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(qū)域，其適宜的耕地資源有限，針對該熱帶區(qū)域自然條件的特殊性，常規(guī)的耕地質(zhì)量評價體系存在一定的局限性?；贕IS空間分析技術(shù)嘗試構(gòu)建針對熱帶區(qū)域的耕地質(zhì)量評價體系，選取西雙版納勐海縣作為研究對象，就區(qū)域內(nèi)地形起伏變化大、耕地形狀不規(guī)整和其他熱帶區(qū)域的自然特征，充分考慮光溫生產(chǎn)潛力和耕地規(guī)整度等因素，基于土地利用現(xiàn)狀圖提取得到耕地質(zhì)量評價單元，并將耕地質(zhì)量的影響因子空間關(guān)聯(lián)到評價單元;然后以德爾菲（Delphi）法確定選定因素的權(quán)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(zhì)量等級。評價結(jié)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(gòu)建是對西雙版納熱區(qū)耕地資源評價的一次有益嘗試，對于該區(qū)域土地資源的調(diào)查、管理和規(guī)劃等工作有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：耕地質(zhì)量;熱區(qū);光溫生產(chǎn)潛力;田塊規(guī)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(zhì)量評價既是全面掌握耕地質(zhì)量狀況、促進土地資源節(jié)約集約利用的基礎(chǔ);也是當前研究耕地質(zhì)量變化，建立健全耕地質(zhì)量評價，改進完善評價指標體系、方法，達到“質(zhì)量、數(shù)量和生態(tài)三位一體保護耕地”的目的。據(jù)近年來國內(nèi)外學者的研究，耕地質(zhì)量評價方法的研究在不斷地發(fā)展：從單純的關(guān)注評價數(shù)量到關(guān)注質(zhì)量[1];從人為劃分土壤肥力狀況的數(shù)量級評定質(zhì)量到多方面的評價耕地質(zhì)量[1-3];從大尺度粗略評價耕地質(zhì)量等級到基于地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感技術(shù)（RS）比較精細地評價耕地質(zhì)量。耕地質(zhì)量評價在GIS和RS技術(shù)發(fā)展的推動下，逐漸向多目標綜合化、評價標準化和精細化發(fā)展。

近年大部分耕地質(zhì)量等別評價方法都是基于柵格數(shù)據(jù)[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(guī)的耕地質(zhì)量評價標準在計算光溫生產(chǎn)潛力時僅僅采用光溫生產(chǎn)潛力比的粗略估計值來進行估計[5-6];僅依據(jù)溝渠、水窖等水源基礎(chǔ)設(shè)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(zhì)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(qū)具有代表性的云南省勐海縣轄區(qū)的耕地，本研究利用GIS平臺的空間分析技術(shù)，整理了勐?？h縣域內(nèi)耕地的11項相關(guān)數(shù)據(jù)，將獲取的信息關(guān)聯(lián)到空間圖層，從自然狀況、生態(tài)安全狀況、空間狀況和區(qū)位狀況四方面構(gòu)建一套評價體系，評價掌握西雙版納熱區(qū)的耕地質(zhì)量狀況，分析該區(qū)域在近年建設(shè)用地占用、災害損毀、生態(tài)退耕、土地整治、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施后耕地質(zhì)量的最新狀況，對熱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)依據(jù)，為完善耕地質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡和年度更新監(jiān)測成果奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要數(shù)據(jù)源

勐?？h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(qū)，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(qū);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(qū)域內(nèi)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(zhì)地為礫質(zhì)沙質(zhì)土、多礫質(zhì)沙質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土。從氣候條件和生態(tài)環(huán)境等方面都屬于熱區(qū)農(nóng)業(yè)土地資源的典型代表（圖1）。

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

1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)主要處理流程包括：（1）在GIS平臺上通過土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖的疊置分析獲取耕地質(zhì)量評價單元;（2）將表層土壤質(zhì)地、土壤pH值、年降水量、氣溫、日照時長等數(shù)據(jù)進行整理并運用克里金（Kriging）插值法將其創(chuàng)建屬性圖層信息[8];（3）在GIS平臺上對研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)進行坡度分析;（4）對道路交通、溝渠進行鄰近度分析;（5）依據(jù)評價因子和評價權(quán)重，以德爾菲（Delphi）法為基礎(chǔ)構(gòu)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(gòu)建中加入了實地調(diào)查耕地產(chǎn)量和經(jīng)濟社會效益修正指標的權(quán)重，具體如“3”所示）。（6）采用以上構(gòu)建的評價體系在GIS平臺上計算出每個評價單元的耕地質(zhì)量綜合分值，將得到的綜合分值作為耕地質(zhì)量等級評價的依據(jù)（圖2）。

