大食物觀下河南省耕地地力時空演變與保護提升研究

摘要：耕地地力作為衡量耕地質量的重要指標，事關糧食安全和農業可持續發展。本文以大食物觀為指導，選取國家糧食主產區河南省為研究區，構建了多層次耕地地力評價指標體系，綜合運用Boruta特征選擇、RF模型等方法，系統分析了影響河南省耕地地力的關鍵因素及其相對重要性，繪制了2009—2019年河南省耕地地力空間分布圖，揭示了耕地地力的時空演變特征，并探討了耕地地力保護提升的路徑與對策。研究結果表明：氣候、土壤和種植制度是影響河南省耕地地力的三大因素。本研究可為河南省耕地資源可持續利用、糧食生產功能提升提供理論參考。

關鍵詞：大食物觀；河南省；耕地地力；時空演變；保護提升

受耕地后備資源枯竭、建設占地日益增多等因素影響，我國耕地數量持續減少，這與不斷增長的農產品需求之間的矛盾日益突出。黨的二十大報告提出“樹立大食物觀”，強調“在保障糧食供給的同時，保障肉類、蔬菜、水果、水產品等各類食物有效供給”。因此，明晰耕地地力的時空演變規律、采取針對性的保護提升舉措，對于優化農業供給側結構、保障國家糧食安全、推進農業農村現代化，具有十分重要的意義。

1 河南省耕地地力評價指標體系構建

1.1 指標體系構建原則

基于大食物觀理念和河南省實際情況，構建耕地地力評價指標體系應遵循以下原則：一是科學性原則，指標選擇要體現耕地地力的本質特征；二是系統性原則，指標體系要涵蓋影響耕地地力的各個方面；三是可操作性原則，指標數據要易于獲取和量化；四是區域性原則，指標選擇要符合河南省地理環境特點。

1.2 多層次指標體系框架

本研究構建了“目標層—準則層—指標層”三級耕地地力評價指標體系。目標層為耕地地力綜合指數；準則層包括自然環境條件、土壤肥力狀況、農田基礎設施、種植管理水平4個方面；指標層共設置18個具體指標。

2 大食物觀下河南省耕地地力影響因素分析

2.1 耕地地力影響因素的遴選與數據準備

通過文獻綜述法全面梳理國內外耕地地力影響因素研究成果，遴選氣候、地形地貌、成土母質、土壤、灌排條件、種植制度6類因子作為分析評價對象，每類因子各選取2～3個具體指標。利用河南省自然資源廳、氣象局、水利廳、農業農村廳等部門的統計資料，結合資源三號衛星、高分專項等遙感影像數據產品，構建2009年、2019年兩個時段的評價指標數據庫。其中，氣候因子包括≥10℃積溫、降水量；地形地貌因子包括高程、坡度；成土母質因子包括母質類型、土層厚度；土壤因子包括土壤有機質、全氮、pH；灌排條件因子包括灌溉保證率、排澇能力；種植制度因子包括耕作制度、輪作制度、復種指數等。為保證數據的可比性和規范性，利用插值、重采樣等方法，將所有數據統一處理為30 m×30 m柵格數據[1]。

2.2 基于Boruta算法的耕地地力影響因素篩選

Boruta算法通過構建“影子變量”對原始變量重要性進行評估，可有效識別數據集中的關鍵特征[2]。本研究基于R語言Boruta程序包，以指標體系中的各評價因子為自變量、耕地地力指數為因變量，分別對2009年和2019年兩期數據進行分析。結果表明，兩個時期篩選出的關鍵因素基本一致，主要包括≥10℃積溫、降水量、土壤有機質、土壤全氮、灌溉保證率、輪作制度6個指標，說明這些指標對于耕地地力的形成和變化具有決定性作用。與此同時，兩期的Boruta篩選結果也存在一定差異。Boruta算法篩選結果，可為后續影響因素定量評價、時空分異規律分析等奠定基礎。

