Better~

       當(dāng)前我國耕地面臨糧食保障與耕地嚴(yán)重撂荒、耕地保護(hù)與普遍“占優(yōu)補劣”、農(nóng)產(chǎn)品安全與土壤環(huán)境污染等諸多現(xiàn)實矛盾，針對新問題的耕地質(zhì)量評價工作亟待開展。本文在梳理現(xiàn)有耕地質(zhì)量評價研究的基礎(chǔ)上，探討了耕地質(zhì)量的內(nèi)涵及概念；總結(jié)了針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力、耕地潛力、土地適宜性、土壤及環(huán)境質(zhì)量、可持續(xù)利用、分等定級等的耕地質(zhì)量評價方法；綜述了已有研究在國家、區(qū)域、地塊三個尺度的進(jìn)展；提出了耕地質(zhì)量評價重點轉(zhuǎn)移、結(jié)合農(nóng)戶視角的綜合評價、時空變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建以及基于地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）的標(biāo)準(zhǔn)化評價四個發(fā)展方向，以期為耕地質(zhì)量評價理論提升及實踐應(yīng)用提供新的思路。。

1 引言

耕地約占全球陸地表面積的10.20%，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的資源，對保障糧食安全、生態(tài)安全以及可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。截至2012年底，我國耕地面積為1.35億hm²（20.27億畝），但耕地質(zhì)量總體偏低且難以可持續(xù)地維持，耕地利用中存在著保障糧食安全與撂荒趨勢加重、耕地保護(hù)政策與實踐中“占優(yōu)補劣”、保證農(nóng)產(chǎn)品安全與土壤環(huán)境污染等矛盾。由于受到土地限制、消費增長及工業(yè)發(fā)展的影響，近年來我國農(nóng)產(chǎn)品呈現(xiàn)“進(jìn)口多、出口少”的局面；而國內(nèi)由于農(nóng)業(yè)比較效益低、農(nóng)村勞動力流失及土地流轉(zhuǎn)困難等造成大面積耕地撂荒。為保障糧食自給，保護(hù)耕地已成為一項基本國策，但在實踐中，各類建設(shè)大量占用優(yōu)質(zhì)耕地，而補充的耕地大多質(zhì)量較差。此外，我國擁有全球7%的耕地，而化肥和農(nóng)藥的使用量卻全球占比高達(dá)35%，2014年首次土壤環(huán)境質(zhì)量普查結(jié)果顯示耕地污染超標(biāo)

率達(dá)19.4%，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題已引起了廣泛的關(guān)注。這些都對耕地質(zhì)量評價提出了新的要求。

耕地質(zhì)量評價起源于歷史上為制定賦稅而定性地將土壤分為三六九等。1961年美國農(nóng)業(yè)部頒布的世界上第一個全面系統(tǒng)的土地生產(chǎn)能力評價系統(tǒng)使耕地質(zhì)量評價從定性走向定量。之后出現(xiàn)了多目標(biāo)的評價，包括耕地地力監(jiān)測、土地生產(chǎn)潛力分級、土地承載力評價、全國分區(qū)評價等。近年來地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）技術(shù)的應(yīng)用，推動了耕地質(zhì)量評價向多尺度、高精度發(fā)展。但目前耕地質(zhì)量評價尚存在許多問題，如較多考慮生產(chǎn)目標(biāo)而輕視生態(tài)安全及可持續(xù)性；缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)使得評價結(jié)果比較性差，對我國耕地質(zhì)量是變好還是變差仍不能確定；靜態(tài)的大尺度評價難以指導(dǎo)實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；對于新增、擱置耕地的質(zhì)量評價不足，出現(xiàn)“占優(yōu)補劣”的現(xiàn)象等。因此，推動耕地質(zhì)量評價向綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化、動態(tài)化及實踐化轉(zhuǎn)變應(yīng)成為今后努力的方向。

本文在總結(jié)國內(nèi)外耕地質(zhì)量評價文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，探討耕地質(zhì)量的內(nèi)涵，梳理了耕地質(zhì)量評價的主要方法和技術(shù)，分析了不同尺度耕地質(zhì)量評價的現(xiàn)狀，并提出未來發(fā)展趨勢，以期為未來耕地質(zhì)量評價理論提升和精細(xì)化農(nóng)業(yè)發(fā)展提供支持和依據(jù)。

