基于農(nóng)用地分等的耕地資源安全評價(jià)及整治分區(qū)

張貴軍，趙 麗，張蓬濤，張毅功，魏明歡（. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，保定 0700；2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，保定 0700）

基于農(nóng)用地分等的耕地資源安全評價(jià)及整治分區(qū)

張貴軍1,2，趙 麗1，張蓬濤1，張毅功2※，魏明歡1
（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，保定 071001；2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，保定 071001）

為快速準(zhǔn)確的掌握耕地資源安全要素的時(shí)空變化信息，推進(jìn)小尺度耕地資源安全保護(hù)實(shí)踐，文章以昌黎縣為研究區(qū)域，運(yùn)用文獻(xiàn)研究法對耕地資源安全內(nèi)涵的構(gòu)成進(jìn)行了完善，并構(gòu)建了縣域耕地資源安全評價(jià)框架體系。研究以昌黎縣2015年農(nóng)用地分等成果作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，結(jié)合同期土地利用調(diào)查、農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查、土壤實(shí)地采樣檢測等數(shù)據(jù)信息完成數(shù)據(jù)庫建設(shè)；運(yùn)用單指標(biāo)評價(jià)法，對耕地資源安全要素逐一進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示：全縣有接近15%的耕地糧食單產(chǎn)水平較低，接近10%的耕地灌溉保證不足，接近15%的耕地土體剖面構(gòu)型處于安全等級以下，接近10%的耕地有效磷的含量偏低；另外，全縣耕地有機(jī)質(zhì)含量偏低；銅元素含量出現(xiàn)極小面積的低度不安全；化肥的使用量在全縣處于低度不安全級別。文章按照整治技術(shù)手段和監(jiān)測管理措施一致性原則將不安全評價(jià)結(jié)果圖進(jìn)行分組并疊加，劃出綜合工程整治區(qū)、肥力提升區(qū)、退耕區(qū)，并對應(yīng)提出整治及監(jiān)測管理制度。研究表明：利用農(nóng)用地質(zhì)量分等成果能夠快速完成耕地資源安全數(shù)據(jù)建庫，并能促進(jìn)耕地資源安全監(jiān)測和診斷的常規(guī)化，可以高效地推行耕地資源的全要素管控。

土地利用；土地整治；監(jiān)測；耕地資源；要素保護(hù)；農(nóng)用地分等；單因素評價(jià)

0 引 言

耕地資源作為國民“糧食安全”和“食物安全”的重要載體，歷來是土地資源管理工作保護(hù)的重點(diǎn)對象。雖然自1986年出臺第一部《土地管理法》后，中國建立了土地用途管制、耕地總量占補(bǔ)平衡、耕地保護(hù)目標(biāo)責(zé)任制等一系列措施[1]，但耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的流失并未得到有效的遏制，同時(shí)由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥的過量使用和工業(yè)生產(chǎn)過程中廢棄物的非法排放，導(dǎo)致耕地健康功能不斷下滑，甚至在一些地區(qū)發(fā)生惡劣的食物和食品安全問題，社會反響及其惡劣。人們已經(jīng)意識到土地安全問題已在非理性的開發(fā)利用過程中由數(shù)量安全問題升級為質(zhì)量和功能的安全問題。雖然目前國土資源部推行的農(nóng)用地質(zhì)量分等工作在全國范圍內(nèi)已建立了耕地資源的數(shù)量及部分質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，并加大了耕地資源數(shù)量及質(zhì)量的時(shí)空變化監(jiān)控力度，但其實(shí)際工作及農(nóng)用地質(zhì)量分等結(jié)果顯示：參與評價(jià)的指標(biāo)中表征農(nóng)用地質(zhì)量的指標(biāo)較少，且反應(yīng)耕地資源生態(tài)功能的指標(biāo)在很多縣市更是沒有涉及。所以，加快耕地資源的安全理論研究及實(shí)踐工作體系關(guān)系著中國耕地資源的可持續(xù)利用及人民的食物安全，必須提高其研究力度及對實(shí)踐工作的指導(dǎo)效率。

