重慶市近郊區可調整地類開墾適宜性評價研究①

陸 暢，莫建兵，徐 暢，高 明*，王子芳

(1 西南大學資源環境學院，重慶 400716；2重慶市農村土地整治中心，重慶 400010；3重慶市煙草專賣局，重慶 400023)

重慶市近郊區可調整地類開墾適宜性評價研究①

陸 暢1，莫建兵2，徐 暢3，高 明1*，王子芳1

(1 西南大學資源環境學院，重慶 400716；2重慶市農村土地整治中心，重慶 400010；3重慶市煙草專賣局，重慶 400023)

為了解重慶市近郊區可調整地類基礎地力詳情，劃分可調整地類開墾為耕地的適宜性級別，本文以重慶市九龍坡區的可調整地類為研究對象，借助3S技術，結合野外調查、采樣分析等方法獲得可調整地類相關信息，運用層次分析法、模糊數學法進行綜合評判，用總分值頻率曲線法劃分地力等級，用四象限法劃分適宜性區域。結果表明：九龍坡區2 353.05 hm2的可調整地類中，肥力一級地、二級地、三級地、四級地和五級地面積分別為403.96、519.47、617.86、625.46和187.29 hm2，分別占全區可調整地類總面積的17.16%、22.07%、26.25%、26.57% 和7.95%；最適宜開墾、基本適宜開墾、較適宜開墾和不適宜開墾的區域面積分別為243.42、983.55、556.64和660.42 hm2，分別占全區可調整地類總面積的10.34%、37.96%、23.65% 和28.05%。評價結果與實際調查結果吻合度較高，因此，可參照本次評價結果對可調整地類進行適當改良，從而為重慶市九龍坡區耕地占補平衡提供依據和參考。

可調整地類；評價；地力；開墾適宜性；九龍坡區

人口眾多、人均耕地少、耕地后備資源嚴重不足是我國的基本國情[1]。近年來，隨著城市化、工業化進程的不斷加快，耕地數量和質量急劇下降，人地矛盾日漸突出，糧食安全問題日益凸顯，嚴重制約著社會經濟的可持續發展[2]。為保障糧食安全和維護社會穩定，國務院批準正式頒布實施的《全國土地利用總體規劃綱要(2006—2020年)》提出了我國2010年保持18.18億畝、2020年保持18.05億畝耕地的目標，耕地占補平衡是堅守18億畝耕地紅線的重要措施。可調整地類[3]是指因農業結構調整由耕地調整為其他可調整農用地(可調整園地、可調整林地、可調整草地和可調整坑塘水面)且耕作層未被破壞的土地。因此，可調整地類具有作為耕地使用的生產條件和實施可行性，可作為補充耕地的后備資源。通過評價可調整地類耕地適宜性，查清可調整地類地力狀況，劃分可調整地類恢復為耕地的潛力級，可為后期耕地占補平衡提供來源和依據。

目前，地力評價的相關研究主要圍繞評價的內容、方法及尺度等方面[4-7]。王瑞燕等[8]利用系統聚類方法、層次分析法、模糊評價等數學方法和數學模型成功地實現了耕地地力自動化、定量化評價。王瑞燕等[9]建立的耕地地力人工神經網絡-產量定量評價模型豐富了耕地地力評價方法。馬培云等[10]引入經濟學中的洛倫茨曲線和基尼系數，對耕地地力評價結果進行定量分析。閆一凡等[11]采用聚類分析與回歸樹(CART)相結合的方法建立了耕地地力評價模型，其評價結果較單獨使用決策樹模型的準確度有明顯提高。以往的研究主要集中在遼東山區坡耕地、喀斯特地貌區、三峽庫區農村宅基地復墾耕地、淮河流域耕地、金沙江流域耕地等不同地理地貌或不同利用類型的地力評價[12-16]，對可調整地類進行地力評價并劃分潛力級的研究較少。針對耕地數量急劇減少和可調整地類地力亟待查清的現狀，本研究以重慶市近郊的九龍坡區可調整地類為研究對象，從地力條件與恢復為耕地的適宜性兩個維度進行分析評價，以期為地塊合理利用、農業結構調整、耕地的占補平衡提供理論參考。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

