（土地资源管理专业论文）基于RS和PRA的耕地质量综合评价研究.pdf

缩写 l q i l s i p p i f b i m s a v i s v 皿 s a r p 符号或缩略词说明 英文 l a n dq u a l i t yi n d e x l a n ds t a t u si n d e x p r o d u c t i o np r e s si n d e x f a r m e r sb e h a v i o ri n d e x m o d i f i e ds o i l a d j u s t e dv e g e t a t i o ni n d e x s o i la n dv e g e t a t i o nm o i s t u r ei n d e x s a n d ya r e ar a t i oi na p i x e l 中文说明 土地质量指数 土地状态指数 生产压力指数 农户行为指数 土壤调整植被指数 土壤植被湿度指数 象元内沙化面积比 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研 究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要 贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本 人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质 长和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可 奠将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 奠采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：歪鱼蛰白衫 导师签名：塑多芎 日期：划 山东农业大学硕士学位论文 摘要 长城沿线风沙区与黄土高原丘陵沟壑区交错带地处鄂尔多斯高原南 部、黄土高原北部，风蚀、水蚀并存，生态环境恶劣，是典型的生态脆弱 带；同时，该区又是农牧交错带，土地系统承受着巨大的压力；特定的自 然、社会经济条件引起了严重的耕地退化。加强该区域耕地资源的可持续 管理势在必行；这项工作的前提就是要有一套准确、实用、高效的评价监 测指标体系和方法。本文以陕西横山县为例，旨在开展基于遥感等高新技 术的耕地质量综合评价指标体系和方法研究 本研究包括四方面内容：基于农户的耕地质量认识；基于遥感和农户 指标的耕地质量综合评价；耕地质量与利用方式和社会经济的相关性分 析；耕地可持续利用政策建议。 农户采用坡度、灌溉条件、土壤质地、产量、肥料投入、作物长势等 指标评价耕地质量；本文通过d e m 提取坡度，基于e 1 m 遥感影像获取 s v m i 、m s a v i 、s a r p 三个遥感指数，并基于社会经济统计数据获取f b i 指数，运用上述指标反映农户关注的耕地质量信息，建立涉及土壤、植被、 水资源状况、生态环境和社会经济的综合评价指标体系；基于p s r 模型， 提出耕地状态指数( l s i ) 、生产压力指数口p d 和农户行为指数f f b i ) 分别 表征耕地现有生产能力，退化危险，农户管理行为的可持续性；分别从县 级、乡级和农户尺度，探讨耕地利用方式、社会经济发展、农户耕作行为 与耕地质量的关系并根据评价结果将横山县分为4 个耕地资源平! 用区，即 北部风沙区、沿河灌溉区、中部黄土丘陵沟壑区、南部高原干旱区。针对 各分区实际情况，因地制宜地提出了相关政策建议。 研究表明，农户可以依据自建的指标体系对耕地质量进行定性评价； 遥感指标m s a v i 、s v m 【、s 灿心能够较好地反映耕地质量差异，可以基 于遥感数据用上述指标进行大尺度的耕地质量评价；运用l s i 、p p i 和f b i 能有效反映耕地质量现状、生态环境压力以及农户管理行为的可持续性。 关键词：r s ；g i s ；p r a ；耕地质量；综合评价 c o m p r e h e n s i v ec u l t i v a t e dl a n dq u a l i t ye v a l u a t i o nb a s e d o n r sa n d p r a a b s t r a c t 1 1 圮c r i s s c r o s sr e g i o no fw i n d - d r i f ts a n dr e g i o n sa l o n gt h eg r e a tw a l l a n dl o e s sp l a t e a ul o c a t e si ns o u t h e mo r d o sp l a t e a ua n dn o r t h e r nc h i n e s e l o e s sp l a t e a u , w h e r ew i n de r o s i o na n dw a t e re r o s i o nc o e x i s ta n ds p e c i f i e d e n v i r o n m e n