土地資源安全于20世紀(jì)90年代中后期開始介入研究領(lǐng)域，而耕地資源安全作為一個(gè)分支，在發(fā)達(dá)國家因?yàn)槿说孛懿⒉煌怀霾⒉皇茄芯恐攸c(diǎn)領(lǐng)域，大多集中于瀕危性和稀缺性資源或景觀的生態(tài)安全及風(fēng)險(xiǎn)評估方面[2-4]，也有少數(shù)關(guān)于耕地資源的安全研究，關(guān)注于耕地的生態(tài)安全和土地的健康，目的是構(gòu)建和諧的人地關(guān)系實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用[5]。國內(nèi)因?yàn)槿说孛茌^為突出，土地資源安全從內(nèi)涵到研究重點(diǎn)都應(yīng)具有本土特色。國內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)研究約有70多篇涉及此領(lǐng)域，但關(guān)于耕地資源安全的內(nèi)涵研究較少且未達(dá)成共識，耕地資源安全的相關(guān)理論大多借鑒“資源安全”和“土地資源安全”的定義，從可持續(xù)利用角度結(jié)合了耕地資源的特點(diǎn)得出，直接從安全的本質(zhì)特征去定義的較少。而朱紅波等從數(shù)量安全、質(zhì)量安全、生態(tài)安全、時(shí)空安全、結(jié)構(gòu)安全角度論述了耕地資源安全的構(gòu)成[6-8]，為中國耕地資源安全理論研究做出了重要貢獻(xiàn)。而實(shí)踐研究方面大多以耕地資源保護(hù)為導(dǎo)向，從糧食安全、質(zhì)量評價(jià)、數(shù)量動態(tài)變化、數(shù)量監(jiān)測和安全對策建議視角展開[9-12]。早期主要從耕地?cái)?shù)量變化及生產(chǎn)潛力與糧食安全的相互關(guān)系進(jìn)行定量分析[13-15]，后期由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的壓力，拓展到區(qū)域生態(tài)安全領(lǐng)域[16-17]。此方面的研究大多從大、中尺度出發(fā)進(jìn)行研究，對耕地資源的安全管理及利用實(shí)踐指導(dǎo)不足。而目前土壤學(xué)領(lǐng)域關(guān)于土壤環(huán)境安全的研究逐漸豐富并越來越多的關(guān)注于土地污染及其產(chǎn)生的后果[18-19]，該方面的的研究為耕地資源安全研究向中小尺度轉(zhuǎn)變提供了方便和技術(shù)支撐。本文以昌黎縣為例，充分利用農(nóng)用地分等及等別更新數(shù)據(jù)成果嘗試快速構(gòu)建縣域耕地資源安全數(shù)據(jù)庫，開展耕地資源安全評價(jià)，為縣域耕地資源安全監(jiān)測工作體系創(chuàng)建基礎(chǔ)；旨在推進(jìn)和完善中國的耕地資源的安全保護(hù)思路，指導(dǎo)和加強(qiáng)國土資源部門創(chuàng)新耕地資源保護(hù)制度并有效的提升耕地資源保護(hù)的績效。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)的獲取

1.1 研究區(qū)域概況及耕地資源利用現(xiàn)狀

昌黎縣地處河北省秦皇島市。位于東經(jīng)118°45′至119°20′，北緯39°25′至39°48′之間。東臨渤海，北枕碣石，西南挾灤河，是聯(lián)結(jié)華北與東北兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)的“經(jīng)濟(jì)走廊”。全縣面積1 212.4 km2，下轄16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，446個(gè)行政村。2014年總?cè)丝?6.3萬人?？h域內(nèi)地形起伏較小，地勢較為平坦，且地表水資源豐富，水系發(fā)達(dá)，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了良好的資源和自然地理環(huán)境。

圖1 昌黎縣在秦皇島的區(qū)位示意圖Fig.1 Location map of Changli county in Qinhuangdao

昌黎縣耕地面積在近年來逐步穩(wěn)定在6.3～6.4萬hm2左右，自2004年以來經(jīng)歷了先減后增的過程，在前4a耕地的數(shù)量由6.3萬hm2直降到5.9萬hm2，但之后又由5.9萬hm2恢復(fù)到6.3萬hm2的水平并逐漸穩(wěn)定下來。耕地總面積的恢復(fù)主要依賴于政府近年來嚴(yán)格執(zhí)行耕地總量動態(tài)平衡的政策。此期間，昌黎縣人均占有耕地資源常年穩(wěn)定在0.10～0.11 hm2左右，接近全國平均水平（1.101 hm2），糧食平均單產(chǎn)常年穩(wěn)定在6 t/hm2左右?？傮w來說昌黎縣的耕地總量和平均單產(chǎn)屬于中等偏下水平，但該縣域的人口總量在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)還會呈持續(xù)增長態(tài)勢，所以該縣域的總體糧食安全前景并不樂觀。2005—2014年，土地整治工程的開展使一部分耕地的農(nóng)田水利配套設(shè)施得以完善，尤其是灌溉保證率和排水條件提高較為明顯。另外，昌黎縣的耕地面積在空間上由外圍逐漸向中心收斂，而質(zhì)量卻以昌黎縣中心地帶為核心向外呈跳躍式衰減。所以昌黎縣耕地資源的安全管理及保護(hù)工作壓力較大。