2 耕地質(zhì)量評價研究進(jìn)展

2.1 耕地質(zhì)量內(nèi)涵及概念

耕地是經(jīng)過開墾用以種植農(nóng)作物并經(jīng)常耕耘的土地，是一種特定的土地利用類型。耕地質(zhì)量即“耕地的狀況與條件”，其內(nèi)涵從早期單一目標(biāo)的基礎(chǔ)地力擴(kuò)展到涵蓋適宜性、生產(chǎn)潛力、生態(tài)安全、環(huán)境質(zhì)量及可持續(xù)性等多個方面。起初，耕地質(zhì)量主要指耕地在現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、管理與投入水平下所能達(dá)到的現(xiàn)實生產(chǎn)能力。之后，美國農(nóng)業(yè)部于1961 年提出土地潛力分類系統(tǒng)（Land Capability Classification，LCC），耕地生產(chǎn)潛力成為耕地質(zhì)量的重要內(nèi)容，其是指在當(dāng)?shù)貙嶋H光、熱、水氣候資源條件下，其他環(huán)境因素均處于最適狀態(tài)時，農(nóng)作物所能達(dá)到的最高產(chǎn)量。1976年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織從適宜性角度提出了全世界第一個統(tǒng)一的土地評價系統(tǒng)《土地評價綱要》，其中耕地適宜性指耕地被持續(xù)用于特定土地用途時所表現(xiàn)出來的適宜與否及其程度的特性。20世紀(jì)80年代，國際上開始關(guān)注土壤及環(huán)境健康問題，加拿大率先開展了“土壤健康”項目，耕地土壤及環(huán)境健康也成為耕地質(zhì)量的重要方面。其中，土壤健康質(zhì)量指土壤影響或促進(jìn)人類和動植物健康的能力；土壤環(huán)境質(zhì)量為土壤容納、吸收和降解各種環(huán)境污染物的能力。隨后，由于資源不合理利用引起了一系列問題，土地可持續(xù)利用理論于1993年被首次提出，按照FAO的定義，土地利用的可持續(xù)性指：“如果預(yù)測到一種土地利用在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會引起土地適宜性的退化，則認(rèn)為這樣的土地利用是可持續(xù)的”，相應(yīng)地，耕地質(zhì)量概念開始納入可持續(xù)性的內(nèi)涵。

由于耕地質(zhì)量內(nèi)涵在不斷變化，國內(nèi)學(xué)者對耕地質(zhì)量概念并沒有統(tǒng)一的定義。20世紀(jì)90年代，學(xué)者們主要從生產(chǎn)力的角度界定耕地質(zhì)量的概念，如倪紹祥將其定義為耕地的生產(chǎn)率水平，趙登輝定義為耕地肥力及位置。21世紀(jì)初期，耕地質(zhì)量概念逐步考慮生態(tài)環(huán)境、承載力、可持續(xù)等內(nèi)容，如吳群認(rèn)為耕地質(zhì)量包括適宜性、生產(chǎn)潛力和現(xiàn)實生產(chǎn)力3個方面，朱永恒等則認(rèn)為耕地質(zhì)量包含生態(tài)、生產(chǎn)、承載力，而2008年農(nóng)業(yè)部《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》將耕地質(zhì)量定義為滿足作物生長和清潔生產(chǎn)的程度，包括耕地地力和耕地環(huán)境質(zhì)量兩方面。近期，學(xué)者們開始進(jìn)行綜合性的界定，如孔祥斌提出耕地質(zhì)量是自然、社會、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)進(jìn)步綜合影響結(jié)果；陳印軍等和沈仁芳等都分別提出了相似的耕地質(zhì)量概念，即包括土壤質(zhì)量、空間地理質(zhì)量、管理質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。

總之，隨著自然環(huán)境條件變化和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對耕地的影響及需求的變化，耕地質(zhì)量的概念和內(nèi)涵仍在不斷豐富和發(fā)展之中。

2.2 耕地質(zhì)量評價方法

耕地質(zhì)量評價是基于特定目的的專項或綜合評價，已從查田定產(chǎn)、土壤性質(zhì)、基礎(chǔ)地力等耕地自然狀態(tài)的研究，發(fā)展到綜合考慮自然、經(jīng)濟(jì)和社會的“人地一體化的資源價值管理評價”。根據(jù)耕地質(zhì)量評價的目的和任務(wù)不同，出現(xiàn)了不同的評價方法，目前主要的耕地質(zhì)量評價方法有：