t a la n ds o c i o e c o n o m i cf a c t o r s , e s p e c i a l l yh u m a na c t i v i t i e si n d u c e s e r i o u sl a n dd e g r a d a t i o n i na d d i t i o n , t h i sa r e al o c a t e sa tt h ea g r i c u l t u r ea n d p a s t u r a g ei n t e r l a c e dz o n a n dt h ec o m p l e xl a n du s em a k et h ee c o s y s t e mu n d e r g r e a tp r e s s u r e ，s ot h i si sat y p i c a le c o l o g i c a lv u l n e r a b l ea l e & ri sn e c e s s a r y t oc a r r yo u tc o r r e s p o n d i n gl a n du s ep o l i c yt om a k es u r ec u l t i v a t e dl a n d r e s o u r c eu s es u s t a i n a b l e 1 1 碡p r e c o n d i t i o nf o rt h i sw o r ki st h ee s t a b l i s h i n gt h e p r e c i s e ，p r a c t i c a la n de f f i c i e n tc u l t i v a t e dl a n dq u a l i t ya s s e s s m e n ti n d i c a t o ra n d m e t h o ds y s t e m t h i sp a p e rt a k e sh e n g s h a nc o u n t y , i nn o r t h e r ns h a n x i p r o v e n c e a sac a s cs t u d y , i no r d e rt od e v e l o p i n ga c o m p r e n h e n s i v ec u r i v e a t d l a n dq u a l i t ya s s e s s m e n ti n d i c a t o ra n dm e t h o ds y s t e m ，w h i c hb a s e so nr sa n d r e l a t e dh j g ha n dn e w - t e c h n o l o g y 1 1 1 i sp a p e rc o n t a i n sf o u rp a r t s ：f a r m e r s p e r c e p t i o n sa b o u tc u l t i v a t e dl a n d q u a l i t y ；s t u d y0 1 1c o m p r e h e n s i v ec u l t i v a t e dl a n dq u a l i t yb a s e do nr sd a t aa n d f a r m e r si n d i c a t o r s ；t h er d a t i o n s h i pb e t w e e nl a n dq u a l i t ya n dc u l t i v a t e dl a n d n s et y p e sa n ds o c i a l - e c o n o m i c ；p o l i c ys u g g e s t i o n st oc u l t i v a t e dl a n dq u a l i t y s u s t a i n a b l el a n dr n a n a g e m e n l f a r m e r se v a l u a t e dc u l t i v a t e dl a n dq u a l i t yb ys l o p e ，w a t e ra v a i l a b i l i t y , s o i lt e x t u r e ，y i e l d s ，a m o u n to ff e r t i l i z e r , c r o pp e r f o r m a n c e h lt h i ss t u d y , s l o p e i n f o r m a t i o nw a sa b s t r a c t e df o r r f ld e m ；s v m i ，m s a v i ，s a r pw a sg o tf r o m e t m i m a g e ；f b iw a si n t e g r a t e df r o ms o c i a l e c o n o m i cs t a t i s t i cd a t a t h e n , 