基于耕地質量等級監測的耕地質量動態變化研究

摘要：本文以鄂爾多斯市杭錦旗為研究區，采用定性與定量相結合、GIS空間分析等方法，對2017年～2019年杭錦旗耕地質量動態變化及2017年～2018年杭錦旗耕地質量監測結果分析，反映杭錦旗耕地質量動態變化情況，對杭錦旗耕地的保護與耕地數量、質量的控制有重大意義。

關鍵詞：耕地質量；動態變化；監測方法；杭錦旗

基金項目：RH1900003696，和林格爾縣土地制度改革試點工作政策和法律研究。

引言

耕地是土地資源中最優質的資源，是農業生產、人民生活的基礎[1] [2]。我國經濟發展、城鎮化水平不斷提升，造成耕地資源數量減少，與此同時，由于土地沙化、鹽漬化等問題突出，造成耕地資源質量下降。耕地質量等級監測能體現耕地質量狀況，是緩解人地關系、調節農業生產布局的常用手段，對耕地質量動態變化進行研究具有重要的現實意義。

本文選取內蒙古自治區鄂爾多斯市杭錦旗為研究對象，基于耕地質量等級監測，利用文獻分析法、GIS空間分析和定性與定量結合法，揭示杭錦旗耕地資源動態變化情況，以期為杭錦旗土地資源保護與耕地恢復提供依據，為相同類型的其他旗縣開展本項工作提供借鑒。

1.1國內外研究概況及研究方法

1.1.1國外研究概況

國外關于耕地資源的保護與監測的探索較早，加拿大是眾多國家中最早重視耕地退化問題的國家，也是最早展開土地監測工作的國家，加拿大通過制訂七項標準，建立23個基準點來緩解耕地退化的速度，加拿大還對土地生產力進行評估、建立土壤退化模型、開展農業系統的適宜性評價。1934年，美國進行侵蝕勘探調查，用于評估美國土地覆蓋、土壤和相關自然資源的基本狀況；1977年～2000年，美國采用耕地資源清查的方式對本國的土地資源進行了詳盡的調查，此舉對美國耕地資源的保護指明了切實可行的方向。1955年，國際組織機構共同提出了LQIs，規定了土地質量指標體系可采用聯動響應PSR模型，此方案的提出成為當時很多國家進行耕地可持續發展研究的基本框架。21世紀初，歐盟為成員國提供了統一的監測體系與方法，同時，利用GIS等遙感地理信息軟件監測土壤屬性的變化。2006年，歐盟提高了對土壤環境監測的重視，歐洲利用網格法開展LloydEWright項目。德國通過設置監測點來調查土地的理化性質、用途等諸多信息，隨后，德國利用土壤信息系統、土壤保護信息系統和土壤污染信息系統三者網絡系統相結合，以此完善德國土地質量監測信息數據。

1.2.國內研究概況

近年來，關于耕地質量方面的研究已逐漸成為眾多學者的研究方向。目前，國內對于耕地質量的相關的研究圍繞耕地質量評價尺度、方法和耕地質量監測的方法進行[3]。

曾榮以灰色關聯度法為研究方法，從四個方面創建了研究區地區的耕地質量評價模型，指出襄陽市耕地質量參差不齊，呈現由東到西耕地質量逐漸下降的趨勢。張蘋通過選取富錦市的9個指標，構成了該市的耕地質量評價體系，并指出農民在用地時要養護結合，提高該市的耕地質量。何志京通過對竹山縣進行調查，得出對耕地綜合質量限制因素的分析有利于保護耕地資源。祝錦霞采用變化向量法、典型相關分析的方法，提出變化向量法下的耕地質量變化研究相較于傳統因素法更加科學、便捷，同時能明確研究區的耕作利用方式存在的問題。魏巍詳細的描述了通過不同方式下的監測控制區的劃定，從而對陸良縣耕地情況進行監測，他還認為新技術下的耕地保護更具有說服力。陶崇鑫通過采樣化驗法以及層析分析法等方法，對2000年～2011年間新疆維吾爾自治區阿勒泰市的耕地質量綜合變化情況進行分析，指出該市耕地質量狀況較好，呈現不斷上升趨勢。尚凱麗通過對濟南市的魯西北平原區進行耕地質量監測，他指出動態、固態監測點相結合有利于更新動態變化，以保證數據的科學有效性。余述瓊以廣西玉林市為研究對象，他指出要保證耕地質量、數量的同步管控，同時，完善該地區的耕地理論體系。2019年，查李想基于GIS等遙感技術，對江西省黎川縣耕地質量等別監測數據庫進行設計與建設，提出通過實施秸稈還田等措施提高土地質量。

以上學者，通過地理信息技術、灰色關聯度法等方法對國內外地區的耕地資源監測與保護進行了研究，同時，對于應用新技術對耕地資源進行保護也為后來學者提供了研究方向。[4]