1.2 數(shù)據(jù)信息的采集及處理

1）數(shù)據(jù)來源及建庫

農(nóng)用地分等工作的制度化和常規(guī)化已經(jīng)為耕地資源的安全評定建立了部分?jǐn)?shù)據(jù)基礎(chǔ)，研究將昌黎縣農(nóng)用地分等及等別更新成果（2015年農(nóng)用地等別更新數(shù)據(jù)庫）作為數(shù)據(jù)源獲取耕地圖層及部分屬性數(shù)據(jù)，并依據(jù)研究方法確定的耕地資源安全評價(jià)體系，對農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫的屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓展；拓展后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)缺失的信息參考昌黎縣土地利用現(xiàn)狀和變更調(diào)查（2015年土地利用變更調(diào)查驗(yàn)數(shù)據(jù)庫成果）、河北省農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查成果（2010—2015年開展，2015年驗(yàn)收）、昌黎縣土地經(jīng)濟(jì)調(diào)查成果數(shù)據(jù)（2015年昌黎縣經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒）進(jìn)行補(bǔ)充并快速完成昌黎縣耕地資源安全評價(jià)的建庫工作。在建庫之前，研究對所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了鑒別和檢查，因?yàn)楹颖笔∞r(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查開展的時(shí)間較長，研究在2014年10月下旬2015年6月中旬進(jìn)行大量實(shí)地土壤取樣并依據(jù)檢測結(jié)果對昌黎的農(nóng)業(yè)地質(zhì)查信息進(jìn)行了更新，所有數(shù)據(jù)信息均在2014年10月至2015年6月收集整理并更新，滿足開展耕地資源安全評價(jià)工作的要求（2015—2016年完成評價(jià)工作）。研究選擇運(yùn)用ArcGIS10.0軟件（與農(nóng)用地等別更新同款軟件）進(jìn)行圖件的編制和數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，將昌黎縣2015年等別評定和更新后的成果圖作為工作底圖，并以農(nóng)用地質(zhì)量分等單元作為耕地資源安全研究的基本單元，便于經(jīng)常性的利用農(nóng)用地更新成果同步更新數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)耕地資源安全監(jiān)測工作的常規(guī)化。

2）土壤樣品的采集及檢測分析

研究參照《中國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1634-2008），根據(jù)昌黎縣的地形地貌、土壤類型的空間分布、肥力的區(qū)域差異、作物種類及管理水平等特點(diǎn)，以全面控制、均勻分布、反映實(shí)地變化為原則，確定采樣單元，每個(gè)單元的控制面積為1 km2。采樣時(shí)間為作物收獲后（2014年10月下旬）和施肥前（2015年6月中旬）采集兩批樣品，研究共布設(shè)采樣單元635個(gè)。根據(jù)單元形狀和大小采用“S”形、“X”形或棋盤形布點(diǎn)方法，于表層0～20 cm深度取土。對于土壤類型及地形條件復(fù)雜的區(qū)域，優(yōu)勢農(nóng)作物或經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)適當(dāng)加大取樣密度。用GPS儀確定樣點(diǎn)的空間位置，同時(shí)調(diào)查記錄周圍的景觀信息、耕作制度和生產(chǎn)能力等情況。將各單元的土樣混合，用四分法留取1.5 kg進(jìn)行檢測分析。試驗(yàn)時(shí)做三組平行試驗(yàn)，剔除異常值，以減小分析試驗(yàn)誤差。土壤混合樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩后進(jìn)行化驗(yàn)。土壤樣品分析測試項(xiàng)目包括土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、土壤有效磷、土壤速效鉀、土壤pH值、As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr共13項(xiàng)，測試方法按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析》（鮑士旦，2000）和國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）指定的常規(guī)方法進(jìn)行。

2 研究方法及評價(jià)框架模型的構(gòu)建

2.1 研究思路

不同區(qū)域耕地資源利用的自然和社會經(jīng)濟(jì)條件不盡相同，面臨的耕地安全利用問題也有所不同。因此，研究首先結(jié)合現(xiàn)有理論研究成果，從耕地資源安全理論及保護(hù)理論入手，厘清耕地資源安全的內(nèi)涵和要素，構(gòu)建縣域尺度下耕地資源安全的概念模型及評價(jià)指標(biāo)體系。第二步研究工作的重點(diǎn)是依據(jù)構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況及已有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，篩選并調(diào)整研究區(qū)域耕地資源安全評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)完成數(shù)據(jù)處理和建庫。在此基礎(chǔ)上科學(xué)合理的設(shè)定安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評價(jià)方法，并開展安全評價(jià)和診斷工作。第三步工作的重點(diǎn)是依據(jù)耕地資源安全評價(jià)和診斷結(jié)果，鎖定研究區(qū)域的不安全要素及其空間位置，進(jìn)而確立耕地資源安全監(jiān)測目標(biāo)，有針對性地確立研究區(qū)域耕地資源安全監(jiān)測制度和分區(qū)，并依據(jù)耕地資源安全限制要素的空間組合情況，構(gòu)建保護(hù)及整治策略。

1）指標(biāo)評價(jià)方法

為了精準(zhǔn)定位和診斷研究區(qū)域耕地資源的安全隱患，研究選擇單因素評價(jià)法對影響研究區(qū)域耕地資源安全的所有因素逐一實(shí)施評價(jià)，在構(gòu)建每個(gè)參評指標(biāo)的安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)后，計(jì)算各指標(biāo)的安全指數(shù)或直接進(jìn)行安全分級。計(jì)算模型為：

式中Pij為第i個(gè)單元的j因素的安全指數(shù)；Cij為第i個(gè)單元的j因素的實(shí)際值或分值；Sij為第i個(gè)單元的j因素的安全標(biāo)準(zhǔn)或安全評價(jià)基準(zhǔn)值。