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力評價。最初的中低產(chǎn)田劃分，即依據(jù)單位面積糧食產(chǎn)量劃定耕地質(zhì)量，是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的評價。這種方法資料易得、簡單易行，能真實地反映耕地質(zhì)量狀況；但是只能從結(jié)果反映狀況，沒能將自然條件和人為投入體現(xiàn)出來。之后，農(nóng)業(yè)部于1996年開展了《全國耕地類型區(qū)耕地地力等級劃分》，是利用單位面積糧食產(chǎn)量和耕地地力要素（土壤理化性質(zhì)、地形坡度、耕層狀況等）指標(biāo)，把全國劃分為7個耕地類型區(qū)和10個耕地地力等級。此后又于2008年制訂了《全國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》，選取了氣象、立地條件、剖面性狀、土壤理化性狀、障礙因素、土壤管理等評價因素，其評價步驟為：評價單元賦值、確定各評價因子的權(quán)重（特爾斐法、層次分析法）和隸屬度（特爾斐法、隸屬函數(shù)法）、計算耕地地力綜合指數(shù)（累加法）、劃分地力級別（等距法）?？傊?，結(jié)合自然和人為投入的耕地地力評價方法，可以綜合體現(xiàn)耕地的自然和經(jīng)濟(jì)的再生產(chǎn)能力。

（2）耕地潛力評價。國際上比較成熟的有FAO的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)法（AEZ）、土壤生產(chǎn)力指數(shù)模型、土壤潛力模型、邁阿密模型、桑斯威特紀(jì)念模型、格斯勒-里斯模型、瓦格寧根模型；國內(nèi)常用的為光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力、氣候生產(chǎn)潛力、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)潛力等。美國農(nóng)業(yè)部依據(jù)限制因子及經(jīng)營管理差異將土地分為潛力級、潛力亞級和潛力單位3個等級，評價步驟為：確定評價單元、建立評價體系、擬定評價表和評定等級。1986年，原農(nóng)牧漁業(yè)部土地管理局以水、熱、土等自然條件為評價因素，劃分了農(nóng)用地自然潛力的級別。潛力評價揭示了土地可利用的范圍，主要服務(wù)于土地質(zhì)量管理工作，如耕地占補平衡評價、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定、土地置換等，對于進(jìn)一步研究區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、土地承載能力具有重要意義。

（3）適宜性評價。FAO的《土地評價綱要》采用土地單元屬性與土地利用方式或作物的要求進(jìn)行匹配的方法進(jìn)行土地適宜性評價，步驟為：規(guī)劃土地評價、確定土地利用種類和明確要求、調(diào)查土地性質(zhì)和土地質(zhì)量、進(jìn)行土地利用與土地的比較共四個環(huán)節(jié)。適宜性評價因?qū)嵱眯詮?qiáng)而取得很快的發(fā)展，限制評分法、線性回歸法、模糊數(shù)學(xué)等被引入到適宜性評價中。我國1∶100萬土地資源圖分類系統(tǒng)即是參照《土地評價綱要》，結(jié)合我國實際，共分了土地潛力區(qū)、適宜類、質(zhì)量等、限制型和資源單位五個等級，其中適宜性評價是土地利用規(guī)劃的依據(jù)。適宜性評價并不等同于土地利用規(guī)劃，需在考慮社會經(jīng)濟(jì)條件、生態(tài)環(huán)境效益的前提下才能做決策規(guī)劃。

（4）土壤及環(huán)境質(zhì)量評價。常見的土壤環(huán)境質(zhì)量評價方法有單因子指數(shù)法、模糊綜合評價法、灰色聚類法和綜合指數(shù)法等。其中，單因子指數(shù)法方法簡單，只能識別單個污染物的污染狀況；模糊綜合評價計算方法相對復(fù)雜，考慮了質(zhì)量分級的過渡性；綜合指數(shù)法是目前應(yīng)用的主要方法，通過環(huán)境質(zhì)量指數(shù)無量綱化后，各因子的貢獻(xiàn)可直觀反映出來，且運算簡單易操作。環(huán)境保護(hù)部于1995年提出的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)土壤污染物（重金屬、砷、六六六、滴滴涕）值將土壤環(huán)境質(zhì)量分為三級。農(nóng)業(yè)部于2000年制定的《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，其評價指標(biāo)除土壤污染物以外，增加了有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效硼等，評價過程包括：調(diào)查與資料收集、監(jiān)測單元劃分、布設(shè)監(jiān)測點、采集樣品、實驗分析。

