面向西雙版納熱區的耕地質量評價體系構建

張良潔　袁希平　甘淑　朱贊　袁遠

摘要：西雙版納位于我國西南的熱帶區域，其適宜的耕地資源有限，針對該熱帶區域自然條件的特殊性，常規的耕地質量評價體系存在一定的局限性。基于GIS空間分析技術嘗試構建針對熱帶區域的耕地質量評價體系，選取西雙版納勐海縣作為研究對象，就區域內地形起伏變化大、耕地形狀不規整和其他熱帶區域的自然特征，充分考慮光溫生產潛力和耕地規整度等因素，基于土地利用現狀圖提取得到耕地質量評價單元，并將耕地質量的影響因子空間關聯到評價單元;然后以德爾菲（Delphi）法確定選定因素的權重，采用層次分析法計算每個評價單元的綜合分值，測算耕地質量等級。評價結果得出：1～6級耕地分別占全縣耕地總面積的0.17%、5.45%、30.95%、45.01%、17.99%、0.43%。該評價體系的構建是對西雙版納熱區耕地資源評價的一次有益嘗試，對于該區域土地資源的調查、管理和規劃等工作有一定的借鑒意義。

關鍵詞：耕地質量;熱區;光溫生產潛力;田塊規整度;德爾菲法

中圖分類號： F323.211? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）03-0257-05

耕地質量評價既是全面掌握耕地質量狀況、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，建立健全耕地質量評價，改進完善評價指標體系、方法，達到“質量、數量和生態三位一體保護耕地”的目的。據近年來國內外學者的研究，耕地質量評價方法的研究在不斷地發展：從單純的關注評價數量到關注質量[1];從人為劃分土壤肥力狀況的數量級評定質量到多方面的評價耕地質量[1-3];從大尺度粗略評價耕地質量等級到基于地理信息系統（GIS）和遙感技術（RS）比較精細地評價耕地質量。耕地質量評價在GIS和RS技術發展的推動下，逐漸向多目標綜合化、評價標準化和精細化發展。

近年大部分耕地質量等別評價方法都是基于柵格數據[4]，將耕地圖斑切分為鋸齒狀柵格來進行評價，這樣不能保證耕地圖斑的完整性，評價準確率也有所降低;常規的耕地質量評價標準在計算光溫生產潛力時僅僅采用光溫生產潛力比的粗略估計值來進行估計[5-6];僅依據溝渠、水窖等水源基礎設施的完善程度，主觀地判斷灌溉保證率是否滿足耕作需要[7];這樣的評價方法存在對耕地質量影響因素考慮不充分，評價成果不夠精細等問題。

針對西雙版納熱區具有代表性的云南省勐海縣轄區的耕地，本研究利用GIS平臺的空間分析技術，整理了勐海縣縣域內耕地的11項相關數據，將獲取的信息關聯到空間圖層，從自然狀況、生態安全狀況、空間狀況和區位狀況四方面構建一套評價體系，評價掌握西雙版納熱區的耕地質量狀況，分析該區域在近年建設用地占用、災害損毀、生態退耕、土地整治、農業結構調整等措施后耕地質量的最新狀況，對熱區農業生產提供基礎依據，為完善耕地質量監測網絡和年度更新監測成果奠定技術基礎。

1 材料與方法

1.1 主要數據源

勐海縣位于云南省西南部、西雙版納州西部，地處99°56′～100°42′E、21°27′～22°31′N之間。東接景洪市，東北接普洱市思茅區，西北與瀾滄縣毗鄰，西和南與緬甸接壤。地處橫斷山系怒山山脈南延部分，屬滇西南山原地貌區;屬亞熱帶高原季風氣候，年平均氣溫18.1 ℃，全年平均日照時長 2 024.9 h，平均降水量1 341.4 mm;區域內主要河流有瀾滄江、流沙河、南果河、勐往河、南覽河等，流域總面積 4 937 km2;表層土壤質地為礫質沙質土、多礫質沙質土、黏質土和壤土。從氣候條件和生態環境等方面都屬于熱區農業土地資源的典型代表（圖1）。

在試驗中獲取的主要數據源包括研究區的行政區劃圖，2015年的土地利用現狀圖和該區域的30 m分辨率數字高程模型（digital elevation model，簡稱DEM），并依據土地變更調查成果提取出耕地、道路、村莊等矢量信息。