2）指標(biāo)安全分級方法

研究在計(jì)算得出各指標(biāo)的安全指數(shù)后，遵循安全指數(shù)值域分布與耕地資源的安全級別相對應(yīng)的原則確定各指標(biāo)安全指數(shù)的分級界限（文章各指標(biāo)安全指數(shù)分級均遵循此原則，后面內(nèi)容不再贅述）。在各指標(biāo)安全指數(shù)的分級界限確定后，作者將其整理后分別發(fā)給6位專家，由6位專家獨(dú)立進(jìn)行修正，各位專家修訂的結(jié)果返回后，作者綜合各位專家的意見進(jìn)行修訂后得出最終各評價(jià)指標(biāo)的分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，耕地資源安全等級的劃分尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。論文參考有關(guān)耕地資源安全研究的案例[20-21]，將耕地資源安全等級的值域范圍劃分為5個(gè)區(qū)間來反應(yīng)不同的安全狀態(tài)：高度安全、低度安全、臨界安全、低度不安全、高度不安全。

2.2 耕地資源安全評價(jià)框架模型的構(gòu)建

作者通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)國內(nèi)目前關(guān)于“耕地資源安全”和“耕地資源保護(hù)”方面的理論研究在許多方面非常接近，尤其是“耕地資源安全”的內(nèi)容構(gòu)成和“耕地資源保護(hù)”的要素重合度很高。耕地資源安全研究中的“哪些要素安全”與耕地資源保護(hù)研究中的“保護(hù)哪些要素”應(yīng)屬于統(tǒng)一問題。國內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)研究中關(guān)于耕地資源安全的內(nèi)涵及要素的研究早期大多偏向于耕地資源自身的安全，包括耕地?cái)?shù)量安全和質(zhì)量安全（生產(chǎn)能力）和生態(tài)安全[22-24]，后續(xù)的研究在原有的基礎(chǔ)上增加了“時(shí)”和“空”2個(gè)要素[7,25]。而近期的研究以郭鳳芝為代表，在一定程度上對耕地資源安全的外延和內(nèi)涵進(jìn)行了豐富，并將資源分配的“均衡”納入土地資源安全的體系[8]。

所以作者認(rèn)為：數(shù)量安全、質(zhì)量安全和生態(tài)安全是耕地資源安全的基本和核心要素。而時(shí)間安全和空間安全應(yīng)該貫徹于數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)安全及保護(hù)的全過程，時(shí)間安全應(yīng)強(qiáng)調(diào)耕地資源數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)品質(zhì)具有代際轉(zhuǎn)移性，即在長時(shí)間序列里能夠持續(xù)傳承，而空間安全應(yīng)強(qiáng)調(diào)耕地資源數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)安全在地域分配的均衡性。另外需要補(bǔ)充的是：“后備保障安全”對于中國這樣一個(gè)人口仍處在增長期的國家來說，應(yīng)是一個(gè)必不可少的要素，以保證耕地供給的多樣性和穩(wěn)定性。所以本文基于數(shù)量安全、質(zhì)量安全、生態(tài)安全、后備保障安全、時(shí)空安全5個(gè)層次構(gòu)建昌黎縣耕地資源評價(jià)指標(biāo)框架體系（見表1）。

表1 縣域耕地資源安全評價(jià)框架體系Table 1 Framework of cultivated land resource county-level security evaluation

需要說明的是：與耕地資源代際公平有關(guān)的指標(biāo)評價(jià)，受代際長度（年份）的影響[27]，需要較長時(shí)間序列的數(shù)據(jù)資料，而本研究只關(guān)注監(jiān)測基期耕地資源的安全狀態(tài)，且局部糧食供給不足在縣域尺度內(nèi)是可以得到補(bǔ)充并調(diào)價(jià)的；所以反映耕地資源時(shí)空安全的指標(biāo)未納入本次評價(jià)實(shí)踐。經(jīng)調(diào)查昌黎縣地膜的使用量逐年在減少，且近些年已逐步推廣可降解地膜的使用，所以地膜使用安全評價(jià)也予以省略。另外，依據(jù)2014年昌黎縣耕地后備資源調(diào)查成果，縣內(nèi)可開發(fā)耕地后備資源僅有443.65 hm2，人均宜耕的后備資源不足0.000 8 hm2。另外，耕地后備資源屬于未利用地，與本研究的工作底圖和數(shù)據(jù)庫難于兼容，所以直接按照后備保障不安全的結(jié)論參與安全保護(hù)策略的研究。

2.3 指標(biāo)安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建及安全分級方法

由于評價(jià)體系所包括指標(biāo)在屬性、統(tǒng)計(jì)口徑及安全變化趨勢等方面存在差異，確定安全標(biāo)準(zhǔn)的方法和可參考的依據(jù)也有所不同，所以研究需要分類確定各指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行安全分級和賦分。