（5）可持續(xù)性評價。FAO 1993年擬定的《可持續(xù)土地利用管理評價綱要》（FESLM）提出了生產(chǎn)性、穩(wěn)定性、保持性、經(jīng)濟(jì)可行性和社會可接受性的可持續(xù)性五大準(zhǔn)則，此后，可持續(xù)性成為包括耕地質(zhì)量評價在內(nèi)的土地評價研究的重要領(lǐng)域。土地可持續(xù)性研究的重點之一是構(gòu)建評價指標(biāo)體系。1995 年世界銀行（WBG）、聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）和聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）共同提出了土地質(zhì)量指標(biāo)體系（ Land Quality Indicators，LQIs），基礎(chǔ)研究方法是壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型。之后的各種修訂模型如

DPSIR、PS IR、DSR也已成為許多國家研究區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)框架。國內(nèi)學(xué)者也做了大量的探索，如傅伯杰等提出了不同尺度的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會評價框架；陳百明建立了包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、因素層以及元素層4個層次的土地可持續(xù)利用評價指標(biāo)體系；蔡運龍等提出了包括生產(chǎn)力、穩(wěn)定性、恢復(fù)力、公平性、協(xié)調(diào)性的針對變化過程的指標(biāo)體系。目前的可持續(xù)利用評價方法存在的不足之處在于以短期的縱向?qū)Ρ葹橹?，沒有充分反映出可持續(xù)性的動態(tài)特性。

（6）分等定級。分等定級是國內(nèi)常用的土地質(zhì)量評價方法。應(yīng)用最早的是分等賦值法，即人為地劃分土壤肥力評價指標(biāo)的數(shù)量級別以及各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，然后利用簡單的加法、乘法合成一項綜合性的指標(biāo)評價土壤肥力的高低。其優(yōu)點是簡單明確直觀，缺點是主觀性強(qiáng)，評價結(jié)果很大程度取決于評價者的專業(yè)水平。我國自20世紀(jì)80年代末開始農(nóng)用地分等定級試點工作，對技術(shù)方法進(jìn)行了大量探索，主要成果體現(xiàn)在2001國土資源部頒布的《農(nóng)用地分等定級規(guī)程》，是指根據(jù)農(nóng)用地自然和經(jīng)濟(jì)兩方面屬性，對農(nóng)用地的質(zhì)量優(yōu)劣進(jìn)行綜合評定，其中分等是以相對穩(wěn)定的土地性質(zhì)為評價指標(biāo)，定級以集約經(jīng)營水平或容易被人為投入改變的土地性質(zhì)為評價指標(biāo)。其評價流程可以細(xì)分為選擇指標(biāo)、指標(biāo)評分、賦權(quán)重、整合綜合分值、分等定級等環(huán)節(jié)，其中分等有間距法、數(shù)軸法、總分頻率曲線法，定級有因素法、修正法、樣地法。當(dāng)前我國已開展了農(nóng)用地分等定級工作，建成了全國可比基礎(chǔ)上的耕地質(zhì)量評價，分等定級的方法也在逐步標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、實用化。此外，分等定級是對耕地質(zhì)量的綜合評價，在分等定級過程中，集對分析、模糊數(shù)學(xué)、高維降維技術(shù)等被相繼引入。

不同耕地質(zhì)量評價方法的應(yīng)用和發(fā)展過程并不是獨立的，而是相互聯(lián)系和相互補充的。如土地的可持續(xù)利用是對土地適宜性在時間方向的延伸趨勢進(jìn)行的一種判斷和評估；《農(nóng)用地分等規(guī)程》中劃分農(nóng)用地自然等即采用FAO生產(chǎn)潛力評價的AEZ法；土地潛力評價未能指出土地的最佳利用方式，而通過適宜性評價可以予以彌補；以糧食產(chǎn)量為指標(biāo)的耕地生產(chǎn)能力與土壤環(huán)境質(zhì)量評價相結(jié)合，可以得到更客觀的耕地質(zhì)量。

2.3 耕地質(zhì)量評價尺度

耕地質(zhì)量評價主要在國家、區(qū)域和地塊三個尺度上開展。其中，國家尺度上為宏觀政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)；區(qū)域尺度主要針對區(qū)域特征及主要影響因子開展耕地管理、區(qū)域比較、時空變化分析等；地塊尺度是區(qū)別于國家和區(qū)域?qū)哟蔚闹饕跈C(jī)理性或生產(chǎn)目的的評價。

2.3.1 國家尺度上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、耕地資源和耕地環(huán)境質(zhì)量評價工作

