新時期耕地質量定級方法研究及應用
——以河北省平山縣為例

王淇韜，孔祥斌，鄖文聚，陳偉強，辛蕓娜，張青璞

（1.東北農業大學經濟管理學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.國土資源部農用地質量與監控重點實驗室，北京 100193；3.中國農業大學土地科學與技術學院，北京 100193；4.國土資源部土地整治中心，北京 100035；5.河南農業大學資源與環境學院，河南 鄭州 450002）

1 引言

耕地資源是國家糧食安全的重要資源保障，耕地保護是中國必須優先考慮且不能回避的問題[1]。耕地占補平衡政策實施20年來，中國耕地后備資源不斷減少，實現耕地占補平衡、占優補優的難度日趨加大，在耕地保護的多重壓力中，實現占補平衡是主要矛盾，而補足充優是矛盾的主要方面。中共中央、國務院出臺的《關于加強耕地保護和改進占補平衡的意見》（以下簡稱《意見》），對新時期加強耕地保護和改進占補平衡做出全面部署[2-3]。《意見》指出既要大力實施土地整治，落實耕地補充任務，也要完善耕地質量評價指標體系和評價方法，改進并規范耕地占補平衡管理[4]。土地整治是實現耕地占補平衡的最主要途徑[2]，當前土地整治成效主要通過耕地質量等別提升來反映，但分等主要從土壤條件、立地條件等方面選取指標[5]，其成果不能完全體現土地整治工程在改造耕地生產環境條件的過程中對質量提升的作用[6-7]。定級反映了自然因素和易變的經濟社會條件所決定的、以農地綜合質量、經濟特性為主的土地差異[8]，所以深入研究和探討耕地質量定級方法，對于推動落實新時期耕地占補平衡和促進耕地保護具有重要意義。

《農用地定級規程》列舉了因素法、修正法和樣地法三種定級方法[9]，其中因素法和修正法應用最為廣泛[10]。在實際應用中，因素法定級將所有評價指標統一加權求和，弱化了各分項指標對耕地質量級別的影響，對土地整治工程實施帶來的提效升級反應不夠靈敏。修正法定級以農用地質量分等成果為基礎，但分等成果數據皆是在大空間尺度上修正得出，其精度亦不利于土地整治成效的精確表達；另外，農用地等別年度更新成果發布比較滯后，采用修正法定級的時效性相對較差。近年來，相關學者對農用地定級方法也做了一定的研究：劉越巖結合GIS技術采用因素法進行了農用地定級評價研究[11]；秦靜對內部因素法和綜合因素法定級進行比較研究[12]；吳賽男在經濟等的基礎上通過修正來定級[13]；金東海提出了基于農用地分等成果的兩層七參數法，服務不同流轉方式的兩種宗地定級[14]；李團勝借鑒美國土壤保持局提出的土地評價與立地評估（LESA）方法進行了耕地質量定級評價[15]。以上研究拓展了農用地定級的方法和思路，但不能很好地滿足當前反映土地整治成效和提高定級工作時效性的現實需求。

因此，本文借鑒已有耕地質量定級研究成果，以級差地租理論為基礎，借鑒農業生態區法（AEZ）對土地生產潛力的評價過程，構建逐級修正的耕地質量定級方法。通過對河北省平山縣及其13個整治項目區定級評價，驗證逐級修正法的合理可行性，以期為新時期耕地質量定級工作提供參考依據。