九龍坡區位于重慶市主城區西部，是長江和嘉陵江環抱的重慶渝中半島的重要組成部分，地理坐標106°15 ～ 106°35′ E，29°15′ ～ 29°35′ N，全區南北最長36.12 km，東西最寬30.40 km，幅員面積430.78 km2，轄8個街道，11個鎮，2015年全區總人口108.4萬人。區內屬亞熱帶濕潤季風氣候，全年氣候溫暖，具有冬暖夏涼、濕度大、陰天多、霧日多等特點。九龍坡區地處川東平行嶺谷區，基本地形為“兩山合一水”，整體地形為中梁山-縉云山背斜之間的向斜淺丘地帶，土壤類型復雜多樣，以紫色土為主，糧食作物以水稻、玉米、小麥、紅薯為主，經濟作物以油菜、蔬菜等為主。九龍坡區是重慶市都市發達經濟圈核心區之一，也是重慶市首個城鄉統籌發展綜合改革先行示范區。2015年，九龍坡區GDP達1 003.57億元，在重慶市所有區縣中排名第二，是重慶重要的工業、商貿、服務、城郊農業發展中心。其行政區劃見圖1。

圖1 九龍坡區行政區劃圖Fig.1 Administrative map of Jiulongpo District

1.2 數據采集

本研究使用全球定位系統(GPS)、遙感技術(RS)[17]進行野外輔助采樣，以鄉鎮為單位，按可調整地類的面積和分布確定鎮級采樣點的數量和位置。本次共采集土壤樣品528個，采樣深度為0 ～ 20 cm，遵循“多點混合”、“隨機”、“等重”原則，用四分法取1 ～ 1.5 kg土作為測試用樣，同時記錄采樣點的土壤類型、海拔高度、地形坡度、土層厚度、土壤質地、運輸條件、灌排條件等信息。土樣除去礫石和根系，風干后過1 mm和0.25 mm篩，測定土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩解鉀。土壤pH采用酸度計法測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；土壤全氮采用H2SO4-H2O2消煮，蒸餾滴定法測定；土壤全磷采用H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法測定；土壤全鉀采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度計法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；土壤有效磷采用鉬藍比色法測定；土壤速效鉀采用NH4Ac-火焰光度計法測定；土壤緩解鉀采用HNO3-火焰光度計法測定。可調整地類的空間分布及采樣點布置見圖2。

1.3 研究方法

可調整地類的適宜性評價一方面要考慮土壤質量條件，另一方面還要考慮人為的投入、管理等社會經濟因子。因此，本研究根據生產要素理論，從立地條件、土壤管理、理化性狀、養分狀況4個方面選取指標，開展九龍坡區可調整地類地力評價；根據影響因素的可變性，選取易改良因子和不易改良因子開展九龍坡區可調整地類恢復為耕地的適宜性評價；引入四象限法對可調整地類適宜性進行耦合分析，據此劃分可調整地類恢復為耕地的適宜區域；將適宜區域的劃分結果與可調整地類核查認定工作的結果進行比對，驗證適宜性評價的合理性。

四象限法又稱二維象限法，在分析的過程中，將評價單元進行兩個屬性的分析、權衡，再將評價單元逐一填入每個象限方塊，最后按照不同的目標導向對四個象限進行排序。當前，四象限法已廣泛應用于財務管理、旅游區選址建設、高標準基本農田建設等領域[18-20]。

圖2 九龍坡區可調整地類圖斑分布(A)與土壤采樣點分布(B)Fig.2 Distributions of adjustable land (A) and soil samping sites (B) in Jiulongpo District

1.3.1 可調整地類地力評價 1) 評價單元劃分及指標體系構建。評價單元是由對土地質量具有關鍵影響的各土地要素組成的空間實體[21]。可調整地類具有小而分散的特點，為更合理地體現地塊間質量的差異，本研究以5 295個可調整地類地塊為評價單元。

專家技術組遵循重要性、客觀性、差異性、穩定性、綜合性原則，結合九龍坡區可調整地類特點和農業生產結構，在全國共用的指標體系和重慶市指標體系框架內選擇了土壤類型、海拔高度等13個因子構建九龍坡區可調整地類地力評價指標體系(圖3)。

圖3 九龍坡區可調整地類地力評價指標體系Fig.3 Evaluation indicator system of adjustable land fertility in Jiulongpo District