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件評價，包括生產(chǎn)潛力、適宜性、耕地管理、分等定級。國際上，1976年聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）的《土地評價綱要》進(jìn)行了土地生產(chǎn)力、安全性以及穩(wěn)定性等方面的土地適宜性評價；美國農(nóng)業(yè)部土壤保持局于20世紀(jì)80年代制訂了土地評價與立地分析1∶2 貢獻(xiàn)比的農(nóng)用地評價（Land Evaluation and Site Assessment，LESA）體系，掌握了耕地生產(chǎn)潛力及現(xiàn)狀；20世紀(jì)90年代，美國、澳大利亞及歐洲國家迅速發(fā)展了基于農(nóng)田空間與時間信息的精細(xì)農(nóng)業(yè)。我國于1951年首次針對耕地開展了全國性的查田定產(chǎn)，但調(diào)查與評價較為定性且不夠系統(tǒng)；1983年中國科學(xué)院自然資源綜合考察委員會采用“土地潛力區(qū)-土地適宜類-土地質(zhì)量等-土地限制型-土地資源單位”五級分類的方案，編制完成了《中國1∶100萬土地資源圖》，這是我國第一套全面系統(tǒng)反映土地資源潛力和質(zhì)量的專業(yè)性地圖，也是一項規(guī)模較大的耕地適宜性評價工作；1984年起，農(nóng)業(yè)部在全國200個點上持續(xù)開展耕地地力監(jiān)測和評價工作，建立了數(shù)據(jù)庫，1996年又把全國劃分為7個耕地類型區(qū)和10個地力等級；1999- 2008年間國土資源部基于農(nóng)用地分等、定級、估價標(biāo)準(zhǔn)完成了全國統(tǒng)一可比的1∶50萬耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)庫、《中國耕地質(zhì)量等級調(diào)查與評定》（全國卷及分省卷）等，全國耕地質(zhì)量平均等別為9.8（共15等），總體偏低；2012年農(nóng)業(yè)部頒布的《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，對農(nóng)田建設(shè)質(zhì)量作了統(tǒng)一的要求。耕地質(zhì)量評價工作逐步標(biāo)準(zhǔn)化、定量化、精細(xì)化。

（2）耕地資源清查。1930年，英國率先開展了全國土地調(diào)查并編制了土地利用圖，之后國家地理聯(lián)合會（IGU）及歐洲各國相繼開展了土地資源清查工作，為耕地規(guī)劃、利用、保護(hù)及監(jiān)測提供基礎(chǔ)。我國于1958年、1979年分別進(jìn)行的兩次全國土壤普查基本上確定了耕地資源的總體狀況；繼1984-1997 年第一次全國土地調(diào)查之后，國土資源部于1999年啟動了“新一輪國土資源大調(diào)查”，并在此基礎(chǔ)上將于2015“補充對耕地后備資源的調(diào)查”。已有結(jié)果顯示，我國耕地資源總體質(zhì)量欠佳，且空間分布不均衡、后備資源匱乏。

（3）耕地環(huán)境。20世紀(jì)80年代，加拿大農(nóng)業(yè)部開展了“土壤健康”項目，在土壤健康指標(biāo)體系和機(jī)理方面取得了進(jìn)展；自1993年起，瑞典環(huán)境保護(hù)署（EPA）也開展了“綜合土壤分析”研究，為田間條件下人類活動對土壤的影響評價提供方法；我國對于耕地土壤及環(huán)境健康的關(guān)注較晚，2005-2013年間首次開展了全國土壤污染狀況調(diào)查，并將啟動重金屬污染、農(nóng)業(yè)面源污染及地下水超采等耕地治理工程。

2.3.2 區(qū)域尺度上的耕地質(zhì)量優(yōu)劣、差異及時空結(jié)構(gòu)和影響因子

（1）區(qū)域耕地質(zhì)量評價及比較需考慮本底值。由于背景值、主要影響因子及農(nóng)業(yè)生態(tài)定位不同，區(qū)域間耕地質(zhì)量評價重點差異較大，如東北平原集中于糧食生產(chǎn)能力及由于土壤侵蝕、過度開墾等造成耕地質(zhì)量降低的研究；黃淮海地區(qū)主要集中在中低產(chǎn)田改良、土壤鹽漬化、土壤板結(jié)、城鎮(zhèn)化占用耕地等問題的研究；長江中下游平原面臨建設(shè)用地占用、土壤潛育化、土壤酸化以及農(nóng)藥、重金屬、有機(jī)物等污染引起的耕地質(zhì)量降低；而黃土高原地區(qū)主要針對水土流失、深層土壤干燥化、礦產(chǎn)開采破壞土壤結(jié)構(gòu)等引起的耕地質(zhì)量降低的研究。另外，即使同一區(qū)域，平原與山區(qū)耕地質(zhì)量差異較大，故區(qū)域耕地質(zhì)量評價需要考慮本底基礎(chǔ)，不宜盲目采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)比較。