1.3 評價指標選擇

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

1.3.1 自然質(zhì)量評價指標 耕地自然質(zhì)量條件是影響耕地質(zhì)量的重要因素，也是評估區(qū)域生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。影響耕地自然質(zhì)量因素包括光、溫、水、土的相關(guān)因素，研究區(qū)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(xiàn)行的農(nóng)用地質(zhì)量等級評定屬于大尺度的耕地質(zhì)量評價[11-12]，因此本研究針對熱區(qū)耕地的自然條件狀況選取了光溫生產(chǎn)潛力、表層土壤質(zhì)地、土層厚度、土壤母質(zhì)、土壤pH值和灌溉條件6項指標來構(gòu)建評價體系。

其中，因光溫生產(chǎn)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(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》中根據(jù)光溫生產(chǎn)潛力與氣候生產(chǎn)潛力僅把云南分為5個區(qū)域，對熱區(qū)光熱條件的評價不夠精細;所以，該評價體系中光溫生產(chǎn)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(chǎn)潛力因子的光溫產(chǎn)量模型計算，計算公式如下：

式中：LTPP表示光溫生產(chǎn)潛力，kg/hm2;f（T）表示溫度系數(shù);RPP表示輻射生產(chǎn)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(tài)安全評價指標 耕地的生態(tài)安全評價主要是看滑坡、泥石流等地質(zhì)災害對耕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及可耕性的影響。西雙版納熱區(qū)是瀾滄江和流沙河流域重要的生態(tài)屏障，控制熱區(qū)耕地的保水保肥能力，可以保護熱區(qū)耕地生態(tài)環(huán)境，減輕滑坡、泥石流等地質(zhì)災害對生態(tài)安全的威脅。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)災害發(fā)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(tài)安全條件。

1.3.3 空間形態(tài)評價指標 耕地的空間形態(tài)評價主要反映田塊形狀、集中程度對耕地產(chǎn)量、價值及生態(tài)功能的影響。本研究選取田塊規(guī)整度、田塊連片度2個指標，評價耕地空間形態(tài)。采用人工判斷的方法，對依據(jù)評價單元的形狀對耕地的田塊規(guī)整度進行精細的判定;田塊連片度依據(jù)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(yè)推廣。

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

1.4 指標權(quán)重的確定

每個指標的權(quán)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(quán)重，其中的因素權(quán)重先是專家經(jīng)驗初定研究區(qū)域耕地質(zhì)量評價指標和權(quán)重，后又參考實地調(diào)查耕地產(chǎn)量及經(jīng)濟社會效益檢驗修正，最終確定無影響因素后得研究區(qū)耕地質(zhì)量評價指標及權(quán)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(quán)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(quán)重;Wk表示第k個一級的權(quán)重;Z表示圖斑綜合分值。

2 結(jié)果與分析

在GIS平臺上，采用字段計算器計算綜合因素權(quán)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(zhì)量。將最終的綜合指數(shù)分為6個等級，得到研究區(qū)耕地質(zhì)量評價等級結(jié)果。

2.1 一級指標量化結(jié)果分析

研究區(qū)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(jié)果來看，研究區(qū)整體耕地自然質(zhì)量一般，自然質(zhì)量較好的耕地數(shù)量約占全縣耕地的1/6，主要分布在格朗和鄉(xiāng)和西定鄉(xiāng)這2個濕熱條件較好的鄉(xiāng)鎮(zhèn);自然質(zhì)量一般的耕地占全縣耕地的1/2，主要分布在勐遮鎮(zhèn)和勐往鄉(xiāng)這2個地勢平坦的鄉(xiāng)鎮(zhèn);自然質(zhì)量相對較差的耕地占全域耕地的1/3，主要分布在勐海鎮(zhèn)和勐宋鄉(xiāng)這2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

研究區(qū)全域耕地生態(tài)安全因素分值介于20～100之間，平均值62.95，從量化結(jié)果看，研究區(qū)耕地整體生態(tài)安全條件較好，全縣生態(tài)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(xiāng)鎮(zhèn)均有分布;全縣2/3區(qū)域的生態(tài)安全為中間值;全縣生態(tài)條件較好區(qū)域約1/5，主要分布在勐海鎮(zhèn)、勐遮鎮(zhèn)等地勢平坦、溝渠完善較好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

研究區(qū)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(jié)果來看，研究區(qū)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(xiāng)、布朗山鄉(xiāng)這2個坡度較陡的鄉(xiāng)鎮(zhèn);空間因素一般的區(qū)域約占全縣耕地總面積的1/6，分布在全域范圍內(nèi);空間因素較好的區(qū)域僅占全縣耕地的1/12，主要分布在有農(nóng)場的勐遮鎮(zhèn)、打洛鎮(zhèn)和勐海鎮(zhèn)等。一級指標量化結(jié)果如圖3所示。

研究區(qū)全域耕地區(qū)位因素值介于50～100之間，平均值為96.79。從量化結(jié)果看，研究區(qū)整體區(qū)位條件較好，全域區(qū)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(xiāng)和布朗山鄉(xiāng);其余大部分耕地間公路及鄉(xiāng)村道路縱橫交錯，運輸糧食及耕作所需農(nóng)藥肥料便利度高。