1.2 數據處理

數據主要處理流程包括：（1）在GIS平臺上通過土地利用現狀圖和行政區劃圖的疊置分析獲取耕地質量評價單元;（2）將表層土壤質地、土壤pH值、年降水量、氣溫、日照時長等數據進行整理并運用克里金（Kriging）插值法將其創建屬性圖層信息[8];（3）在GIS平臺上對研究區的DEM數據進行坡度分析;（4）對道路交通、溝渠進行鄰近度分析;（5）依據評價因子和評價權重，以德爾菲（Delphi）法為基礎構建評價體系（因德爾菲法易受專家個人主觀因素影響，因此在實際評價體系的構建中加入了實地調查耕地產量和經濟社會效益修正指標的權重，具體如“3”所示）。（6）采用以上構建的評價體系在GIS平臺上計算出每個評價單元的耕地質量綜合分值，將得到的綜合分值作為耕地質量等級評價的依據（圖2）。

1.3 評價指標選擇

在表層土壤質地、剖面構型、有機質含量、pH值、排水條件等諸多影響耕地質量的因素中，選取的耕地質量評價指標應能全面反映耕地的自然、社會經濟和環境健康等情況。參考歷年耕地質量評價的研究，根據研究區的耕地資源狀況，本研究選取11項耕地質量影響因子，從4個方面評價耕地質量：自然質量，包括光溫生產潛力指數、表層土壤質地[9]、土層厚度，土壤pH值、灌溉條件;生態安全，包括地形坡度、排水條件[10];空間形態，包括田塊連片度、田塊規整度;區位，有耕作便利度。

1.3.1 自然質量評價指標 耕地自然質量條件是影響耕地質量的重要因素，也是評估區域生產力的基礎。影響耕地自然質量因素包括光、溫、水、土的相關因素，研究區耕地廣布從平原至丘陵、從水田到旱地，耕地自然條件差異明顯，現行的農用地質量等級評定屬于大尺度的耕地質量評價[11-12]，因此本研究針對熱區耕地的自然條件狀況選取了光溫生產潛力、表層土壤質地、土層厚度、土壤母質、土壤pH值和灌溉條件6項指標來構建評價體系。

其中，因光溫生產潛力是反映水稻、橡膠、香蕉等熱帶作物是否適合種植的總要指標，目前采用的《農用地質量分等規程》中根據光溫生產潛力與氣候生產潛力僅把云南分為5個區域，對熱區光熱條件的評價不夠精細;所以，該評價體系中光溫生產潛力采用考慮到溫度、光照輻射、年平均日照時長、緯度及海拔這6項影響光溫生產潛力因子的光溫產量模型計算，計算公式如下：

式中：LTPP表示光溫生產潛力，kg/hm2;f（T）表示溫度系數;RPP表示輻射生產潛力，kg/hm2;GRI表示總輻射強度，萬億J/m2;h表示年平均日照時長，h;表示緯度，°。

1.3.2 生態安全評價指標 耕地的生態安全評價主要是看滑坡、泥石流等地質災害對耕地生態系統穩定性及可耕性的影響。西雙版納熱區是瀾滄江和流沙河流域重要的生態屏障，控制熱區耕地的保水保肥能力，可以保護熱區耕地生態環境，減輕滑坡、泥石流等地質災害對生態安全的威脅。結合研究區地質災害發生原因，本研究選取地形坡度和排水條件來評價耕地的生態安全條件。

1.3.3 空間形態評價指標 耕地的空間形態評價主要反映田塊形狀、集中程度對耕地產量、價值及生態功能的影響。本研究選取田塊規整度、田塊連片度2個指標，評價耕地空間形態。采用人工判斷的方法，對依據評價單元的形狀對耕地的田塊規整度進行精細的判定;田塊連片度依據評價單元面積大小進行評定，田塊連片度越好，越有利于耕種，越易于進行機械化作業推廣。

1.3.4 區位條件評價指標 耕地的區位條件反映耕作便利度對農戶土地利用行為產生的影響。本研究采用ArcGIS的空間鄰近度分析省道、縣道、鄉道、田間道、生產路輻射對農戶耕作提供的便利狀況，選取耕作便利度評價耕地區位條件。在0～100分區間內，采用層次分析法（AHP）對各評價單元的耕地質量進行量化。量化標準如表1所示。

1.4 指標權重的確定

每個指標的權重是不一樣的，評價指標通過德爾菲法[12]確定各項因素的權重，其中的因素權重先是專家經驗初定研究區域耕地質量評價指標和權重，后又參考實地調查耕地產量及經濟社會效益檢驗修正，最終確定無影響因素后得研究區耕地質量評價指標及權重表（表2）。