2.3.1 耕地?cái)?shù)量安全指標(biāo)的安全標(biāo)準(zhǔn)及安全分級

表征耕地?cái)?shù)量安全的指標(biāo)中，人均耕地面積和糧食單產(chǎn)的安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照河北省平均水平來確定，國家統(tǒng)計(jì)局公告數(shù)據(jù)顯示，2014年以來河北省人均耕地水平在0.9～0.1hm2/人之間浮動，而2015年河北省平均糧食單產(chǎn)為5 262.1 kg/hm2，所以研究以0.1 hm2/人和5 262 kg/hm2分別作為這2個(gè)指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。參照中國營養(yǎng)學(xué)會確定的小康型營養(yǎng)水平對應(yīng)的糧食消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，將人均糧食占有量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定為450 kg/人。上述指標(biāo)安全指數(shù)的計(jì)算參照公式（1）。

而耕地超載率的評價(jià)，將區(qū)域?qū)嶋H人口總數(shù)等于地區(qū)耕地可承載人口數(shù)量的狀態(tài)作為臨界安全標(biāo)準(zhǔn)，該指標(biāo)的安全評價(jià)及分級直接根據(jù)耕地超載率的值域分布所對應(yīng)的耕地資源安全程度來確定。參照已構(gòu)建的指標(biāo)分級方法確立分級結(jié)果（見表2）。

表2 耕地資源評價(jià)指標(biāo)安全指數(shù)分級Table 2 Safety index classification of cultivated land resources evaluation

2.3.2 屬于農(nóng)用地分等因素的指標(biāo)安全標(biāo)準(zhǔn)及安全分級

為了充分利用昌黎縣農(nóng)用地分等成果并與之銜接，有效土層厚度、土壤質(zhì)地、土體剖面構(gòu)型、灌溉保證率、排水條件、有機(jī)質(zhì)含量、鹽漬化程度7個(gè)指標(biāo)延用昌黎縣農(nóng)用地分等及等別更新技術(shù)體系中的各指標(biāo)的分級賦分規(guī)則，即各評價(jià)單元這7個(gè)指標(biāo)的安全指數(shù)的計(jì)算根據(jù)其對應(yīng)的分等指標(biāo)分值來計(jì)算。各指標(biāo)在農(nóng)用地分等體系中的分級賦分規(guī)則見表3。由表3可以看出各指標(biāo)在低于70分的狀態(tài)下對耕地的生產(chǎn)限制性開始明顯，所以7個(gè)指標(biāo)安全指數(shù)的計(jì)算以70分做為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并參照公式1計(jì)算其安全指數(shù)。各指標(biāo)安全指數(shù)的分級原則及結(jié)果見表2。

2.3.3 耕地質(zhì)量安全指標(biāo)及土壤pH值的安全標(biāo)準(zhǔn)及安全分級

表征耕地質(zhì)量的指標(biāo)中，除與農(nóng)用地分等重疊的指標(biāo)外，還有耕作便利度、道路通達(dá)度、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量5個(gè)指標(biāo)，另外需要說明的是土壤pH值與土壤的鹽漬化程度（農(nóng)用地分等的指標(biāo)）既影響著耕地的質(zhì)量也影響著耕地的生態(tài)環(huán)境，基于這2個(gè)指標(biāo)對重金屬元素在土壤中的活性影響較大，所以將其歸類到生態(tài)安全診斷層。

耕作便利度、道路通達(dá)度2個(gè)指標(biāo)的評價(jià)按線性衰減法計(jì)算各單元地塊分值，然后以70分（低于70分后耕地的生產(chǎn)便利度受限）作為安全基準(zhǔn)值按公式（1）計(jì)算其安全指數(shù)并進(jìn)行安全分級（分級結(jié)果見表2），分值的計(jì)算為：

式中fi為地塊i的耕作便利度或者道路通達(dá)度的分值；di在計(jì)算耕作便利度時(shí)為地塊i距離本村居民點(diǎn)幾何中心的直線距離，在計(jì)算道路通達(dá)度時(shí)則為與地塊i距離最近的田間道路的直線距離；d在計(jì)算耕作便利度時(shí)為地塊i所在村的耕作影響半徑，在計(jì)算道路通達(dá)度時(shí)則為距離地塊i最近的田間道路的影響半徑。

全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量和土壤pH值4個(gè)指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定主要依據(jù)《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（NY/T1634-2008）及全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)中全氮、速效磷、速效鉀和pH的分級標(biāo)準(zhǔn)。昌黎縣土壤pH條件較好，在6.0～8.0之間，大多數(shù)土壤接近中性，pH值的分級標(biāo)準(zhǔn)與參考的規(guī)程相比適當(dāng)提高；而昌黎縣大部分土地的土壤的全氮、有效磷和速效鉀的含量圍繞國家級的4級上下浮動，該縣域土壤的氮素平均含量約為750 mg/kg，有效磷的平均含量約為7.0 mg/kg，速效鉀的平均含量約為71 mg/kg。依據(jù)昌黎縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮磷鉀的有效利用水平，選擇《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》四級作為臨界安全的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并直接確定各指標(biāo)的安全分級結(jié)果，各指標(biāo)的安全分級標(biāo)準(zhǔn)見表4。