2.2 耕地質(zhì)量綜合量化結(jié)果分析

層次分析法指標體系量化結(jié)果表明，研究區(qū)全域耕地質(zhì)量分值在44.1～79.5之間，耕地整體質(zhì)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(qū)全域耕地總面積的0.17%，大部分分布在格朗和鄉(xiāng)，較少部分分布在西定鄉(xiāng)和打洛鎮(zhèn)。結(jié)合二級指標分值來看，一級耕地光溫生產(chǎn)潛力、土壤母質(zhì)、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(xiàn)有的土壤環(huán)境，嚴格控制非農(nóng)建設(shè)占用，建設(shè)西雙版納熱區(qū)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的主力區(qū)。

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(xiāng)，較少分布在勐滿鎮(zhèn)、打洛鎮(zhèn)和布朗山鄉(xiāng)。結(jié)合二級指標來看，二級耕地光溫生產(chǎn)潛力、灌溉條件較好，排水條件、耕作便利度較優(yōu)，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(diào)整農(nóng)業(yè)種植模式含氮豆類與其他糧食經(jīng)濟作物輪作、農(nóng)藥農(nóng)膜減量、回收利用農(nóng)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(zhèn)分布最少，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布。結(jié)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(zhì)量良莠不齊。應加強地力建設(shè)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(qū)域增施酸性土壤改良劑，適當進行土地平整，增設(shè)配套溝渠。

四級耕地質(zhì)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(zhèn)、打洛鎮(zhèn)和布朗山鄉(xiāng)分布較少，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)大面積分布。結(jié)合二級指標來看，四級耕地土壤質(zhì)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(zhì)量。

五級耕地質(zhì)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(xiāng)、勐阿鎮(zhèn)、勐海鎮(zhèn)。結(jié)合二級指標分析，五級耕地土壤質(zhì)地較好，土壤pH值條件和灌溉條件一般，但光溫生產(chǎn)潛力較差。應適度進行土地整治完善農(nóng)田水利設(shè)施配套，增強耕地保水保肥能力，穩(wěn)定提升耕地綜合質(zhì)量，可進行大棚種植，改善光溫劣勢。

如圖4所示，六級耕地質(zhì)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(xiāng)和勐海鎮(zhèn)。結(jié)合二級指標分析，六級耕地的土壤質(zhì)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(jié)合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)習慣試行農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，適度進行土地整治，增加土層厚度，增配溝渠等灌排設(shè)施，提升耕地綜合質(zhì)量。

3 結(jié)論與討論

本研究在借鑒已有研究的基礎(chǔ)上，面向西雙版納熱區(qū)實際情況，構(gòu)建了西雙版納熱區(qū)耕地資源評價體系，從空間分布揭示勐海的耕地質(zhì)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(zhì)量評價結(jié)果幫助獲取了研究區(qū)耕地質(zhì)量分布狀況，可以因地制宜地將水稻、茶葉、香蕉等作物依據(jù)生長所需條件安排在二級指標適宜其生長區(qū)域;了解耕地發(fā)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(zhì)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(nóng)藥化肥施用加重的今天，耕地質(zhì)量評價的結(jié)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(zhì)量和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的有用工具，用來保護具有重要經(jīng)濟價值的西雙版納熱區(qū)耕地資源。

研究通過自然因素、生態(tài)安全因素、空間形態(tài)因素和區(qū)位因素四方面判定耕地質(zhì)量等級，能夠在一定程度上分析明確耕地質(zhì)量優(yōu)劣原因，有助于針對性治理措施的選取，但對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依賴性較強，須要實地獲取的眾多數(shù)據(jù)信息。田塊規(guī)整度指標以體現(xiàn)耕地空間質(zhì)量，采用人眼判別獲取參數(shù)，方法笨拙、工作量較大，須要深入開展空間形態(tài)模型的選擇分析。所以，針對熱區(qū)耕地質(zhì)量評估的指標體系仍有待后續(xù)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(zhì)量評價研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 資源科學，2015，37（2）：226-236.

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

[3]沈仁芳，陳美軍，孔祥斌，等. 耕地質(zhì)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(shù)據(jù)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(zhì)量等別年度更新評價研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（14）：24-25.

[6]許泉立，楊 昆，易俊華. 基于GIS的云南省勐?？h耕地地力評價分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)大學學報，2013（2）：216-221.

[10]王銘烽，田風霞，賀秀斌，等. 三峽庫區(qū)耕地質(zhì)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(nóng)用地分等和土壤環(huán)境質(zhì)量評價的耕地綜合質(zhì)量評價[J]. 農(nóng)業(yè)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(tǒng)計，2006（9）：57-59. 徐 顯，鮑安紅，張曉明. 生物炭對多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)（MSL）處理農(nóng)村生活污水的效果[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2019，47（3）：262-265.