2 山东农业大学硕士学位论文 t h o s ei n d i c a t o r sw a t e a p p l i c a t e d t o r e f l e t i n gf a r m e r s i n d i c a t o r sa n dt h e i n t e g r a t e d a s s e s s m e n ti n d i c a t o rs y s t e mc o n s i d e r i n g s o i l , t o p o g r a p h y , v e g e t a t i o n , e n v i r o n m e n t a lh a z a r d s ，s o c i a l - e c o n o m i c f a c t o r sa n dl a n d m a n a g e m e n t sw 鹞b u i l du p t h r e ei n d e x e s ，n a m c l yp r o d u c t i o np r e s si n d e x ( p p i ) ，l a n ds t a t ei n d e x ( l s da n df a r m e rb e h a v i o ri n d e x i ) w e l e i n t e g r a t e dt om e a s u r ed i f f e r e n t 笛p e 吣o fl a n dq u a l i t y am o d e lw a sf u r t h e r d e r i v e df r o mt h et h r e ei n d e x e st oe x p l o r et h eo v e r a l ll a n dq u a l i t yo f t h es t u d y a r e a r e s p e c t i v e l yi nt h ec o u n t ys c a l e ，t o w n s h i ps c a l ea n dh o u s e h o l ds c a l e , t h e e f f e c t so fl a n du 船，s o c i a l - e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n df a t l n e r m a n a g e m e n t i l l e a s u r e $ o nc u l t i v a t e dl a n dq l l a l i t ya r ed i s c u s s e d a tl a s t , a c c o r d i n gt 0 e v a l u a t i o nr e s u l t , t h ec o w r yi si l ：l a d ei n t of o u rp a r t s , n a m e l yn o r t h e r ns a n d e r o s i o nz o n e ，i r r i g a t e dz o n ea l o n gt h er i v e r s ，h i l l ya n dg u l l yz o i l eo fl o e s s p l a t e a ua n dt h es o u t h e r nd r o u g h tz o n eo i lp l a t e a u , w i t hr e l e v a n ts u g g e s t i o n s o nc u l t i v a t e dl a n dr e s o u r c ep r o t e c t i o nd i s c u s s e d t h ec o n c l u s i o n sc o m ei n t ot h a t ：f a r m e r sh a v eb a s i ca b i l i t yt og e tt h e r a t i o n a lc u l t i v a t e dl a n dq 啊a i t yi n f o r m a t i o na c c o r d i n gt ot h e i ro w ne u h i v a t e d l a n dq u a l i t yi n d i c a t o rs y s t e m ；m s a v i ，s v m i ，s a r pa l ec o m p e t e n tf o rt h e i r w o r k si nd i f f e r e n t i a t i n gd i s s i m i l a rc u l t i v a t el a n da n dc a nb eu s e da st h er e m o t e s e i n i n gi n d i c a t o ri nc u l t i v a t e dl a n dq u a l i t ya s s e s s m e n t ；l s i ，p f ia n df b l w o k e dw e l li nr e f l e c t