2.3.4 耕地生態(tài)安全的指標(biāo)的安全標(biāo)準(zhǔn)及安全分級

反映耕地生態(tài)安全的指標(biāo)除鹽漬化程度延用河北省分等技術(shù)體系確定外，土壤鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳元素含量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)綜合參考國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）和國家地質(zhì)調(diào)查局《土地質(zhì)量地球化學(xué)評估技術(shù)要求》（DD2008—06）及環(huán)保部制定的《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T332—2006）確定，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有差異的按最嚴(yán)格的確定，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表5。另外，各指標(biāo)安全指數(shù)的計(jì)算需要依據(jù)各評價(jià)單元的pH值環(huán)境，選擇對應(yīng)的指標(biāo)限值作為標(biāo)準(zhǔn)并參照公式（1）計(jì)算其安全指數(shù)。

表3 屬于農(nóng)用地分等因素的指標(biāo)分級賦分規(guī)則Table 3 Classification and scoring rules of factors of agricultural land

表4 耕地質(zhì)量指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Evaluation criteria of cultivated land quality indicators

表5 研究區(qū)域重金屬含量評價(jià)指標(biāo)限值Table 5 Content limits of heavy metals assessment (mg·kg-1)

耕地生態(tài)安全指標(biāo)中化肥使用量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以國際化肥使用量的上線225 kg/hm2，作為安全評價(jià)的參考依據(jù)[29]，并按公式（1）計(jì)算安全指數(shù)。因?yàn)橹袊昃鶈挝幻娣e用藥比發(fā)達(dá)國家高出一倍以上[30]，為深入推進(jìn)農(nóng)藥使用量零增長行動并推動構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型病蟲可持續(xù)治理體系，河北省農(nóng)業(yè)廳于2016年制定了“農(nóng)藥使用量零增長行動”量化指標(biāo)體系：全省農(nóng)田農(nóng)藥使用量增長率下降1個(gè)百分點(diǎn)[31]，所以本次評價(jià)農(nóng)藥使用量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按年度農(nóng)藥使用增長百分比來推定，以-1%作為評價(jià)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并按公式1來計(jì)算其安全指數(shù)。

3 結(jié)果及分析

按照上述確定的評價(jià)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)逐一實(shí)施單指標(biāo)評價(jià)，通過細(xì)化評價(jià)過程，對昌黎縣耕地資源存在的安全隱患得到精準(zhǔn)的排查。評價(jià)結(jié)果顯示：

1）人均耕地面積、人均糧食占有量、耕地超載率、排水條件4個(gè)指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果中不安全級別面積極小，不足1%；耕作便利度和道路通達(dá)度的評價(jià)結(jié)果中不安全級別面積也較小，不足2%。土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤全氮含量評價(jià)結(jié)果反映問題較輕，不安全面積不足1%，雖然有將近10%的區(qū)域土壤質(zhì)地偏沙外，但仍屬于臨界安全范疇。昌黎縣的耕地資源不存在鹽漬化和pH值的安全問題，均處于高度安全和低度安全狀態(tài)。另外，昌黎縣近些年農(nóng)藥的使用量年均減少量超過1%，所以整體處于安全狀態(tài)。

2）全縣糧食單產(chǎn)水平較低，安全等級以下的區(qū)域面積比例較大（見圖2a），面積已接近15%?？h內(nèi)有將近10%的耕地資源灌溉保證不足，需要健全灌溉設(shè)施（見圖2b）。土體剖面構(gòu)型安全評價(jià)分級結(jié)果顯示，約有15%的區(qū)域在臨界安全等級以下（見圖2c）；昌黎縣超過80%的耕地速效鉀和有效磷的含量為臨界安全，綜合安全水平不高，尤其是有接近10%的耕地有效磷的含量偏低（見圖2d）。另外，制約昌黎縣耕地糧食單產(chǎn)水平最大的為有機(jī)質(zhì)含量，全縣有機(jī)質(zhì)含量均處于安全等級以下（見圖2e）。

3）影響耕地資源生態(tài)系統(tǒng)安全的重金屬元素中僅有銅元素含量在昌黎縣東北部犄角地帶有小部分邊緣出現(xiàn)低度安全、臨界安全和低度不安全（見圖2f）。另外，化肥的使用量大部分地域處于低度不安全級別，還有近4%的面積處于高度不安全級別（見圖2g）。

圖2 昌黎縣耕地資源部分安全指標(biāo)評價(jià)分級結(jié)果Fig.2 Evaluation and classification results of partial security indexes of cultivated land resources in Changli County

4 耕地資源安全監(jiān)測及整治分區(qū)

耕地全要素保護(hù)動態(tài)監(jiān)測是一項(xiàng)對國土資源安全具有重要意義的系統(tǒng)工程，必須建立科學(xué)的耕地全要素保護(hù)動態(tài)監(jiān)測體系。耕地保護(hù)動態(tài)監(jiān)測主要是在耕地的資源安全利用管理和保護(hù)的理論框架下，進(jìn)行區(qū)域內(nèi)耕地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)等全方位安全的長期監(jiān)測與評價(jià)，并對一定時(shí)間內(nèi)區(qū)域耕地資源安全保護(hù)管理提出安全預(yù)警，為耕地資源的安全利用、管理和保護(hù)提供技術(shù)支撐。整治分區(qū)的方法：將上述評價(jià)結(jié)果中存在不安全問題和隱患的指標(biāo)評價(jià)分級圖，按照整治技術(shù)手段和監(jiān)測管理措施一致的原則，將整治和管理手段一致的指標(biāo)安全評價(jià)結(jié)果圖進(jìn)行了疊加，劃定整治分區(qū)并有針對性的安排整治和管理措施。