（2）耕地質(zhì)量空間格局及時空變化分析?；诟刭|(zhì)量的空間相關(guān)及分異性，不同學(xué)者運用了傳統(tǒng)或空間統(tǒng)計方法進(jìn)行了耕地質(zhì)量空間格局分析，如張金萍等結(jié)合最小二乘法（OLS）、Moran’s I指數(shù)及散點圖探索了基于GWR模型的縣域糧食單產(chǎn)的空間異質(zhì)性；同時，耕地質(zhì)量時間與空間的信息是精細(xì)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，如Makela-Kurtto開展1987-1998年間芬蘭耕地土壤監(jiān)測。而時空格局與變化的評價難點在于不同來源數(shù)據(jù)的空間化及不同尺度的結(jié)合與轉(zhuǎn)換。耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)來源有采樣點、調(diào)查、統(tǒng)計及遙感等，存在不同來源的匹配問題及歷史數(shù)據(jù)的獲取困難；耕地質(zhì)量空間分布存在尺度效應(yīng)，某一尺度的研究只能揭示該尺度下的空間結(jié)構(gòu)特征，多尺度結(jié)合才能更好地揭示客觀規(guī)律，由于時空復(fù)雜性，尺度轉(zhuǎn)換雖然方法較多但仍然是難點。

（3）耕地質(zhì)量影響機(jī)理研究。氣象、地形地貌、水文、土壤、植被及人類活動等多要素通過直接、間接、協(xié)同或拮抗作用影響耕地質(zhì)量及空間分異，不

同學(xué)者對此進(jìn)行了定性或定量的探索，如Mojiri等分析了土地利用變化及坡位對土壤質(zhì)量分布的影響。由于耕地質(zhì)量的多指標(biāo)性及影響因子的復(fù)雜性，很難建立耕地質(zhì)量與環(huán)境因子的定量關(guān)系，耕地質(zhì)量評價的規(guī)律性總結(jié)及外推演繹有待繼續(xù)發(fā)展。

2.3.3 地塊尺度上的耕地質(zhì)量機(jī)理分析

（1）作物與耕地質(zhì)量的匹配關(guān)系及作用機(jī)理研究，包括作物對耕地及環(huán)境的適宜性、耕地生產(chǎn)潛力與作物產(chǎn)量的關(guān)系、耕地土壤對作物的作用等。如王露等評估了木薯種植的自然適宜性，張月平等以地塊為單位采用耕地生產(chǎn)潛力確定了水稻的目標(biāo)產(chǎn)量，邱建軍等以玉米為例研究表明提高土壤有機(jī)碳含量能增加作物產(chǎn)量。根據(jù)作物匹配性及耕地生產(chǎn)潛力，可以得出具體耕地的適宜作物及測土配方量，避免盲目種植及施肥；而耕地對作物作用機(jī)理研究，可以為更好地提高產(chǎn)量、改善耕作條件提供依據(jù)。

（2）耕地質(zhì)量改良。不同學(xué)者針對具體的耕地質(zhì)量問題開展了改良的理論與實踐研究，如樊自立等針對新疆鹽漬化土提出合理開發(fā)利用地下水的耕地改良措施；楊盡開展了利用礦物改良土地整理新增耕地貧瘠土壤的研究；陳同斌團(tuán)隊研發(fā)了一整套利用植物修復(fù)污染土壤的方法，并發(fā)現(xiàn)和“馴化”了砷超富集植物蜈蚣草，均對提高耕地質(zhì)量做了很好的探索。

（3）農(nóng)業(yè)管理措施影響及敏感性指標(biāo)監(jiān)測。相較于其他土地利用類型，耕地受人為影響最大，施肥、輪作、灌溉、免耕、秸稈還田等影響土壤物理、化學(xué)、生物過程，如Dantas等研究表明耕作會降低土壤有機(jī)質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及增加水分滲透，Van Groenigen等用示蹤法評價了耕作措施以及秸稈覆蓋對土壤微生物碳利用效率的影響。耕地質(zhì)量變化并不直觀，可以通過土壤微生物、酶活性及土壤動物等敏感性指標(biāo)監(jiān)測，包括土壤有機(jī)質(zhì)分解、硝化、固氮及土壤呼吸、礦化、污染修復(fù)等，如Tahira等開展了基于化學(xué)及微生物健康的土壤質(zhì)量評價。總之，地塊尺度耕地質(zhì)量受人類活動的農(nóng)田管理顯著影響，其質(zhì)量變化可利用敏感性指標(biāo)監(jiān)測。