1.5 評價指標的量化

將1個因素下細化的各個指標進行量化，然后用加權求取每個因素的量化指標值，其計算如下：

式中：G表示一級指標的分值;Xi表示第i個二級指標的分值;Yi表示第i個二級指標的權重;Wk表示第k個一級的權重;Z表示圖斑綜合分值。

2 結果與分析

在GIS平臺上，采用字段計算器計算綜合因素權重分值，每個評價單元都會得到1個綜合分值，均能反映耕地的質量。將最終的綜合指數分為6個等級，得到研究區耕地質量評價等級結果。

2.1 一級指標量化結果分析

研究區全域耕地自然因素分值介于43～87之間，平均值為59.36，從量化結果來看，研究區整體耕地自然質量一般，自然質量較好的耕地數量約占全縣耕地的1/6，主要分布在格朗和鄉和西定鄉這2個濕熱條件較好的鄉鎮;自然質量一般的耕地占全縣耕地的1/2，主要分布在勐遮鎮和勐往鄉這2個地勢平坦的鄉鎮;自然質量相對較差的耕地占全域耕地的1/3，主要分布在勐海鎮和勐宋鄉這2個鄉鎮。

研究區全域耕地生態安全因素分值介于20～100之間，平均值62.95，從量化結果看，研究區耕地整體生態安全條件較好，全縣生態安全條件較差的耕地占全縣耕地總面積的 1/10，全縣各個鄉鎮均有分布;全縣2/3區域的生態安全為中間值;全縣生態條件較好區域約1/5，主要分布在勐海鎮、勐遮鎮等地勢平坦、溝渠完善較好的鄉鎮。

研究區全域耕地空間因素分值介于20～70之間，平均值為38，從量化結果來看，研究區整體耕地空間因素較差，全縣空間因素較差的耕地占全縣耕地總面積的3/4，主要分布在西定鄉、布朗山鄉這2個坡度較陡的鄉鎮;空間因素一般的區域約占全縣耕地總面積的1/6，分布在全域范圍內;空間因素較好的區域僅占全縣耕地的1/12，主要分布在有農場的勐遮鎮、打洛鎮和勐海鎮等。一級指標量化結果如圖3所示。

研究區全域耕地區位因素值介于50～100之間，平均值為96.79。從量化結果看，研究區整體區位條件較好，全域區位因素較差的耕地僅占全縣耕地的1/25，零星分布于西定鄉和布朗山鄉;其余大部分耕地間公路及鄉村道路縱橫交錯，運輸糧食及耕作所需農藥肥料便利度高。

2.2 耕地質量綜合量化結果分析

層次分析法指標體系量化結果表明，研究區全域耕地質量分值在44.1～79.5之間，耕地整體質量一般，量化平均值為59.85，采用自然斷點法將耕地分為如下6個等級：一級耕地分值在73.6～79.5之間，面積為137.61 hm2，占研究區全域耕地總面積的0.17%，大部分分布在格朗和鄉，較少部分分布在西定鄉和打洛鎮。結合二級指標分值來看，一級耕地光溫生產潛力、土壤母質、土壤pH值、灌溉條件、排水條件、田塊連片度和耕作便利度分值均較高。應維持耕地現有的土壤環境，嚴格控制非農建設占用，建設西雙版納熱區優質農產品生產的主力區。

二級耕地分值在67.7～73.6之間，面積為 4 366.27 hm2，占全縣耕地總面積的5.45%，主要分布在格朗和鄉，較少分布在勐滿鎮、打洛鎮和布朗山鄉。結合二級指標來看，二級耕地光溫生產潛力、灌溉條件較好，排水條件、耕作便利度較優，坡度較陡、土層厚度較薄、土壤pH值偏酸性，其他條件一般。應施用有機肥、施行秸稈還田、合理調整農業種植模式含氮豆類與其他糧食經濟作物輪作、農藥農膜減量、回收利用農具等。

三級耕地分值在61.8～67.7之間，面積為 24 773.08 hm2，占全縣耕地總面積的30.95%，勐阿鎮分布最少，其余各鄉鎮均有分布。結合二級指標分析，三級耕地土層厚度、灌溉條件和田塊連片度情況較差，耕作便利度較好，其余幾項指標質量良莠不齊。應加強地力建設和土壤性狀改善，盡可能進行測土配方施肥，對土壤pH值偏酸性區域增施酸性土壤改良劑，適當進行土地平整，增設配套溝渠。

四級耕地質量分值在55.9～61.8之間，面積為 36 029.74 hm2，占全縣耕地總面積的45.01%，在勐滿鎮、打洛鎮和布朗山鄉分布較少，其余鄉鎮大面積分布。結合二級指標來看，四級耕地土壤質地較好、土壤pH值適宜耕種，但土層厚度較薄，其余幾項條件一般。應適當覆土，增加耕作層厚度，加強耕地保水保肥條件，測土配方施肥，提升耕地質量。