4.1 采取年度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度對總體數(shù)量和質(zhì)量實(shí)施整體監(jiān)測

耕地資源的數(shù)量安全問題在昌黎縣具有普遍性，對于昌黎縣部分村鎮(zhèn)人均耕地面積偏少和耕地超載問題只要嚴(yán)格實(shí)施國家耕地總量動態(tài)平衡和占補(bǔ)平衡政策，即會得到有效的遏制，且近幾年昌黎的耕地總量已經(jīng)逐漸穩(wěn)定在6.3萬hm2～6.4萬hm2之間，人均耕地也穩(wěn)定在0.11 hm2左右，但由于昌黎縣耕地后備資源極少，且人口總量還會緩慢增長，所以耕地總量的動態(tài)平衡必須嚴(yán)守，并要保證產(chǎn)能的平衡。所以結(jié)合昌黎縣農(nóng)用地整體數(shù)量和質(zhì)量的監(jiān)測工作，以一年為監(jiān)測周期，實(shí)施統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度，統(tǒng)計(jì)分析和測算昌黎縣耕地資源的數(shù)量、質(zhì)量和產(chǎn)能的總體變化和空間變化，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整耕地資源安全的整體策略。

4.2 劃定耕地資源整治區(qū)，安排綜合整治工程及利用方法

由于土層厚度、土體剖面構(gòu)型、灌溉保障率不安全問題的解決均需要通過水土整治工程解決，所以研究將安全評價(jià)結(jié)果中土層厚度、土體剖面構(gòu)型、灌溉保障率的評價(jià)結(jié)果圖進(jìn)行空間疊加，將低度不安全和高度不安全區(qū)域劃為綜合整治區(qū)（見圖3），在區(qū)域內(nèi)可以按照不安全的限制因素組合情況設(shè)計(jì)并實(shí)施具體的整治技術(shù)，集中連片的以實(shí)施土地綜合整治工程為主，面積較小的以改善耕作方式和利用技術(shù)為主。

有效磷、速效鉀不安全的問題均可以通過調(diào)節(jié)或改善施肥措施得以改善，所以，本文將有效磷和速效鉀2指標(biāo)評價(jià)結(jié)果圖進(jìn)行空間疊加，將有效磷、速效鉀低度不安全和高度不安全的區(qū)域劃為肥力提升區(qū)（見圖4），合理布設(shè)樣點(diǎn)，以1年為周期實(shí)施取樣檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果設(shè)定施肥技術(shù)、種類及組配方法。另外，由于昌黎縣土壤整體有機(jī)質(zhì)含量偏低，所以組織農(nóng)戶改善目前的施肥結(jié)構(gòu)，增施有機(jī)肥并且推行秸稈還田技術(shù)。

圖3 耕地資源綜合工程整治區(qū)Fig.3 Engineering comprehensive renovation area of cultivated land resources

圖4 耕地資源肥力提升區(qū)Fig.4 Cultivated land resources fertility improvement area

4.3 劃定土地污染危險(xiǎn)區(qū)并實(shí)施退耕

在所選定的重金屬評價(jià)指標(biāo)中，僅有銅元素在昌黎縣域存在土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橹亟饘傥廴揪哂须[蔽性、滯后性、積累性和難于逆轉(zhuǎn)性[32]，為了防止該風(fēng)險(xiǎn)對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和健康的影響，研究將銅元素臨界安全及其以下級別的區(qū)域劃出，建議實(shí)施退耕，并細(xì)致排查污染源。另外，需要在該區(qū)域周邊布設(shè)樣點(diǎn)進(jìn)行定期監(jiān)測，緊密關(guān)注土壤中銅元素含量的變化。

4.4 在整個(gè)縣域內(nèi)科普肥料安全知識，系統(tǒng)實(shí)施施肥技術(shù)指導(dǎo)

同耕地資源數(shù)量安全問題一樣，施肥超標(biāo)問題在昌黎縣也存在著普遍性。所以科學(xué)安全的使用肥料必須普及。除了對農(nóng)戶加強(qiáng)安全施肥知識普及之外，農(nóng)業(yè)行政管理部門嚴(yán)格篩查流入縣內(nèi)農(nóng)資市場的肥料產(chǎn)品，為農(nóng)戶提供質(zhì)量和價(jià)格優(yōu)等的肥料品牌清單也很重要。另外，加大力度開展施肥量、施肥技術(shù)的安全指導(dǎo)，使土地安全和農(nóng)產(chǎn)品安全的意識深入人心。