2 研究框架及指標體系構建

2.1 研究框架

馬克思級差地租理論是耕地質量定級的基礎理論[16]，長期穩定的光、溫、水等氣候條件和相對穩定的地形、土壤條件在作物生長發育過程中不斷地供應水分、養分、熱量和空氣，形成土壤的自然肥力[17]，在等量投資條件下，耕種較肥沃土地所得利潤超過劣等地的投資所得利潤，形成了級差地租Ⅰ。人地矛盾的加劇迫使人類通過平整土地、建設路網和灌排設施等一系列人工投入提高生產效率，進而提升耕地的生產能力水平，這種在土地上連續追加投資而產生的超額利潤轉化為級差地租Ⅱ[16-17]。全面評價耕地質量級別，不僅要考慮產生級差地租Ⅰ的氣候條件和耕地基礎地力條件，還要體現產生級差地租Ⅱ的人工投入帶來的耕地生產效率的高低。在長期穩定的氣候條件的宏觀控制下，耕地的基礎地力水平呈現區域地帶性變化[18]，在基礎地力狀況下，又存在人為工程性投入的差異。根據上述分析并結合已有研究[19]，本文認為影響耕地質量的氣候條件、基礎地力條件和生產效率條件對耕地質量的影響是逐級控制的關系。

通過借鑒FAO創建的AEZ法中某一因素最優時，受其他因素脅迫導致生產能力變化的逐級控制思想[20-24]，本文認為氣候條件、基礎地力條件和生產效率條件三者可采用連續修正運算，表達耕地在“天”“地”“人”三大因素逐層作用下的質量水平?；诖?，構建逐級修正法耕地質量定級的研究框架（圖1）。

2.2 指標體系構建

基于“天”“地”“人”三大因素對耕地質量的影響，結合土地整治項目的具體措施，構建定級指標體系。其中，“天”的影響體現在氣候條件上，選用光溫生產潛力指數表征，起到宏觀控制的作用；“地”的影響體現在中微觀尺度的基礎地力條件上，選用田面坡度、表層土壤質地、剖面構型、有效土層厚度、有機質含量、障礙層類型及深度、土壤養分狀況、礫石含量等8項定級指標，揭示耕地的本底差異；“人”的影響體現在中微觀尺度的生產效率條件上，選用灌溉保證率、排水條件、田間供電保證率、農田防護林網、田塊規整度、田塊破碎度、耕作裝備水平、耕作距離、道路通達度以及中心城鎮影響度等10項定級指標，反映人為利用和改造帶來的耕地質量級別的差異。

圖1 逐級修正法耕地質量定級研究框架Fig.1 The framework of gradually revised method

2.3 評價方法

2.3.1 光溫生產潛力指數折算

通過查找《農用地質量分等規程》[25]中的作物光溫生產潛力指數表獲取各地區指定作物的光溫生產潛力指數，統一折算為基準作物的光溫生產潛力指數后加和，計算公式為：

式（1）中：αt表示總的光溫生產潛力指數；αti表示基準作物的光溫生產潛力指數；αtj表示指定作物的光溫生產潛力指數；βj表示第j種作物的產量比系數。

2.3.2 耕地基礎地力和生產效率指數計算

分別運用加權求和法對耕地基礎地力和生產效率指數進行計算，采用函數式：

式（2）中：Ii表示第i個評價單元的綜合評價指數；Ai表示第i個評價指標的對應分值；Bi表示第i個評價指標的權重；n為評價指標個數。

2.3.3 耕地基礎地力和生產效率系數確定

利用耕地基礎地力指數和生產效率指數，分別確定耕地基礎地力系數和生產效率系數，計算公式為：

式（3）—式（4）中：Cfi表示第i個評價單元的耕地基礎地力系數；Ifi表示表示第i個評價單元的耕地基礎地力指數；Cei表示第i個評價單元的耕地生產效率系數；Iei表示第i個評價單元的耕地生產效率指數。

2.3.4 耕地質量定級指數計算

以光溫生產潛力指數為基礎，用耕地基礎地力系數和生產效率系數逐級修正，得出評價單元的耕地質量定級指數，計算公式為：

式（5）中：Qi表示第i個評價單元的耕地質量級別指數。

3 研究區概況與數據來源

3.1 研究區概況

平山縣地處河北省西部，全縣土地總面積2 648 km2，其中耕地面積為413.04 km2。2014年全縣共實施土地整治項目13個，項目區多位于中部的低山丘陵地區，個別位于河谷平原地區。主要整治措施包括田塊平整、灌排設施建設、田間供電設施配備、田間道路和生產道路整修、防護林種植等。