其中，不同土壤類型的養分、質地、微量元素、機械組成等都有差別，對土壤肥力影響較大；海拔高度和地形坡度不僅直接關系水土流失程度，也影響著農業機械化難易，在丘陵區對土地質量影響較大；灌溉條件主要體現區域農業生產的水源保證程度和水利灌溉設施的完善程度，排水條件則主要體現農田抵御洪澇災害和破壞性降水天氣的能力，是土地穩定生產的重要保障；土層厚度影響土壤養分的分布和存儲，對土壤肥力影響巨大；土壤質地與土壤透氣、保肥、保水狀況有密切關系，對土地的生產力狀況有較大影響；土壤pH對作物生產及品質影響巨大，過高或過低都不利于種植；有機質、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀是作物生長發育不可或缺的養分，對土壤肥力影響較大，而土壤肥力是土地生產力的基礎，直接關系著作物生長和農業生產的結構、布局及效益[22]。

2) 評價指標量化處理。土地是一個灰色系統，內部各要素與土地生產能力之間關系十分復雜，因此將模糊數學法[23]用于地力評價。依據模糊數學理論，將選定的評價指標與地力的關系分為戒上型、戒下型、峰型、直線型及概念型5種類型的隸屬函數[24]。對于定量化的指標因子，通過構造隸屬函數計算各指標的隸屬度(表1)。概念性指標如土壤類型、運輸條件等，與地力之間是一種非線性的關系，采用特爾菲法(Delphi)直接給出隸屬度(表2)。克里格插值[25]是利用區域化變量的原始數據和變異函數的特點，根據待估樣點有限鄰域內若干已測定的樣點數據，對待估樣點值進行一種線性無偏最優估計，實質是實行局部估計的加權平均值，利用GIS的克里格插值法確定各評價單元的指標值。

表1 定量性評價指標隸屬函數Table 1 Membership functions of quantitative evaluation indices

表2 概念性評價指標隸屬度Table 2 Membership degress of conceptual evaluation indices

3) 確定評價指標權重。地力評價是多種因素綜合作用的結果，每一因素均對地力影響復雜，且各因素之間相互制約相互影響，采用層次分析法(AHP)[26]和特爾斐法(Delphi) 確定單因素權重。根據專家判斷比較同一級指標層兩兩之間的重要性及下一級指標層對上一層次的相對重要性，給出數量化的評估，形成判斷矩陣；根據判斷矩陣計算矩陣的最大特征根與特征向量，并進行一致性檢驗，最終確定各評價指標因子的組合權重(表3)。

表3 九龍坡區可調整地類地力評價指標權重Table 3 Weights of evaluation indices of adjustable land fertility inJiulongpo District

4) 地力等級劃分。利用累加模型計算地力綜合指數(IFI)，即對應于每個單元的綜合評語。

式中：IFI(integrated fertility index)代表地力綜合指數；Fi為第i個因子量化后的值；Ci為第i個因子的組合權重。即將參評因子的隸屬度值進行加權組合得到每個評價單元的綜合評價分值，以其大小表示地力的優劣。

地力等級的劃分采用總分值頻率曲線法，用樣點數與地力綜合指數制作累積頻率曲線圖，選擇若干頻率曲線斜率突變處來劃分等級數和臨界點，將研究區域的可調整地類地力劃分為5級[27]。

1.3.2 可調整地類適宜性評價 1)評價單元劃分及指標體系構建。評價單元的劃分與可調整地類地力評價相同。提高土地生產力主要有兩個途徑：改善土地自然條件，提高土地的生產潛力水平；改善土地灌溉、排水等社會經濟條件。立地條件和土壤理化性質是影響地力的重要因素，但這些因素都是人為難以改變的，土壤管理和土壤養分狀況可以通過工程措施進行改善，相對容易改變，在工作中容易實施，有較大改造潛力。因此，將影響可調整地類適宜性的因素劃分為兩大類：難改良因子和易改良因子。難改良因子包括：土壤類型、海拔高度、地形坡度、土層厚度、土壤質地、pH，易改良因子包括：灌溉條件、排水條件、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀。

2) 評價指標量化處理。評價指標的量化與可調整地類地力評價相同。

3)適宜性分級。根據以上分析，分別計算每個地塊的難改良因子分值與易改良因子分值，根據所有地塊的難改良因子平均分值，將難改良因子劃分為高分難改良因子和低分難改良因子2種類型；根據所有地塊的易改良因子平均分值，將易改良因子劃分為高分易改良因子和低分易改良因子2種類型。將區域內地塊按照難改良因子分數與易改良因子分數2個維度進行劃分，共劃分為 4個象限：①最適宜區域(高分難改良因子、高分易改良因子)；②基本適宜區域(高分難改良因子、低分易改良因子)；③較適宜區域(低分難改良因子、高分易改良因子)和④不適宜區域(低分難改良因子、低分易改良因子)。