5 結(jié) 論

昌黎縣位于環(huán)渤海沿海地帶，水資源比較豐富且無明顯的鹽漬化現(xiàn)象，農(nóng)業(yè)生態(tài)條件較好。但新型城鎮(zhèn)化、建設(shè)景區(qū)保護(hù)等對于耕地資源安全的壓力較大。研究在完善耕地資源安全內(nèi)涵的同時(shí)，嘗試?yán)棉r(nóng)用地分等成果，拓展并健全縣域耕地資源安全數(shù)據(jù)庫，逐要素的進(jìn)行安全診斷，評價(jià)結(jié)果表明：

全縣有接近15%的耕地資源糧食單產(chǎn)水平較低，有接近10%的耕地資源灌溉保證不足，有接近15%的耕地資源土體剖面構(gòu)型處于臨界安全等級以下，有接近10%的耕地有效磷的含量偏低；另外，全縣耕地有機(jī)質(zhì)含量均處于安全等級以下；影響耕地生態(tài)安全的重金屬元素中雖然只有銅元素含量出現(xiàn)極小面積的低度不安全，但其安全隱患卻令人擔(dān)憂；化肥的使用量在昌黎縣大部分區(qū)域處于低度不安全級別，還有近4%的耕地資源化肥使用量處于高度不安全級別；而其他要素處于安全狀態(tài)或不安全問題極不明顯。

本研究依據(jù)耕地資源的安全評價(jià)結(jié)果，針對存在不安全問題和隱患進(jìn)行了整治和監(jiān)測分區(qū)并提出相應(yīng)管控措施。建議下一步工作以此基期數(shù)據(jù)庫成果為基礎(chǔ)，將耕地資源的安全保護(hù)和監(jiān)測工作常規(guī)化、制度化，定期實(shí)施耕地資源的安全診斷和評價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)耕地資源的安全問題及土壤環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，以便快速啟動反應(yīng)機(jī)制，將縣域耕地資源的安全管理工作落實(shí)到要素管控的層面，從明確監(jiān)測對象、確定監(jiān)測方法和制度等方面提升耕地資源的保護(hù)效率。

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Cultivated land resource security evaluation and consolidation division based on farmland classification

Zhang Guijun1,2, Zhao Li1, Zhang Pengtao1, Zhang Yigong2※, Wei Minghuan1
(1. College of Land Resources Management, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China; 2. College of Land Resources and Environment, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China)

In order to quickly and accurately grasp the spatial distribution and effectively promote the security protection of small-scale cultivated land resources, the paper took Changli County, Hebei Province as the research object, used documentary research method to perfect the connotation of cultivated land resource security and constructed evaluation framework suitable for cultivated land resources at county level. Taking the agricultural land classification results in Changli c ounty in 2015 as the data base, and combined with the data of land use survey, agricultural geological survey, and soil sampling and detection information in the same period, the database of cultivated land security was built; and the single index evaluation method was used to evaluate the elements which affected the safety of cultivated land resources. The evaluation results showed that there were nearly 15% of the cultivated land in low yield level, nearly 10% of the cultivated land in bad condition of irrigation, nearly 15% of the cultivated land below the critical safety level of soil profile pattern, and nearly 10% of the cultivated land in low level of available phosphorus. In addition, soil organic content in the whole county was under the safety grade, and the content of copper in the regions with very small area was at low-level insecurity. Fertilizer use quantity in most regions was at low-level insecurity. Aiming at the unsafe danger of cultivated land resources in Changli County and with the uniformity principle in engineering technology and monitoring management measures, the paper overlapped the evaluation results which showed insecurity problems, lined out comprehensive engineering renovation zone, fertility promotion zone and abandoned farmland zone, and put forward the corresponding regulation and monitoring management system. The research showed that using the result of farmland classification can build database of cultivated land security quickly, also can promote the normalization of the monitoring work of cultivated land resources safety and implement safety diagnosis and evaluation regularly. All of these can efficiently implement full elements supervision and protection of cultivated land resources.

land use; land consolidation; monitoring; cultivated land resource; element protection; farmland classification; single factor evaluation

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.16.033

F323.1

A

1002-6819(2017)-16-0248-08

張貴軍，趙 麗，張蓬濤，張毅功，魏明歡. 基于農(nóng)用地分等的耕地資源安全評價(jià)及整治分區(qū)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(16)：248-255.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.16.033 http://www.tcsae.org

Zhang Guijun, Zhao Li, Zhang Pengtao, Zhang Yigong, Wei Minghuan. Cultivated land resource security evaluation and consolidation division based on farmland classification[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(16): 248-255. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.16.033 http://www.tcsae.org

2017-03-21

2017-08-07

2014年河北省社會科學(xué)基金（HB14GL040）

張貴軍，女，河北遷安人，博士生，副教授，主要從事國土資源利用與評價(jià)的教學(xué)與研究。保定 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，071000。Email：zhgj@hebau.edu.cn。

※通信作者：張毅功，男，河北保定市人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤學(xué)、土地可持續(xù)利用等方面的教學(xué)與研究工作。保定 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，071000。Email：zhyg@hebau.edu.cn。