五級耕地質量分值在50～55.9之間，面積為 14 398.29 hm2，占全縣耕地總面積的17.99%，主要分布在勐宋鄉、勐阿鎮、勐海鎮。結合二級指標分析，五級耕地土壤質地較好，土壤pH值條件和灌溉條件一般，但光溫生產潛力較差。應適度進行土地整治完善農田水利設施配套，增強耕地保水保肥能力，穩定提升耕地綜合質量，可進行大棚種植，改善光溫劣勢。

如圖4所示，六級耕地質量分值在44.1～50.0之間，面積為343.03 hm2，約占全縣耕地總面積的0.43%，主要分布在勐宋鄉和勐海鎮。結合二級指標分析，六級耕地的土壤質地較好，但土層厚度薄，灌溉條件及坡度情況一般，排水條件狀況參差不齊。應結合當地農業生產習慣試行農作物種植結構調整，適度進行土地整治，增加土層厚度，增配溝渠等灌排設施，提升耕地綜合質量。

3 結論與討論

本研究在借鑒已有研究的基礎上，面向西雙版納熱區實際情況，構建了西雙版納熱區耕地資源評價體系，從空間分布揭示勐海的耕地質量及限制因素的條件分異，討論了不同等級耕地的保護治理措施建議。本研究表明，耕地質量評價結果幫助獲取了研究區耕地質量分布狀況，可以因地制宜地將水稻、茶葉、香蕉等作物依據生長所需條件安排在二級指標適宜其生長區域;了解耕地發展的限制性條件，有針對性地進行土地整治改進，提高耕地質量的同時降低土地整治成本;對耕地進行科學的保護;長期的耕作在農藥化肥施用加重的今天，耕地質量評價的結果可以為耕地土壤的科學化保護提供詳細信息。總之，本研究采用的這些評價指標可以成為保護耕地、改善耕地質量和區域發展規劃的有用工具，用來保護具有重要經濟價值的西雙版納熱區耕地資源。

研究通過自然因素、生態安全因素、空間形態因素和區位因素四方面判定耕地質量等級，能夠在一定程度上分析明確耕地質量優劣原因，有助于針對性治理措施的選取，但對基礎數據依賴性較強，須要實地獲取的眾多數據信息。田塊規整度指標以體現耕地空間質量，采用人眼判別獲取參數，方法笨拙、工作量較大，須要深入開展空間形態模型的選擇分析。所以，針對熱區耕地質量評估的指標體系仍有待后續研究深入，進一步豐富與充實。

參考文獻：

[1]付國珍，擺萬奇. 耕地質量評價研究進展及發展趨勢[J]. 資源科學，2015，37（2）：226-236.

[2]高向軍，馬仁會. 中國農用土地等級評價研究進展[J]. 農業工程學報，2002，18（1）：165-168.

[3]沈仁芳，陳美軍，孔祥斌，等. 耕地質量的概念和評價與管理對策[J]. 土壤學報，2012，49（6）：1210-1217.

[4]唐秀美，陳百明，路慶斌，等. 柵格數據支持下的耕地適宜性評價研究——以山東省章丘市為例[J]. 資源科學，2009，31（12）：2164-2171.

[5]張桂川. 遼寧清原縣耕地質量等別年度更新評價研究[J]. 農業工程技術，2017，37（14）：24-25.

[6]許泉立，楊 昆，易俊華. 基于GIS的云南省勐海縣耕地地力評價分析[J]. 湖北農業科學，2014，53（12）：2788-2793.

[7]林文勛. 滇西邊境縣研究書系勐海縣[M]. 昆明：云南大學出版社，2016：1-134.

[8]劉曉娜，封志明，姜魯光，等. 西雙版納土地利用/土地覆被變化時空格局分析[J]. 資源科學，2014（2）：0233-0244.

[9]李雯雯，吳榮濤. 基于層次分析法的伊川縣耕地地力評價[J]. 河北農業大學學報，2013（2）：216-221.

[10]王銘烽，田風霞，賀秀斌，等. 三峽庫區耕地質量評價[J]. 山地學報，2017，35（4）：556-565.

[11]路 婕，李 玲，吳克寧，等. 基于農用地分等和土壤環境質量評價的耕地綜合質量評價[J]. 農業工程學報，2011（2）：323-329.

[12]徐藹婷. 德爾菲法的應用及其難點[J]. 中國統計，2006（9）：57-59. 徐 顯，鮑安紅，張曉明. 生物炭對多介質土壤層系統（MSL）處理農村生活污水的效果[J]. 江蘇農業科學，2019，47（3）：262-265.