i n gc u l t i v a t e dl a n dq u a l i t ys l a n 培t h ee c o l o g i cp r e s sa n d s u s t a i n a b i l i t yi nl a n dm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：r s ，g i s ，p r a , c u l t i v a t e dl a n dq 1 】a l i t y , c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n 基于r s 和p r a 的耕地质量综合评价研究 1 1 问题的提出 1 前言 1 1 1 耕地保护由单纯的数量保护向数量、质量、生态保护并举转变 ( 1 ) 耕地数量保护困难重重：非农建设占用耕地居高不下。预计今后几 年仍将有2 0 0 万亩年( 约1 3 万公顷侔) 的耕地变成建设用地；由于农 业结构调整减少的耕地约5 0 万公顷，年；自然灾害带来的耕地减少约有 1 5 0 万公顷年：另外，我们目前仍有1 6 亿亩( 约1 0 0 0 万公顷) 1 5 - 2 5 度 的坡耕地需要退耕还林还草。 ( 2 ) 耕地退化形势严峻：由于沙化、水蚀、盐渍化、贫瘠化、土壤污染 等退化过程对耕地的生产安全和生态安全产生了重大的影响。在我国，专 家认为，水土流失面积已达3 6 7 万平方公里，占国土面积的3 8 ，且以 平均每年l 万平方公里的速度增加；我国沙区耕地退化面积1 1 亿亩，占 沙区耕地面积的4 0 ；国土资源部的一项调查表明，目前全国受污染的 耕地约有1 5 亿亩，污水灌溉污染耕地3 2 5 0 万亩，固体废弃物堆存占地 和毁田2 0 0 万亩，合计约占中国耕地总面积的1 1 0 以上。全国每年因重 金属污染的粮食，就达到1 2 0 0 万吨，直接经济损失超过2 0 0 亿元。 ( 3 ) 耕地质量保护意识亟需加强：耕地占补平衡中很大程度上只是实现 了数量的平衡，占优补劣现象普遍；耕地保护的核心是保护耕地生产能力， 单纯注重数量上的保护，会造成优质农田的减少，使得耕地的总体生长能 力降低。 综上所述，耕地资源保护事关国家粮食安全( 刘彦随，2 0 0 2 ) ，新形 势下的耕地保护不但要注重数量上的保护，做到“紧缩地根”；同时要注重 防止耕地退化，维护耕地系统的生态健康，以实现耕地资源的优化配置和 可持续利用。土地资源管理部门需要从数量、质量、生态三个层次上掌握 耕地资源信息，全面开展耕地分等定级工作势在必行。 1 1 2 全面开展耕地质量评价工作势在必行 山东农业大学硕士学位论文 自2 0 0 0 年开始。耕地质量评价工作取得了显著成绩，首次对耕地的 质量进行全面的调查和评价，形成了我国的耕地的等、级体系；形成了我 国耕地质量、价格调查与评价的理论体系和技术框架，为全国在统一的技 术规范下开展工作提供了保障；广泛开展了试点和成果的应用研究，为工 作的全面开展和政策的制定起到了良好的示范作用( 李景玉，2 0 0 5 ) 。 ( 1 ) 耕地质量评价成果是土地利用总体规划与管理的依据 耕地质量评价成果对土地利用总体规划中的耕地利用现状分析、耕地 开发潜力分析、耕地需求量预测、基本农田保护区划定等方面具有支撑作 用。现有的耕地质量评价工作在全国范围开展，其成果覆盖了自然社会条 件差异较大的不同区域，为成果在省、市、县、乡各级土地利用总体规划 中的具体应用奠定了良好基础；科学应用耕地质量评价成果可丰富规划的 内容，提高规划的合理性与可行性，尤其是对促进保护耕地和基本农田规 划目标的实现方面有着极为重要的作用。土地利用总体规划、基本农田保 护区规划中，一项重要的内容就是严格保护耕地。通过对耕地的质量评价 与估价，可以摸清我国耕地的资源状况，核算耕地的资产价值，并弄清楚 全国各地的耕地自然质量和产出情况、耕地利用的社会经济和生态环境条 件的区域差异以及耕地利用效益差异。进行科学合理的耕地质量评价，可 以有效地促进耕地保护和可持续利用 ( 2 ) 耕地质量评价是严格执行占用耕地补偿制度的保障 由于人口增加、城市化进程加快，以及随着国民经济的发展，各项建 设用耕地越来越多。国务院2 8 号文件明确规定，要严格执行占用耕地补 偿制度。补充耕地数量质量实行按等级折算，按照农业综合生产能力不降 低的原则，利用耕地质量评价成果和方法，将补充耕地数量、质量与被占 用耕地等级挂钩并进行折算，实现耕地占补数量和质量平衡。各类非农业 建设经批准占用耕地的，建设单位必须补充数量、质量相当的耕地，补充 耕地的数量、质量实行按等级折算，防止占多补少、占优补劣显然，这 一工作的基础是对每一寸耕地进行实事求是的分等和定级，只有对我国所 有耕地进行客观的、科学的质量评价以后，才能真正严格的执行占用耕地 补偿制度，切实保护好我国每一寸耕地。 ( 3 ) 耕地质量评价是基本农田保护的核心 5 基于r s 和p r a 的耕地质量综合评价研究 当前我国人口持续增加、经济建设不可避免要占用部分耕地、粮食生 产不容乐观的形势下，保护耕地特别是保护基本农田是“二条不可逾越的 红线”2 8 号文件也明确规定，基本农田一经划定，任何单位和个人不 得擅自占用或者擅自改变用途。