2.3 耕地地力動態影響因素的時空變化特征分析

通過對比2009年和2019年Boruta算法篩選和RF模型評價結果，可以看出，這兩個時期耕地地力的關鍵影響因素總體保持穩定，但部分因素的作用大小存在動態變化。為進一步揭示主要動態因素的時空變化特征，本研究重點對灌溉保證率、輪作制度兩個指標進行分析。就灌溉保證率而言，2009—2019年全省平均值由68.3%提高到78.6%，增幅為10.3%。空間上看，灌溉保證率整體呈現出“北高南低、東高西低”的分布格局，其中安陽、鶴壁、新鄉、焦作等黃河灘區地市提升最為明顯，而南陽、信陽等丘陵山區地市增幅相對較小。就輪作制度而言，2019年全省輪作比例為62.5%，較2009年提高了8.4%。從空間分布看，各地市輪作制度實施水平差異較大，鄭州、開封、周口等平原農區推廣面積較大，而三門峽、濟源等山區農田輪作較少。

3 河南省耕地地力時空演變特征研究

3.1 基于RF模型的河南省耕地地力空間預測

為全面刻畫河南省耕地地力的空間分布特征及其演變規律，本研究Boruta算法篩選出的關鍵影響因子為環境變量，以耕地地力指數為目標變量，從空間分辨率看，30 m×30 m的預測結果能夠很好地反映耕地地力在縣級尺度上的空間分異特征。從數值分布看，兩期耕地地力指數均呈現近似正態分布，2009年和2019年的均值分別為0.424和0.478，變異系數分別為0.325和0.297，表明近10年河南省耕地地力總體保持相對穩定，地區間差異有所縮小。從空間分布看，全省耕地地力指數整體呈現出“東高西低、北高南低”的空間格局。其中，東部和北部平原農區耕地地力指數普遍高于全省平均水平，而西部和南部山丘區則多低于平均水平[3]。

3.2 河南省耕地地力空間分布圖繪制與分析

空間分布圖采用自然斷點法將耕地地力指數劃分為5個等級：很高（gt;0.7）、高（0.6～0.7）、中等（0.4～0.6）、低（0.3～0.4）、很低（lt;0.3）。基于RF模型預測結果（如圖1）所示，2009年河南省耕地地力空間分布呈現明顯的地域分異特征。高值區主要分布在豫東平原、豫北平原和豫中平原，包括商丘、周口、開封、新鄉、安陽等地市，這些區域地勢平坦，土壤肥沃，水利條件良好。低值區主要集中在豫西山區、豫南山區，如三門峽、洛陽西部、南陽南部、信陽南部等地，受地形地貌和土壤條件限制，耕地地力相對較低。2019年河南省耕地地力空間格局總體保持穩定，但局部地區發生了一定變化。與2009年相比，黃河灘區和淮河流域部分地區耕地地力有所提升，主要得益于高標準農田建設和土壤改良工程的實施。同時，部分城市周邊地區由于建設占用優質耕地，耕地地力出現下降趨勢。

3.3 耕地地力變化空間分布圖制作

為更直觀地展現2009—2019年河南省耕地地力的時空變化特征，本研究制作了耕地地力變化空間分布表（見表2）。變化程度劃分為顯著提升（gt;0.1）、輕微提升（0.05～0.1）、基本穩定（-0.05～0.05）、輕微下降（-0.1～0.05）、顯著下降（lt;-0.1）五個等級。

表2顯示，河南省耕地地力變化呈現“局部提升、整體穩定”的特征。顯著提升區主要分布在鄭州、開封、商丘、周口等糧食主產區，占全省耕地面積的23.4%；基本穩定區面積最大，占全省耕地面積的61.2%；輕微下降和顯著下降區主要分布在城市周邊和部分山區丘陵地帶，占全省耕地面積的15.4%。