綜合以上三個尺度的耕地質(zhì)量評價工作可以看出：各個尺度上耕地質(zhì)量內(nèi)涵在逐步擴(kuò)大，評價目的及評價內(nèi)容趨于多樣化，但綜合性的評價較為缺乏；各個尺度評價結(jié)果雖然耕地規(guī)劃管理具有重要作用，但多是某一時間點的靜態(tài)評價；在耕地質(zhì)量評價過程中，形成了很多不同的標(biāo)準(zhǔn)、綱要、體系等，這給標(biāo)準(zhǔn)化評價提出了新的要求。

3 耕地質(zhì)量評價發(fā)展趨勢

耕地質(zhì)量評價是全面了解耕地資源狀況、實現(xiàn)人地互動的基礎(chǔ)。針對上文梳理的耕地質(zhì)量評價進(jìn)展與不足，筆者提出以下四個發(fā)展趨勢：隨著當(dāng)前全球變化及人類活動的影響加劇，耕地質(zhì)量評價重點會發(fā)生變化；評價視角將從單一的注重經(jīng)濟(jì)效益向生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會綜合評價發(fā)展；而精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)會逐步推動著耕地質(zhì)量動態(tài)變化監(jiān)測的發(fā)展；另外，GIS、RS的技術(shù)手段也在促進(jìn)耕地質(zhì)量評價的標(biāo)準(zhǔn)化（圖1）。

3.1 全球氣候變化及人類活動影響下的耕地質(zhì)量評價重點轉(zhuǎn)移

隨著全球二氧化碳等溫室氣體增加、氣溫升高以及極端天氣頻率增高，耕地的糧食安全保障、農(nóng)田土壤碳氮循環(huán)、系統(tǒng)抵御風(fēng)險能力、作物對環(huán)境適應(yīng)的機(jī)理性研究等正逐步成為現(xiàn)實且緊迫的研究內(nèi)容。同時，受各種社會經(jīng)濟(jì)因素的影響，如對耕地的高強(qiáng)度利用、優(yōu)質(zhì)耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、耕地破碎化、土壤污染等，都會不同程度地降低耕地質(zhì)量；而保護(hù)性耕作、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、占補平衡、土地復(fù)墾、土地整治等政策則會對耕地資源起到保護(hù)作用。因此，耕地質(zhì)量評價需重點關(guān)注由于氣候變化或人類活動引起的變化較大的指標(biāo)。這方面的例子有，胡曉濤選取了土地整理實施后引起變化的指標(biāo)，包括排水條件、灌溉設(shè)施、有效土層厚度等指標(biāo)評價了北京市大興區(qū)新增耕地質(zhì)量變化。

3.2 結(jié)合農(nóng)戶視角的耕地生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)效益及可持續(xù)性的綜合評價

由于耕地質(zhì)量變化的隱蔽性，耕地穩(wěn)定性及可持續(xù)性降低已對生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，如黃土高原和喀斯特地區(qū)約1/3的耕地水土流失，東北黑土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)40年內(nèi)下降30%~50%，華中及華東0.33億hm²（5億畝）耕地土壤鹽漬化及酸化等，故耕地質(zhì)量評價不能只基于傳統(tǒng)的自然生產(chǎn)力，應(yīng)綜合考慮生態(tài)安全及可持續(xù)性。但現(xiàn)有的耕地質(zhì)量評價多是單一目標(biāo)，只有少數(shù)案例嘗試了多目標(biāo)評價，如蔡運龍和霍雅勤用市場價格評估了耕地的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出價值、生態(tài)服務(wù)價值和社會保障價值等。