因此，我们要坚决遏止各类非农业建设违 法占用基本农田。要按照土地管理法和基本农田保护条例的有关 规定，严格执行基本农田目标责任制、用途管制、建设占用审批和补划、 监督检查等各项基本农田保护和管理制度，确保土地利用总体规划确定的 基本农田面积不减少，同时按照耕地分等成果保证质量不降低，达到耕地 保护的目标。按照耕地质量评价的初步评价结果，及其自然、社会的属性， 对等级较低的耕地或者规划期内难以保护的耕地规划为建设用地。同时将 数量、质量稳定、分布集中连片的耕地规划为基本农田。解决以往“保劣 不保优”的现象，对于一些特殊耕地、濒危土壤等要进行特殊保护。耕地 质量评价是严格进行基本农田保护的核心任务和工作。 ( 4 ) 耕地质量评价工作是规范耕地市场的关键 过去数年来，由于土地主管部门的努力，城市土地定级估价工作为城 市土地管理和土地市场的建立提供了重要的科学依据，大大促进了城市土 地利用市场的规范化。近年来，随着农村经济的迅速发展，农民集体土地 的流转与农村土地市场的建立亦呈呼之欲出之势。耕地进入市场，实行有 偿使用，则需要以耕地质量评价来确定其价格，迸一步完善耕地使用改革。 在耕地使用制度改革中，对耕地有偿使用，无论是出租、转让、抵押、流 转都涉及到使用价格，需要制定统一的政策，而制定相关的政策，都必须 以耕地质量评价成果作为依据，只有这样才能充分体现相关政策的合理 性、公平性。耕地质量评价有利于耕地土地市场的建立，有助于广大农民 土地权益的保护、分配与调整，对于尽快建立城乡土地统一管理的机制具 有十分重要的作用。耕地质量评价成果将为耕地管理与城乡土地统一管理 和市场的规范化奠定坚实的基础。 ( 5 ) 耕地质量评价工作是耕地使用权正常流转的保证 在进行耕地使用权流转时，为了做到公平、合理，一是必须以耕地质 量评价成果为依据，按耕地质量高低合理确定地使用权的承包、转包、 出租的价格：二是在耕地使用权流转时，要充分考虑耕地质量存在的差异， 6 山东农业大学硕士学位论文 根据耕地质量不同来确定不同的耕地使用价格；三是按质论价可以充分调 动农民对耕地投入的积极性。利用耕地质量评价成果，可以做到优质优价、 以质论价，从而保证耕地使用权流转的公平、公开、公正竞争，促使这项 工作健康的发展。 ( 6 ) 做好耕地质量评价工作，为“金土工程”的顺利实施提供技术支撑 耕地质量评价工作，是对全国耕地质量进行的基线调查，旨在摸清我 国的耕地质量及其分布，建立起耕地质量调查、评价与监管的长效机制， 建立耕地质量的动态监测体系，建立耕地质量报告制度，为“金土工程” 的顺利实施提供技术支撑。耕地质量评价与估价成果包含大量耕地质量数 据信息，可以充实和完善“数字国土”工程内容，其有关成果数据的共享与 应用，将成为国土资源管理乃至整个国民经济发展研究领域宝贵的基础数 据，为我国制定可操作性更强的耕地保护政策提供服务。 1 1 3 耕地质量评价理论方法有待进一步完善 ( 1 ) 评价内容侧重土壤肥力水平：国家对于耕地质量曾多次进行调查， 但由于各种原因，调查不够全面、不够系统。质量调查中对耕地的土壤肥 力研究的较多，对耕地系统的社会经济因素研究相对较少，对于耕地生态 系统面临的环境压力更是不足。基于压力一状态一响应( p s r ) 模型，综 合考虑耕地质量的内在和外在因素，对耕地质量进行综合评价意义重大。 ( 2 3耕地质量评价尺度之间难于衔接：目前大尺度( 一般为县域) 耕 地质量评价往往是将土壤图等数据进行数字化，然后基于g i s 进行国层 叠加，常把土壤类型或者土地利用类型作为评价单元。这种方法可以区分 不同土壤类型或者土地利用类型之间的质量差异，但是评价结果在空间上 的区分性( 分辨率) 不高；如果基于地块尺度进行耕地质量评价，不但工 作量巨大，而且评价结果之间往往缺乏可比性，因此，有必要发展一种大 尺度、高精度的耕地质量评价方法，将遥感数据引入到耕地质量评价不失 为解决这个问题的有效途径 ( 3 ) 耕地质量评价的信息化、快速自动化、网络化有待加强：土地管理 部门需要从宏观上把握耕地资源的质量状况，耕地质量监测向信息化、快 速化、自动化、动态化转交，基于r s 数据源，借助g i s 平台进行耕地质 基于i t s 和p r a 的耕地质量综合评价研究 量的快速、动态监测已经提上议事日程，尽管如此，目前基于3 s 技术的 耕地质量方法还不能完全满足这项工作的需要。耕地质量评价中引入遥感 数据源将很大程度上促进耕地质量变化的快速监测。 ( 4 ) 评价过程中，参与主体过分单一。耕地质量评价结果，一是服务于 耕地资源管理的宏观决策，一是为农户的种植决策提供咨询。目前的耕地 质量评价主要是针对前者，而对于农户的指导意义不大。耕地质量评价的 主体也主要是政府部门、科研人员：农业生产活动的主体一农民，还没有 广泛的参与到这项工作中来。从国外相关研究来看，农户参与土地资源利 用的评价、规划、决策过程是一种必然的趋势。 1 1 4 开展生态脆弱区的耕地质量评价监测工作迫在眉睫 长城沿线风沙区与黄土高原丘陵沟壑区交错带地处鄂尔多斯高原南 部、黄土高原北部，风蚀和水蚀并存，生态环境非常恶劣，是典型的生态 脆弱带；从土地利用的角度来讲，该区又是农牧交错带，利用方式的多样 性，使土地系统承受着巨大的压力：特定的自然、社会经济条件，加之人 类的生产活动引起了严重的耕地退化。