3.2 數據獲取與整理

田面坡度、表層土壤質地、剖面構型、有效土層厚度、有機質含量、灌溉保證率數據來自2015年度耕地質量等別更新數據；田塊規整度和田塊破碎度根據耕地圖斑周長和面積經函數計算得出；耕作裝備水平由2014—2016年農業統計數據中運輸機械、灌排機械等數據綜合評價得出；耕作距離通過計算行政村中心距定級單元中心交通距離得到；道路通達度由2015年土地利用現狀變更調查的線狀地物數據結合交通路網數據測算得到；中心城鎮影響度由不同級別城鎮對地塊的作用分值進行指數衰減量化得到。項目區數據在上述基礎上，結合土地整治項目設計書、竣工報告以及整治建設情況表獲取。

4 耕地質量定級方法的應用

4.1 平山縣耕地質量定級

4.1.1 評價單元的確定

提取平山縣2015年土地利用現狀變更調查數據中的耕地地類圖斑作為評價單元，共計13 123個，總面積為413.04 km2，評價比例尺為1∶10 000。

4.1.2 光溫生產潛力指數的確定

平山縣冬小麥和夏玉米的光溫生產潛力指數分別為1 336和2 385，依據《河北省農用地分等技術方案》中的產量比系數（冬小麥為1，夏玉米為0.7）折算，可得標準糧食作物下的平均光溫生產潛力指數為3 006。

4.1.3 修正指標的分級及權重的設定

結合平山縣實際情況，綜合考慮指標可獲取性進行評價指標選取?；A地力因素中的所有指標，以及生產效率因素中的灌溉保證率指標分級和賦分規則參考《農用地質量分等規程》，采取直接賦值的方法確定其作用分值。生產效率因素中指標的賦分規則參考《農用地定級規程》和相關定級研究成果[12，26-30]，其中，耕作距離按照最大最小值法確定其作用分值；道路通達度、中心城鎮影響度在確定其規模指數和影響半徑的基礎上按照指數衰減的方法計算其作用分值。各指標權重綜合運用層次分析法和特爾菲法確定（表1）。

4.1.4 評價結果分析

按照逐級修正法得到平山縣耕地質量定級指數范圍為［457.12，2 301.96］，采用等間距法將定級指數結果劃分為10個級別，一級地最好，十級地最差。從數量上看，五級地面積最大，占比達到24.9%；十級地面積最小，占比僅為0.06%。較高和較低級別耕地面積占比較小，中等級別耕地面積占比較大，近似正態分布。從空間上看（圖2），整體呈現東部平原耕地級別較高，中部丘陵耕地級別次之，西部山區耕地級別較低的分布態勢。

4.2 整治項目區耕地質量定級及方法對比分析

為驗證逐級修正法對于顯化土地整治工程實施后耕地質量級別的提升效果，選取平山縣2014年的13個土地整治項目區，利用該方法對各項目區整治前后耕地質量級別分別進行評定，并與《農用地定級規程》中因素法對整治項目區的定級結果對比分析。為保證評價圖斑一致，對新增耕地不做評價。

4.2.1 定級指標選取及權重確定

依據本文所構建耕地質量定級評價指標體系，并結合土地整治建設內容，分別對耕地基礎地力和生產效率指標進行選取。各指標權重采用層次分析法和特爾菲法綜合確定（表2）。

4.2.2 項目區實證結果分析

按照逐級修正法計算公式，分別得到13個項目區整治前后耕地質量級別。根據各項目區土地整治前后耕地質量定級結果，利用面積加權平均法計算項目區整治前后的耕地質量平均級別（表3）。

表1 平山縣耕地質量定級基礎地力和生產效率指標賦分規則及權重表Tab.1 Classification rules and weights of basic productivity and production efficiency indexes of cultivated land in Pingshan