1.3研究方法

1.3.1文獻分析法

通過實地調查收集相關資料，通過知網查閱相關文獻，對當前耕地質量相關研究進行總結和分析[4] [5]，以此為基礎，分析杭錦旗耕地質量相關狀況。

1.3.2定性與定量相結合的方法

整理總結歷史資料（監測單元基期年、年初、年末的數據）與實地探查結果，通過定性分析確定主導因子，選取坡度、侵蝕程度等因子，通過定量分析檢測單元各因子因素對監測單元耕地質量變化的影響，確定耕地等別指數，確認耕地等別。

1.3.3 GIS空間分析法

利用Arcgis10.2生成耕地質量等別漸變類型分布圖，形成杭錦旗耕地質量監測數據庫，為分析杭錦旗耕地質量等別變化提供數據支持。

2.研究區概況

杭錦旗位于內蒙古自治區鄂爾多斯市西北部，與達拉特旗、伊金霍洛旗、鄂托克旗等5個旗縣接壤。地理坐標：東經106°55′16″～109°16′08″、北緯39°22′22″～40°52′47″。全旗總面積1.89×104km2，人口14.6×104，是一個以蒙古族為主體、漢族居多數的民族地區。杭錦旗交通發達，離包頭機場、鄂爾多斯機場較近[6]。

杭錦旗以中溫帶半干旱高原大陸性氣候為主，年平均氣溫6.8℃，平均日照時間為3193h，降水量由東向西遞減，年均降水量245mm，多集中在7月～9月份，年均蒸發量2720mm，相對濕度49%，干燥度1.98，年均風速3.0m/s，年均無霜期155d，年均土壤凍結深度1.5m。杭錦旗地勢東南高，西北低。研究區由平原、沙漠、丘陵等三部分構成[7]；土壤以灌淤潮土、風沙土和草原土壤為主。杭錦旗水資源豐富，黃河、摩林河貫穿其中，而且，杭錦旗的土、煤、石膏、食鹽等礦產資源儲量也極其豐富。

根據2017年統計數據，杭錦旗土地總面積1881430.4hm2，土地利用類型分為8個一級地類，28個二級地類。全旗耕地總面積59442.3hm2，以草地面積為主，占總面積的54.77%，其他用地所占面積排序為：其他用地>林地>水域用地>城鎮村以及工礦用地>交通運輸>園地。[8]

3.耕地質量等別監測評價程序

3.1耕地質量分等參數的監測

3.1.1耕作制度及產量比調查

通過實地調查分析（表1），杭錦旗以種植春玉米為主，產量比系數為0.61[9-13]。

3.1.2光溫（氣候）生產潛力指數調查

通過實地調查與《農用地質量分等規程》對比，得知杭錦旗光溫生產潛力指數為928，氣候生產潛力指數為303（表2）[14-17]。

3.1.3因素指標的確定

通過對杭錦旗耕地質量因素指標進行調查，同時依據文檔規程，劃分一級、二級指標區，確定了有效土層厚度、地形坡度等7個因素及權重（表3）。[18-19]

3.2等別漸變耕地抽樣監測

3.2.1劃定耕地質量等別分布范圍

首先需要從上一年度的歷史資料中提取耕地圖斑，接著剔除新增耕地、質量建設耕地圖斑，最后，利用數據的對比分析，將灌溉率逐漸下降的耕地圖斑定為逐步干旱型，將逐漸沙化的圖斑定為沙化型，從而生成耕地等別漸變類型分布范圍圖（圖1）。

3.2.2選取耕地等別漸變監測單元

為調查杭錦旗耕地等別漸變類型分布范圍內主導因素的變化情況，需選擇具有代表性（需要對基本農田或者特定耕地田塊，在其典型部位上選取監測單元；保證每一萬公頃至少有一個監測單元，每一個監測單元面積>1hm2）的分等單元做為監測單元。2017年，杭錦旗共布設10個固定監測單元（表4），88個隨機監測單元，2018年杭錦旗共布設10個固定監測單元，98個隨機監測單元。

3.2.3調查與評價監測單元質量變化信息

確定耕地監測單元后，對其等別和產能進行分析，以此推算杭錦旗監測單元的質量變化信息。

3.2.4耕地質量等別監測指標體系的建立

根據實地調查，通過定性定量分析的方法對主導因素變化數據進行整理，選取7個因素并確定其權重（如表5所示）。

4.杭錦旗耕地質量動態變化分析

4.1杭錦旗各鄉鎮耕地面積變化情況分析

根據對2017年～2019年各鄉鎮耕地面積變化情況分析可知（如圖2所示）：巴拉貢鎮、伊和烏素蘇木、吉日嘎朗圖鎮無明顯耕地面積變化，2019年，獨貴塔拉鎮減少耕地面積為9900.64hm2，呼和木獨鎮相較于2017年增加耕地面積10226.74hm2。