因此，有必要制定相关政策，加强 该区域耕地资源的可持续管理：这项工作的前提条件就是要有一套准确、 实用、高效的评价监测指标体系和方法。但是，目前针对该区域的耕地质 量评价研究还不能完全满足这一需要：首先，耕地系统是自然和社会经济 联合作用下的综合系统，现有的耕地质量研究大多集中在耕地自然肥力的 评价，尽管也有一些关于耕地质量的经济评价( 刘小平，1 9 9 9 ) ，但是较少 将自然、社会经济和生态环境等耕地要素综合起来进行考虑；其次，现有 的耕地质量评价方法效率较低，不利于耕地质量的动态监测。针对区域耕 地质量特点，开展基于高新技术的耕地质量综合评价指标体系和方法研究 对于推进区域耕地资源可持续利用意义重大；同时，该研究试图通过探索 耕地质量变化与土地利用、社会经济、农户行为之闯的关系，进而提出预 防耕地退化的建议，具有重大的生态学意义。 3 山东农业大学硕士学位论文 1 2 研究综述 耕地是指种植农作物的土地。耕地质量即是指耕地的状况和条件，即 包括土壤、气候、水等与耕地相关的自然要素的质量存在状况，又包括耕 地因劳力、技术、资金、管理及其维护等经济要素投入所带来的经济效益、 社会效益的获得程度以及耕绝生态环境系统的可持续程度。目前，国内对 耕地质量评价大多针对某一个问题进行，所建立的评价指标体系多从一个 侧面或部分对耕地质量进行评价，如耕地肥力评价、耕地经济评价、耕地 承载力评价、耕地的可持续性评价等。指标因子的选取内涵时有交叉，因 而，其评价结果不可能全面真实地反映耕地质量状态。国际上耕地质量评 价主要建立在耕地压力、耕地状态和耕地响应三大块上，质量的变化及社 会对耕地质量变化的响应而进行。但在耕地质量评价中三者结合不够，评 价结果也因为响应指标的不同时有偏差( 许树辉，2 0 0 4 ) 。 1 2 1 影响耕地质量的因素 i 2 1 1 影响耕地质量的肥力因素 ( 1 ) 土壤：土壤是对耕地质量影响最为显著的耕地构成因素，土壤性质 是耕地分等的重要评价指标。在区域范围内，气候条件变化微小，农田基础 设施条件一样的条件下，土壤会成为影响耕地等级的唯一因素。事实上， 耕地的生产力很大程度上取决于土壤的肥力水平，即土壤能够供给和协调 作物生长发育所需要的水分，养分、空气和热量以及其它生活条件( 朱德 举，2 0 0 2 ) ( 2 ) 地形：主要包括地貌类型、海拔、坡度、坡向等，对区内水热状况 的再分配与物质迁移起着重要作用，同时直接影响着土壤和植被的发育， 在耕地质量评价中起着主导性的作用。其中，坡度是对农业生产影响最为 严重的地形因素，对农田灌溉排水、农机具使用，土壤类型、土地利用及 水保措施布设都有很大影响，并且与潜在水蚀危险性直接相关。平坦的地 块水蚀危险性较小，各种农业管理措施便于实施；随坡度增加，水蚀危险 程度、耕作和灌溉难度都随之增大，因此，很多地区的耕地质量评价中往 往将坡度作为重要指标 9 基于r s 和p r a 的耕地质量综合评价研究 ( 3 ) 植被状况；地面植被类型及其覆盖程度与耕地的水土保持密切相关； 同时植被类型又取决于耕地的质量状况，二者是相互依赖的关系。耕地质 量和植被覆盖度往往成正相关，即耕地质量越高，作物生长越好，其地面 植被覆盖度也就越高。在耕地质量中、大尺度评价中可以利用这种相关性， 通过监测耕地的地表植物覆盖状况，来间接描述耕地质量。 ( 4 ) 水文与水文地质：水文一般指地表水状况，是影响耕地质量和农作 物产量水平的重要因素之一，特别是在研究区域，属于典型的半干旱草原 气候，灌溉条件是农业发展最主要的限制因子。灌溉便利与否直接影响耕 地产出能力。水文状况可用水源保证率、地表积水状况表示。水文地质条 件主要指地下水状况，它影响着土壤性状以及土壤改良的可能性，主要考 虑径流条件、埋藏深度和矿化度等，这些指标在盐碱化耕地质量评价中常 常用到。 ( 5 ) 气候条件：在气候因素中，温度和水分因子对作物的正常生长及其 发育起着决定性的作用，决定着作物的种类、熟制、产量和品质。一般常 用的温度指标是2 l o 积温；水分指标通常用降雨量、湿润度和干燥度来 表示。在县域尺度的耕地质量评价中，由于气候因素在全县范围内变化不 大，一般都认为气候条件在是近似一致的。 1 2 1 2 影响耕地质量的社会经济因素 ( 1 ) 管理措施：包括农户的耕作习惯与经济投入。具体指种植结构、轮 作制度、复种指数、施肥倾向、作物残茬管理方式、耕作方式、灌溉、农 药、地膜覆盖等。这些管理因素都会对耕地质量产生影响，例如，少免耕 有利于土壤肥力的维持与提高，同时可以减少土壤水分蒸发，控制侵蚀的 发生；秸秆覆盖有利于土壤中微生物生长，对于土壤结构的改良，土壤肥 力的维持都有好处，在干旱地区可以保持土壤水分，在土壤侵蚀地区可以 有效控制侵蚀，在盐渍土地区可以有利于盐渍土的改良。 ( 2 ) 农业政策：农业政策变化可以从宏观上改变农业生产的经济环境， 通过对农户的经济刺激改变其管理习惯，进而对耕地质量产生影响。农业 政策影响对于大时间尺度上的耕地质量变化研究意义重大；一般来讲，在 短时间内，对于特定的耕地系统，其政策环境可以认为是不变的。 ( 3 ) 区位条件：耕地区位和交通状况是耕地重要的经济因素，在耕地质 i o 山东农业大学硕士学位论文 量的经济评价中意义重大，具体是指耕地离劳动力位置、农业贸易中心、 离主要道路和河流的位置。