2 結果與分析

2.1 可調整地類的養分特征

土壤有機質直接影響土壤的物理、化學及生物性質，是衡量土壤肥力高低的重要指標。從表4可以看出，九龍坡區可調整地類的土壤有機質含量為8.12 ～31.71 g/kg，平均值為17.49 g/kg，按照全國第二次土壤普查推薦的土壤養分分級標準[28]，九龍坡區可調整地類的土壤有機質含量處于較高水平。九龍坡區可調整地類的土壤pH為4.1 ～ 6.0，平均值為5.0，且變異系數小，可見九龍坡區可調整地類的土壤基本呈弱酸性。九龍坡區的主要農作物有油菜、小麥、玉米、水稻、大豆等，以上農作物均適宜生長在偏酸的土壤中，故可調整地類的土壤pH能滿足九龍坡區農業種植的要求。

氮、磷、鉀是植物生長的三大要素。從表4還可以看出，九龍坡區可調整地類的土壤全氮含量為0.64 ～1.91 g/kg，平均值為1.13 g/kg；土壤全磷含量為0.29 ～1.55 g/kg，平均值為0.75 g/kg；土壤全鉀含量為7.64 ～21.98 g/kg，平均值為15.68 g/kg；土壤堿解氮含量為65.70 ～ 231.71 mg/kg，平均值為122.61 mg/kg；土壤有效磷含量為4.47 ～ 175.25 mg/kg，平均值為49.55 mg/kg；土壤速效鉀含量為34.89 ～ 272.31 mg/kg，平均值為107.09 mg/kg；土壤緩解鉀含量為84.18 ～ 521.12 mg/kg，平均值為313.35 mg/kg；根據全國第二次土壤普查推薦的土壤養分分級標準，九龍坡區可調整地類的土壤全氮含量基本處于高水平，土壤堿解氮含量和土壤有效磷含量處于較高水平，土壤速效鉀含量處于中等水平。

表4 九龍坡區可調整地類養分特征統計Table 4 Descriptive statistics of nutrients of adjustable land

2.2 可調整地類的地力評價

九龍坡區可調整地類地力分級結果如圖4A所示。評價結果表明，九龍坡區可調整地類中一級地為403.96 hm2，占全區可調整地類總面積的17.16%；二級地519.47 hm2，占可調整地類總面積的22.07%；三級地617.86 hm2，占可調整地類總面積的26.25%；四級地625.46 hm2，占可調整地類總面積的26.57%；五級地187.29 hm2，占可調整地類總面積7.95%。

其中，一級地主要分布在白市驛鎮和西彭鎮的平壩地帶，該區域土壤養分豐富，質地良好，土地平整，土壤類型主要為紫色土或水稻土，灌排條件完善或基本完善，土地生產力較高。二級地主要分布在白市驛鎮和西彭鎮坡度較緩的淺丘地帶，該區域地表起伏不大，土壤養分條件優越，農業基礎設施較為完善。三級地主要分布在金鳳鎮、走馬鎮、西彭鎮的淺丘地帶，該區域土壤養分條件、質地等較好，應采取保護措施，嚴格控制建設用地的征用，保持土地生產水平。四級地主要分布在西彭鎮的丘陵地帶，該區域海拔較高，地面坡度較大，土壤養分缺乏，應加強水利建設，適量增施有機肥，提高土地的生產水平。五級地主要分布在華巖鎮和石板鎮的陡坡地帶，該地區地面坡度較大，海拔高，土壤瘠薄，養分貧乏，生產力低，灌溉水源沒有保證，水土流失等現象較為嚴重。

2.3 可調整地類的適宜性評價

九龍坡區可調整地類圖斑適宜性分布如圖4B所示，最適宜區域243.42 hm2，占全區可調整地類總面積的10.34%，其中，白市驛鎮和西彭鎮分布較多，分別為86.72 hm2和140.25 hm2；基本適宜區域983.55 hm2，占可調整地類總面積的37.96%，其中，西彭鎮和走馬鎮分布較多，分別為391.34 hm2和140.42 hm2；較適宜區域556.64 hm2，占可調整地類總面積的23.65%，主要集中在西彭鎮和走馬鎮，分別為242.05 hm2和147.95 hm2；不適宜區域660.42 hm2，占可調整地類總面積28.05%，其中，西彭鎮和走馬鎮分布較多，分別為305.74 hm2和102.62 hm2。