4.2耕地質量等別變化情況分析

4.2.1新增耕地質量等別分析

通過對2017年～2019年杭錦旗新增耕地進行情況分析，2017年新增耕地項目2個，而2018年、2019年杭錦旗沒有新增耕地[20-21]。通過分析可知（表6）：杭錦旗新增耕地項目2個，涉及1個行政村。2個補充耕地儲備庫項目規模為418.54hm2，新增耕地總面積為374.01hm2，耕作方式由其他草地、沙地全部轉變為水澆地；從等別來看，國家自然等、國家經濟等均為14等，而國家利用等為12等。

4.2.2減少耕地質量等別分析

2017年杭錦旗減少耕地面積為52.69hm2，其中水澆地52.33hm2，旱地0.35hm2。國家自然等中以14等所占面積為主，占該等別總面積的99.34%；國家利用等13等所占面積最小，僅為0.30hm2，14等、15等所占面積較大[22]；國家經濟等以15等為主，面積為35.34hm2，占該等別總面積的67.07%（表7）。2018年杭錦旗耕地減少耕地面積為1.74hm2，均為水澆地。國家自然等均為14等；國家利用等為13等、14等、15等，各等別面積較為均勻；國家經濟等以14等為主（表8）。2019年杭錦旗減少耕地面積為12.57hm2，其中水澆地12.497hm2，旱地0.087hm2，減少圖斑44塊；國家自然等以14等為主；國家利用等為13等、14等、15等，各等別面積較為均勻；國家經濟等以15等為主（表9）[23]。2017年～2019年減少耕地原因均為建設占用。

4.2.3質量建設耕地質量等別分析

2017年、2018年杭錦旗沒有質量建設耕地，同時，無2016年、2017年變更的土地整治及占補平衡項目。2019年杭錦旗有竣工驗收備案的土地整治項目，共計3個。經核實杭錦旗耕地質量建設耕地面積為2337.4339hm2，質量建設耕地塊總數66塊（表10）。吉日嘎朗圖鎮的3個項目建設規模總計1924.65hm2，新增耕地26.31hm2。

4.3耕地質量監測等別結果分析

4.3.1漸變類型狀況分析

2017年杭錦旗耕地國家級利用等別范圍主要為8等～9等和12等～15等，總面積為64443.21hm2。逐步干旱型等別集中于13等～15等，面積為18832.93hm2；沙化型分布等別較為廣泛，主要集中在13等～15等，面積為45610.28hm2，占總面積的70.78%；2018年杭錦旗耕地國家級利用等別范圍主要為8等～9等和12等～15等，總面積為64809.04hm2。逐步干旱型面積為18839.82hm2，沙化型面積為45969.22hm2，占總面積的70.93%（表11）。

綜上所述，杭錦旗耕地國家級利用等別范圍主要為8等～ 9等和12等～15等，2018年相較于2017年，逐步干旱型面積增加6.89hm2，沙化型面積增加358.94hm2，總面積增加365.83hm2。

4.3.2耕地質量等別監測單元質量等別情況分析

2017年～2018年杭錦旗共設耕地質量等別漸變監測單元10個，本次杭錦旗固定單元編號為DY15062501-DY15062510，單元總面積為633.35hm2，其中，監測單元DY15062501所占面積最大，占總面積的52.59%，監測單元DY15062503所占面積最小，占總面積的0.23%；2017年～ 2018年杭錦旗年初耕地等別、等別指數與年末耕地等別、等別指數無明顯變化[24]（表12）。

5.結論

本文以鄂爾多斯市杭錦旗為研究對象，通過定性與定量分析法、GIS疊加分析法等方法，對2017年～2019年杭錦旗耕地質量動態變化分析以及2017年～2018年杭錦旗耕地質量監測等別結果進行統計分析，得出以下結論：

5.1 2017年～2019年杭錦旗巴拉貢鎮、伊和烏素蘇木、吉日嘎朗圖鎮無明顯耕地面積變化；2019年，獨貴塔拉鎮減少耕地面積9900.64hm2，呼和木獨鎮增加耕地面積10226.74hm2。

5.2 2017年杭錦旗新增耕地總面積為374.01hm2，來源于新增兩片補充耕地儲備庫項目，2018年、2019年無新增耕地；2017年減少的耕地面積為52.69hm2，其中水澆地52.33hm2，旱地0.35hm2，2018年減少耕地總面積為1.74hm2，均為水澆地，2019年減少耕地總面積為12.57hm2，其中水澆地12.497hm2，旱地0.087hm2，2017年～2019年減少的耕地原因均為建設占用；杭錦旗2017年、2018年沒有竣工驗收備案的土地整治項目，同時，無變更的土地整治及占補平衡項目，2019年杭錦旗耕地質量建設耕地面積為2337.4339hm2，三個建設項目規模總計1924.65hm2，新增耕地26.31hm2。

5.3 2017年杭錦旗耕地質量等別年度監測總面積為64443.21hm2，固定監測單元數量為10個，固定單元面積為633.36hm2，隨機監測單元數量為88個，隨機單元面積為1945.09hm2；2018年杭錦旗耕地質量等別年度監測總面積為64809.04hm2，固定監測單元數量為10個，固定單元面積為633.36hm2，隨機監測單元數量為98個，隨機單元面積為5399.29hm2。

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