区位条件是决定耕地种植结构、集约程度、劳 动力和资金投入的重要因素，主要通过影响农户的管理措施对耕地质量产 生影响。 ( 4 ) 经济效益：农业生产的目的是通过耕地获得经济产出，耕地的经济 效益是衡量耕地质量优劣最直接的指标，是耕地经济评价中最为重要的因 素。耕地的经济效益与耕地的劳动投入，生产成本以及农业产出密切相关。 一些学者通过获得去除劳动、资金投入差异后耕地可比的产量来评价其经 济产出能力( 刘小平，1 9 9 9 ) 。 ( 5 ) 农业技术：主要是指机械化水平、施肥灌溉措施改进、地膜使用等 技术层面上可以影响农业生产，进而对耕地质量产生影响的各种因素。 通过上述因素的分析可知，影响耕地质量的社会经济因素是密不可分 的，往往一个因素的改变会引起其它因素随之的改变，所以可以设想在耕 地质量评价中用一个整合的指标反映耕地质量的社会经济因素。 1 2 1 3 影响耕地质量的生态环境因素 生态环境因素是指现在或者将来一定时间内，能够对现存耕地生产能 力产生威胁的生态环境因子例如，容易使耕地产生风蚀、水蚀、盐碱化 等的生态因素；或者化肥、农药使用等对耕地产品品质产生影响的环境因 素。这些因素是对耕地产出能力的潜在威胁，在耕地质量评价中应该作为 一种潜在的压力因素对待。生态环境指标反映的是耕地一种潜在的质量。 1 2 2 耕地质量评价指标体系 1 2 2 1 评价因子集的组建 影响耕地质量的因素十分复杂，有肥力因素，也有社会经济和生态环 境因素。为了对耕地质量进行全面综合的评价，需要保证评价因子集的全 面性评价指标因子集的建立要遵循综合性原则，即要对影响耕地质量的 诸多因素迸行综合分析，按照系统论的观点，全面、系统地反映耕地质量 的各个方面。一般可通过实地调查、采样测定及相关资料的分析，收集到 影响代表性样区耕地质量的因素。 1 2 2 2 耕地质量指标的筛选 基于r s 和p r a 的耕地质量综合评价研究 由于影响耕地质量的因子问普遍存在着相关性，甚至信息彼此重叠，故 进行耕地质量评价时没有必要考虑所有因子评价因子的选择首先必须遵 循以下原则：( 1 ) 稳定性原则，应尽量选取较长期、稳定影响耕地质量的因 子；( 2 ) 主导性原则，应选取对耕地质量起主导作用的因素；( 3 ) 综合性原则，必 须综合考虑气候、地貌、土壤和区位等各种因子；( 4 ) 差异性原贝，应尽量选 择评价区域范围内差异显著的因素；( 5 ) 定量性原则，应尽量选择可量化的 因素，以减少主观成分对评价结果的影响；( 6 ) 现实性原则，应尽量选择从现 有的土壤普查、土地利用现状调查、农业区划、水土流失调查以及耕地地 力监测等资料中可获得数据的因素。总之，选定的耕地质量评价因子的性 质应相对稳定，因子之何的相关性要小，差异性要大，因子的自身变化对耕 地质量具有重要影响，且具有相对独立性和可比性、可靠性和客观性。 指标筛选的方法分为定性和定量两类，定性方法用的最多的是 d e l p h i 泷定量方法包括回归分析法、相关分析法、因子分析法等。定 性和定量方法各具优点但亦有不足，定性方法会因太多的人为因素干扰而 使评价结果失去客观性，定量方法虽逻辑性强，但在耕地的生产力产生过程 没有达到能进行仿真模拟的水平的情况下，把专家的经验和理性判定排斥 在外是十分危险的( 王铁成，2 0 0 1 ) 。因此有必要寻求专家知识与数学方 法的完美结合定量指标的筛选可以运聚类方法，该方法的优点是，它只 把相关性大的交量聚为一组，并不像主成分分析一样产生终端代表性变量， 这就可以与d e l p h i 方法结合起来，由专家从聚类结果的每一组中分别 选出有代表性的参评因素，实现专家知识与数学方法的完美结合。 1 2 2 3 耕地质量指标权重的确定 确定权重的方法很多，比较成熟的方法有：d e l p h i 法、层次分析法、 回归分析法、灰色关联度法、主成份分析法等等。层次分析法是在定性方 法基础上发展起来的定量确定参评因素权重的一种系统分析方法，这种方 法可将人们的经验思维数量化，用以检验决策者判断的一致性，有利于实现 定量化评价( 王瑞燕，2 0 0 4 ) ， 邢世和等利用逐步多元回归分析法筛选和确定区域耕地质量评价的 主导因子及其权重，并且认为有机质含量、 1 0 积温、道路通达度、c e c 、 坡度、质地、地下水位和全k 含量等8 个因子与耕地粮食产量关系极为 山东农业大学硕士学位论文 密切，可作为主导评价因子( 邢世和等，2 0 0 2 ) t 张海涛等依据农业行业标 准( n y t 3 0 9 1 9 9 6 ) 、湖北省基本农田保护区耕地地力分等定级暂行办法 和当地实际确定评价因子，运用层次分析法确定权重( 张海涛等，2 0 0 3 ) 1 2 2 4 指标值的获取 指标值的获取一般基于土壤普查资料、地形图、土地利用调查图及其 数字产品，另外还有遥感影像、点位观测数据、实际测量数据、统计数据 等等随着“3 s ”技术的发展，遥感技术以其自身优势，将成为越来越重要 的数据源。 1 2 2 5 指标分级与指数赋值 评价因子分级指标应反映其对主要作物的生物学适应性，要根据评价 因子级差与产量级差的对应关系划分参评因子的分级指标( 沈汉，1 9 9 0 ) 。 一般采用特尔斐法分析确定各主导评价因子的分级指标与指数赋值( 邢世 和等，2 0 0 2 ) 。