除最適宜區域基本滿足耕地利用條件外，其他區域均需要一定社會經濟投入才能得到改善。對于基本適宜區域，提高易改良因子條件即可在短時間內以較小的投入獲得較高的產出，例如：通過合理施肥，提高土壤肥力，使土壤養分充分滿足作物生長要求；對于灌溉設施建設不完善的區域，通過布設灌溉渠等工程，使其達到常年充分滿足灌溉的水平；對于地勢低洼地區排水不暢的情況，通過工程技術措施形成完整的排水體系，使其排水狀況得到改善。對于較適宜區域，需對難改良因子進行改良才能提高土地的耕作適宜性，例如坡改梯和移土工程，但土壤類型和土壤質地較難改變。對于不適宜區域，提高土地的耕作適宜性的難度較大，且投入多、耗時長。

圖4 九龍坡區可調整地類地力分級(A)和適宜性評價空間分布(B)Fig. 4 Spatial distributions of adjustable land fertility (A) and reclamation suitability (B) in Jiulongpo District

2.4 理論研究與實際調查的對比

九龍坡區可調整地類現狀核查認定工作發現，面積為237.69 hm2的可調整地類由于農業結構調整已經變成耕地；面積為1 482.78 hm2的可調整地類耕作層未被破壞，有效土層厚度為30 ～ 70 cm，土壤結構良好，易恢復成耕地；面積為632.62 hm2的可調整地類因坡度大，土層薄，部分地塊耕作層被破壞，較難恢復成耕地。將本文的適宜性評價結果與實際調查結果進行對比發現，最適宜區域與調查中變成耕地的地塊面積相當，位置部分吻合，實際耕地分布更為分散；基本適宜區域、較適宜區域與調查中易恢復為耕地的地塊大致相同；調查中難恢復為耕地的地塊比不適宜區域面積小，分布更加零散。

3 結論

1) 本研究將九龍坡區可調整地類地力水平分為5個等級，其中一級地403.96 hm2，二級地519.47 hm2，三級地617.86 hm2，四級地625.46 hm2，五級地187.29 hm2，分別占全區可調整地類總面積的17.16%、22.07%、26.25%、26.57% 和7.95%。

2) 本研究將九龍坡區可調整地類分為4個適宜性區域，其中最適宜區域243.42 hm2，基本適宜區域983.55 hm2，較適宜區域556.64 hm2，不適宜區域660.42 hm2，分別占全區可調整地類總面積的10.34%、37.96%、23.65% 和28.05%。

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Evaluation of Reclamation Suitability of Adjustable Land in Chongqing Suburb

LU Chang1, MO Jianbing2, XU Chang3, GAO Ming1*, WANG Zifang1
(1 College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2 Chongqing Rural Land Arrangement Center, Chongqing 400010, China; 3 Chongqing Tobacco Monopoly Bureau, Chongqing 400023, China)

This paper aims to understand the basic fertility and the reclamation suitability of the adjustable land in Jiulongpo District of Chongqing. 3S techniques, field surveying and sampling, and lad measurement were used to obtain the information of the spatial distribution and soil properties of the adjustable land and AHP and Fuzzy methods were adopted to calculate the reclamation suitability score of the adjustable land. Frequency curve method was applied to classify the grades of reclamation suitability and four-quadrant method was used to identify the types of suitable areas. The results showed that the areas of the 1st, 2nd, 3rd4thand 5thfertility-grade lands were 403.96 hm2, 519.47 hm2, 617.86 hm2, 625.46 hm2and 187.29 hm2,accounted for 17.16%, 22.07%, 26.25%, 26.57% and 7.95% of the total area of adjustable land, respectively. The areas of the most suitable, basic suitable, suitable and unsuitable reclamation regions were 243.42 hm2, 983.55 hm2, 556.64 hm2and 660.42 hm2, accounted for 10.34%, 37.96%, 23.65% and 28.05% of the total area of adjustable land, respectively. The evaluation results are consistent with the field surveying results, therefore, they could provide the basis for the improvement of adjustable land and for maintaining the balance of cultivated land in Jiulongpo District.

Adjustable land; Evaluation; Land fertility; Reclmamtion suitability; Jiulongpo District

S158

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.024

重慶市國土資源和房屋管理局項目(KJ-2015001)資助。

* 通訊作者(gaoming@swu.edu.cn)

陸暢(1993—)，女，四川廣安人，碩士研究生，主要研究方向為土地利用規劃。E-mail：897305986@qq.com