.17%，49.27%和14.57%，以中等地和高等地面積為主，高等地面積所占比例在6大流域中最高，其平均自然質量等居第1位，為12.7等。怒江流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.13%，8.73%，58.97%和32.17%，中等地和低等地所占比例最高，平均自然質量等趨于中等偏低，為9.2等，僅略高于金沙江流域。瀾滄江流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.40%，12.00%，57.13%和30.47%，中、低等地占比較高，整體平均自然質量等屬中等水平，為9.9等，接近云南省耕地平均自然質量等水平。紅河流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.25%，11.09%，68.29%和20.37%，中等地占比僅次于南盤江流域，其平均自然質量等為10.3等。南盤江流域：優等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.27%，11.19%，78.30%和10.23%，中等地占比最大，達78.30%，其平均自然質量等也為10.3等。

(3)6大流域耕地綜合分析。將上述縱向與橫向分析相結合，從整體上反映云南省耕地自然質量總體分布情況。除伊洛瓦底江流域外，各耕地質量等級在其他流域均有分布。從平均自然質量等排序來看，金沙江流域(8.9等)<怒江流域(9.2等)<瀾滄江流域(9.9等)<紅河流域、南盤江流域(10.3等)<伊洛瓦底江流域(12.9)；各流域主要分布中等地，其次為低等地，二者所占比例分別為91.28%，91.14%，87.60%，88.66%(88.54%)，63.83%；其中金沙江流域中、低等地占比最高，伊洛瓦底江流域中、低等地占比最低，與之相對應，金沙江流域耕地自然質量最差，伊洛瓦底江流域耕地自然質量最好。

從表1可以看出，在優等地、高等地所占比例大致相等的情況下，紅河流域中等地比南盤江流域占比少10%左右，低等地占比高約10%，而二者平均自然質量等幾乎相等，主要原因是紅河流域中等地平均等別遠高于南盤江流域。

4　結 論

(1)云南省耕地自然質量等呈典型偏正態分布，以6—11等為主，占比高達67.69%。伊洛瓦底江流域耕地隨自然質量等別變化呈波浪式起伏分布，其他流域耕地自然質量等別均呈偏正態分布。

(2)從全省耕地平均自然質量等來看，為9.8等，總體水平趨于中等偏低。伊落瓦底江流域耕地平均自然質量等最高，為12.7等；金沙江流域最低，為8.9等；優等地平均自然質量等最高，為24.1等；低等地最低，為6.0等。6大流域耕地自然質量等級平均等發展趨勢與全省平均等一致。

(3)從全省耕地質量等級進行分析，云南省耕地以中、低等地為主，所占比例高達88.29%，其中金沙江流域分布中、低等地比例最高，紅河與南盤江流域則主要分布中等地；優等地主要分布在金沙江流域，占流域耕地總面積76.38%，但僅占全省0.81%；高等地除在伊洛瓦底江流域占比較高外，其他5大流域分布占比相對均勻。

金沙江流域耕地面積占全省耕地比例最高，為26.93%，中、低等耕地占比最高，達91.28%，自然質量等分布范圍最廣，從2—28等均有涉及，因而對云南省耕地自然質量等整體偏低影響最大；該流域優等地主要分布于下游永善縣、水富縣等地，占流域耕地總面積2.30%，6大流域中占比最高，但高等地在6大流域中占比最小，加之中、低等地耕地面積占比遠大于其他流域，其平均自然質量等反而最低。怒江流域耕地以坡耕地為主，坡度大，土壤耕作層薄，因此，其耕地平均自然質量等僅稍高于金沙江流域，低于全省平均自然質量等。瀾滄江流域貫穿西北—西南，跨越緯度最大，因而自然質量等分布范圍較廣。該流域高等地占比較高，耕地平均自然等略高于全省平均自然質量等，居于中等水平。紅河流域與南盤江流域相鄰，兩流域中等地所占比重極大，低等地占比偏小，因而耕地平均自然質量等處于中等偏上水平。伊洛瓦底江流域屬于南亞熱帶季風氣候，降雨充沛，地形多河谷盆地，因而其耕地平均自然質量等最高，為12.67等；但其耕地面積僅占全省的4.45%，對提高云南省整體平均自然質量等作用有限。

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Research on the Spatial Distribution Characteristics of Arable Land Natural Quality Grade of Watersheds in Yunnan Province

ZENG Weijun1,2,ZHANG Jiansheng1,2,LIU Shuxia1,2,LI Chengxue3, GE Xingyan1，2， CHEN Yunchun2,LI Jianhua1,2,YU Jianxin1,2

(1.Engineering Research Center of Science and Technology of Land and Resources,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China; 2.College of Water Conservancy,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China; 3.College of Resources and Environment,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China)

It is of primary importance to understand the conditions of the natural quality of the cultivated land,and its quantity,quality and spatial distribution for the reasonable utilization of the arable land resources.The natural quality grades of the arable land in Yunnan Province and their spatial distribution characteristics are analyzed based on the grading data of 129 counties and the watershed distribution in the province.The results showed that: (1)the average natural quality grade of the arable land for the whole province follows the positive skewed distribution,such as 6 to 11 account for as high as 67.69%,its distribution in the Irrawaddy watershed takes a wavy shape,going ups and downs; it is in a positive skewed distribution in the other watersheds; (2)the average natural quality grade,being grade 9.8,of the arable land for the whole province is at the medium to lower level the highest average natural quality grade of 12.7 occurs in the Irrawaddy Watershed,while the lowest of 6.0 is in the Jinshajiang Watershed,the average natural quality grade of the good-quality arable land is the highest (grade 24.1),and the low-quality arable land has the lowest average grade of 6.0,the development of the average quality of the arable land for the six big watersheds has little difference from the average natural quality grade of the whole province； (3)the cultivated land in Yunnan Province is mainly in the medium， or low-quality,accounting for 88.29% of the area,and is mostly found in the Jinshajiang Watershed,which is followed by the Nujiang Watershed.The cultivated land in the Red River and Nanpanjiang Watersheds is the medium-quality.The good-quality arable land mainly distributs in the Jinshajiang Watershed,accounting for 76.38% of its total area,but only 0.81% of the whole province.Except that the Irrawaddy Watershed is higher,the high-quality land evenly distributs in the other five watersheds.

cultivated land ;natural quality grade; distribution; six watersheds; Yunnan Province

2016-03-17

2016-03-31

國土資源部公益性行業科研專項“烏蒙山區扶貧國土開發關鍵技術研究及示范應用”(201511003-1)

曾維軍(1979—),男,湖南邵陽人,講師,博士,主要從事3S技術、土地評價、資源環境規劃研究。E-mail:zengweijunde@163.com

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

F301.21

A

1005-3409(2016)05-0267-07