指数的赋值可以采用线性内插公式，以避免分值的离散性 ( w o ，o c h o l a , 2 0 0 4 ) 。 1 2 3 耕地质量评价方法 1 2 3 1 评价单元划分： 评价单元是耕地质量评价的最基本单位，评价单元划分的精度直接关 系到耕地质量评价的准确性，是做好评价工作的基础和先决条件。应该结 合实际情况，选取区域分异明显的主导因素作为划分分等单元的依据，现 行分等单元划分的方法有叠置法、地块法、详查图斑法和动态两格法等， 其中基子g i s 系统的叠置法得到普遍应用。 邢世和等提出评价单元的划分是将同一地区、同一比例的诸评价因子 图叠置起来，通过综合分析所有被叠置要素之间的相互作用和联系而完 成。基于g i s 图形空间分析功能，从数据库中提取有关评价因子图，依次进 行两两叠置，产生最小多边形者即为评价单元( 邢世和等，2 0 0 2 ) 。 有些学者以行政区划图、土地利用详查图和土壤类型图、道路和河流 等要素为底图，基于g i s 工具，进行了叠置与归并，最终确定评价单元( 王 铁成，2 0 0 1 ) ；有些学者直接采用土地利用现状调查的基本单元地块或图 斑为评价单元( 郭岚，2 0 0 2 ) ；还有学者采用土壤图与土地利用现状图的叠置 1 3 基于l 岱和p r a 的耕地质量综合评价研究 划分法，即“土地利用现状类型土壤类型”的格式( 张海涛等，2 0 0 3 ：王瑞 燕，2 0 0 4 ) 。 1 2 3 2 评价模型选择 目前比较常有的评价模型有专家评价法、综合指数评价法、主成分分 析法、层次评价法等。由于耕地是一个灰色生态系统，有些影响因子能够 定量描述，有些不能准确描述，模糊评价方法就是在这种情况下被引入到 耕地质量评价之中的，该方法在土地质量评价中得到了广泛了应用，现已 发展成为一个相对成熟的评价方法。随着评价理论的进一步深入，基于灰 色系统理论、物元可拓集理论、人工神经网络理论、投影寻踪技术、遗传 算法、集对分析和粗集理论的新的评价方法应运而生，这些先进的评价方 法和r s 、g i s 结合，将能在很大程度上推动评价的定量化、自动化和智 能化。尽管目前这些方法在耕地质量评价中的应用才初见端倪，但是随着 相关理论的进一步深入，这些方法将在未来的耕地质量评价中大放异彩。 1 2 3 3 评价等级的确定 评价等级的确定需要结合实际情况，将专家知识和数学定量方法结合 起来进行。常用的方法有聚类法和曲线法。王瑞燕等用曲线拐点确定评价 等级：首先根据指数和法，得到耕地质量综合指数；然后确定最佳的等级 数目，在s p s s 统计分析软件中调入评价单元数据库，按综合指数进行排 序，评价单元次序号为x 轴，综合指数为y 轴，绘制综合指数分布图， 根据曲线斜率的突变点( 拐点) 来确定等级的数目和划是指分综合指数的 临界点( 王瑞燕，2 0 0 4 ) 。 1 2 4 耕地质量动态监测 耕地是农业生产的基础和自然生态系统的重要组成部分。在当前可持 续发展日益受到人们普遍关注的背景下，对耕地质量变化趋势的准确评价 已经成为可持续发展的重要组成部分。目前对耕地质量的评价通常以静态 评价为主，其结果只能反映出当前的耕地质量状况，而耕地又是一个处于动 态变化中的系统，因此有必要在不同时段对其质量状况作出动态的评价，以 反映出变化的规律与趋势，为农业可持续发展提供参考依据( 何鑫，2 0 0 4 ) 。 但是，目前来讲，由于耕地质量评价方法发展状况和历史资料的缺乏， 山东农业大学磺士学位论文 对耕地质量进行严格意义上的动态监测还存在一些困难，国内有些专家定 性分析耕地质量的动态变化( 李劲峰, 2 0 0 2 ) ，有些专家只是对耕地因素中的 肥力器素进行动态分析( 何鑫，2 0 0 4 ) ；葛向东基于第二次土壤普查资料和 多年土壤监测数据，结合统计资料，建立了基于p s r 框架的耕地质量预 警指标体系和预警模型( 葛向东，2 0 0 1 ) 。 1 2 5 基于农户认识的耕地质量研究 国内外有关基于农户的耕地质量研究已取得不少进展。许多学者在农 户调查的基础上，获取农户对耕地质量的知识。他们的研究目的各有不同， 但在一点上达成了共识，即基于农户的耕地质量知识能够为耕地质量研究 提供大量有益的参考信息。 1 2 5 1 国外现状 l i ul e e ( 1 9 9 9 ) 将杜能的土地利用理论应用于劳动力区位研究，通 过吉林省西部长期的农户调查发现，土地与劳动力的距离( l a b o rl o c a t i o n ) 是影响土地保护和土地质量的首要因素。m u r a g e ( 2 0 0 0 ) 等在肯尼亚中部高 原进行的农户调查中发现，农民鉴别土地生产力高低的指标包括作物产 量、土壤耕性、土壤水分保持能力、土壤颜色、土壤指示性动植物等 l e f i o y ( 2 0 0 0 ) 等将可持续土地利用评价纲要( f e s l m ) 应用到东南亚的坡 地耕作系统，在农户调查基础上，围绕f e s l m 的5 个标准，将农民、技 术推广人员和专家的知识结合起来，建立了一套结构化的、系统化的土地 可持续利用评价指标体系，该指标体系在尼泊尔的应用取得了良好效果。 土壤是耕地的核心组成部分，耕地质量很大程度上取决于土壤质量的 优劣，评价土壤质量或划分土壤类型的指标一般也是进行耕地质量评价的 重要指