4 大食物觀下河南省耕地地力保護提升策略

4.1 基于影響因素的耕地地力保護提升關鍵

加強農田水利基礎設施建設，完善灌溉排澇體系，提高農田抗災防災能力，減輕極端氣候事件的不利影響。大力推廣保護性耕作技術，減少機械化耕作對土壤結構的破壞，增加土壤有機質含量，改善土壤團粒結構。科學制定種植計劃，擴大綠肥種植面積，推廣種養結合等生態種植模式，促進農田生態系統良性循環，合理確定糧經飼輪作布局，擴大豆科等綠肥作物種植比重，為農田培肥地力、平衡養分供給；積極開展農田生物多樣性保護，創建農田生態保育示范區，營造健康穩定的農田生態環境。

4.2 基于指標體系的精準提升措施

針對構建的耕地地力評價指標體系，應采取分類施策的精準提升措施。在自然環境條件方面，充分利用氣候資源優勢，因地制宜發展適應性農業；在土壤肥力狀況方面，大力推進測土配方施肥，增施有機肥，提高土壤有機質和養分含量；在農田基礎設施方面，加快高標準農田建設，完善農田水利設施和田間工程配套；在種植管理水平方面，推廣先進種植技術，提高耕地利用效率和產出水平。建立健全耕地地力監測評價體系，定期開展耕地質量調查評價，為科學決策提供數據支撐。

4.3 基于時空差異的耕地地力分區管理策略

鑒于河南省耕地地力在時空上存在顯著差異，應采取因地制宜的分區管理策略。針對高地力區，應著力鞏固提升農田水利設施，優化灌排澇體系，進一步提高農田綜合生產能力；同時，大力發展綠色高效農業，提高化肥農藥利用率，減少面源污染，確保糧食生產與生態環境協調發展。對于中地力區，要以提升農田基礎設施為抓手，加快高標準農田建設步伐，改善農田“旱澇保收”能力；與此同時，要加大土壤培肥改良力度，增施有機肥，擴大耕地輪作休耕試點，促進耕地質量穩步提升。而在低地力區，當務之急是加快農田基本建設，擴大土地整治規模，優化田間道路、農田防護林網等配套設施，為耕地地力提升奠定基礎；長遠來看，還要立足資源賦，發展特色高效農業，走出一條農業綠色發展新路子[4]。

4.4 基于空間分布圖的靶向治理方案

依據耕地地力空間分布圖和變化圖，制定靶向性治理方案。對于耕地地力顯著提升區，總結成功經驗，在全省范圍內推廣復制；對于基本穩定區，重點做好維護保持工作，防止地力下降；對于輕微下降區，及時查找原因，采取針對性措施遏制下降趨勢；對于顯著下降區，列為重點治理區域，集中資源力量進行綜合整治。建立耕地地力動態監測預警系統，及時發現和處置耕地質量問題，實現精準管理。

5 結語

保護和提升耕地地力，關系到國家糧食安全、生態文明建設和農業農村現代化。河南省耕地地力整體保持穩中向好態勢，但地區間發展不平衡問題凸顯；通過構建系統性指標體系和繪制精準化空間分布圖，大力實施農田水利設施建設、土壤培肥改良、輪作休耕等措施，加快農業科技創新步伐，健全完善耕地保護政策，是當前和今后一個時期全省耕地地力保護提升的關鍵舉措。

參考文獻

[1] 吳崇伯，李泳琪.樹立大食物觀與確保國家的糧食安全[J].廣西財經學院學報，2023，36（2）：50-59.

[2] 凌華.大食物觀視域下如何避免耕地“非糧化”[J].糧食問題研究，2025（1）：8-11.

[3] 江曉華，彭詩杰.大食物觀下耕地用途管制的法制優化[J].河北農業大學學報（社會科學版），2024，26（3）：78-87.

[4] 陳浮，沈春竹，郭維紅，等.大食物觀下多元化食物供給和耕地保護協同推進：邏輯、機制與路徑[J].中國土地科學，2024，38（6）：1-10.