由表3可以看出，13個項目區土地整治工程實施后耕地質量級別相對整治前均有一定的提升，平均提升1.93個級別。其中項目1和項目10的級別提升更為明顯，分別提升2.32級和2.29級。這兩個項目區對土地平整、灌排設施、田間道路、農田防護以及農田輸配電等方面均進行了整治，其評價單元的田面坡度、灌溉保證率、排水條件、道路通達度以及田間供電保證率等指標分值提高較顯著。總體上看，由于基礎地力因素相對穩定，灌溉保證率、排水條件、道路通達度和田間供電保證率等通過整治工程較易改善的生產效率因素是造成整治項目區耕地質量級別變化的主要原因。

4.2.3 與因素法定級結果對比

根據《農用地定級規程》，同樣選取上述15項定級指標，采用層次分析法和特爾菲法綜合確定各指標權重，利用因素法對平山縣2014年13個項目區整治前后耕地質量級別分別進行評定，并利用面積加權平均法計算項目區整治前后的耕地質量平均級別（表4）。

由表4可以看出，各項目區整治后級別均有提升，但是平均提升不到1級。其中，項目9和項目13的級別僅提升了0.21級和0.19級。對比表明，利用逐級修正法得到的項目區整治后耕地質量平均級別提升較因素法高1.01個級別，更加靈敏地表達了整治工程實施對耕地質量的改善。分析認為，因素法在定級過程中，各指標所占權重相對較小，所有指標統一加權求和的運算弱化了各分項指標對耕地質量總體級別的影響，而逐級修正法中的乘法運算更有利于凸顯某單項指標分值的變化對耕地整體質量總體級別的影響。

圖2 平山縣耕地質量級別空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of cultivated land with different quality levels in Pingshan

表2 平山縣2014年土地整治項目區耕地質量定級基礎地力和生產效率指標權重表Tab.2 The weights of basic productivity and production efficiency indexes of cultivated land gradation in land consolidation project in Pingshan

5 結論與討論

（1）本文從新時期耕地保護背景出發，綜合考慮“天”“地”“人”三大因素在不同尺度對耕地質量的影響，結合土地整治項目的具體措施，選取光溫生產潛力指數表征氣候條件，選取田面坡度、表層土壤質地等8項指標表征基礎地力條件，選取灌溉保證率、排水條件等10項指標表征生產效率條件，構建了耕地質量定級指標體系。

（2）本文以級差地租理論為基礎，借鑒AEZ法評價土地生產潛力過程中的逐級修正思想，基于氣候條件、基礎地力條件和生產效率條件在不同尺度對耕地質量的影響程度，構建了三者逐級修正的耕地質量定級方法。相比因素法，本方法更有利于顯化各層因素變化對耕地質量級別的影響。相比修正法，本方法以穩定、可查的光溫生產潛力作為修正基礎，更能保證評價的精度，且更具時效性。

表3 平山縣2014年土地整治項目區耕地質量級別變化表Tab.3 Changes of cultivated land quality after land consolidation project in Pingshan, 2014

（3）利用逐級修正法對平山縣耕地質量進行評價，將全縣耕地劃分為10個級別。其中較高和較低級別耕地面積占比較小，中等級別耕地面積占比較大，近似正態分布；東部平原耕地級別較高，中部丘陵耕地級別次之，西部山區耕地級別較低。評價結果在數量上和空間上都較符合平山實際情況，體現了本方法的合理性和可行性。

（4）本文對平山縣2014年的13個土地整治項目區進行整治前后耕地質量級別評定，各項目區土地整治工程實施后耕地質量級別均有不同程度的提升，平均提升1.93個級別。與因素法相比，逐級修正法得到的項目區整治后耕地質量平均級別提升較其高1.01個級別。因此，逐級修正的耕地質量定級方法能夠較好的反映土地整治成效，服務于耕地占補平衡。

表4 平山縣2014年土地整治項目區耕地質量級別變化表（因素法）Tab.4 Changes of cultivated land quality after land consolidation project by factor method in Pingshan, 2014

新時期耕地保護背景下要求按照“縣域自行平衡為主，省域內調劑為輔，國家適度統籌為補充”落實耕地占補任務，因此應繼續探索能夠滿足定級結果省內可比的定級方法，構建省域通用指標和區域備選指標體系，服務新時期耕地占補平衡統籌管理。