耕地質(zhì)量綜合評價可考慮結(jié)合農(nóng)戶認(rèn)知。基于長期的耕作經(jīng)驗，農(nóng)戶對于復(fù)雜的、難以全面定量化評價的耕地有一種理性及現(xiàn)實的評價，如肯尼亞Siaya地區(qū)的農(nóng)民選擇了作物產(chǎn)量、土壤耕性、土壤水分保持能力、土壤顏色、指示性動植物等作為鑒別耕地生產(chǎn)力的指標(biāo)。農(nóng)戶視角的認(rèn)知是獲得耕地質(zhì)量評價的一種快速、高效的手段，但最初多是從作物產(chǎn)量及利潤最大化角度，較少考慮耕地系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可持續(xù)性以及環(huán)境安全健康等。隨著近年來大城市郊區(qū)耕地生態(tài)旅游、觀光旅游發(fā)展，耕地的生態(tài)及社會價值開始貨幣化，在給農(nóng)戶帶來經(jīng)濟(jì)收益的同時也逐漸改變了他們對耕地質(zhì)量及功能的認(rèn)知。只有耕作主體農(nóng)戶的認(rèn)知改變了，才會在實踐中注重耕地的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及社會的綜合價值。故對耕地質(zhì)量的評價，需把科學(xué)研究與農(nóng)戶認(rèn)知結(jié)合，綜合考慮耕地現(xiàn)實生產(chǎn)力與系統(tǒng)的持續(xù)性，實現(xiàn)耕地資源的合理利用和適當(dāng)管理。

3.3 多尺度耕地質(zhì)量時空變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及檢測頻率確定

精細(xì)農(nóng)業(yè)是基于農(nóng)田時空信息的農(nóng)作管理來增加經(jīng)濟(jì)收入和減少環(huán)境影響的新型農(nóng)業(yè)模式。目前耕地質(zhì)量評價多是某一時間節(jié)點上的靜態(tài)評估，其評價成果僅適用于當(dāng)前，而很難把握不同時間下的動態(tài)變化和未來演化趨勢；在空間變化評價中主要是有關(guān)耕地空間分布格局的變化研究，有關(guān)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及過程變化的評價較少。隨著遙感及定位觀測技術(shù)的進(jìn)步，可以實時獲取和處理天、月、季節(jié)以及年際尺度上的耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)，有助于解釋氣候變化及人為活動影響下耕地質(zhì)量演化的過程及其機(jī)理，定量評估不同耕作行為與模式下耕地質(zhì)量的變化趨勢，構(gòu)建覆蓋面廣、多層次、多尺度、及時反饋的耕地質(zhì)量時空變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

確定指標(biāo)監(jiān)測頻率是耕地質(zhì)量時空變化動態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)。其中土壤特性的監(jiān)測頻率依據(jù)響應(yīng)時間（CRT），根據(jù)CRT值可知某一土壤性質(zhì)在多大時間尺度內(nèi)變化。如Varallyay等列出了土壤眾多的物理、化學(xué)、生物CRT值，其中CRT>10a的穩(wěn)定性指標(biāo)有土壤質(zhì)地、土體結(jié)構(gòu)、土壤層深度、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量、礦物組成等，CRT<10a的易變指標(biāo)有土壤水分、速效養(yǎng)分、pH、孔隙度等。對于耕地質(zhì)量動態(tài)評價，可根據(jù)各指標(biāo)的變化周期確定合適的監(jiān)測頻率，如穩(wěn)定性指標(biāo)可以減少測定的次數(shù)，而多考慮易變指標(biāo)。目前，耕地質(zhì)量監(jiān)測中研究較多的為土壤指標(biāo)，如土壤水分、鹽漬化、重金屬污染、土壤酶等，而社會經(jīng)濟(jì)因素、管理投入、氣候地形等的監(jiān)測頻率還未有研究。如監(jiān)測頻率過低，耕地質(zhì)量變化部分信息會被掩蓋；而監(jiān)測頻率過高，又會造成人力、物力的浪費及數(shù)據(jù)冗余；故根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)變化的周期確定監(jiān)測頻率是一種合理且高效的方法。

3.4 基于GIS、RS 的耕地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化評價

隨著耕地質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)多源化、方法定量化，統(tǒng)一的評價體系是當(dāng)前評價中需要解決的最主要問題。國外已經(jīng)形成兩套統(tǒng)一的評價指標(biāo)體系，包括以世界銀行LQIs項目為代表的幾個農(nóng)業(yè)生態(tài)帶的評價和針對土地退化問題的評價。目前我們國家的農(nóng)業(yè)部、國土資源部、環(huán)境保護(hù)部等管理部門也建立了基于不同目的的評價標(biāo)準(zhǔn)，但不同部門標(biāo)準(zhǔn)不同，帶來重疊和重復(fù)評價，結(jié)果可比性差。建立國家尺度統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，考慮區(qū)域尺度的差異性，并結(jié)合GIS、RS技術(shù)，將能在很大程度上推動評價的定量化、自動化和智能化。

GIS作為地理學(xué)研究的重要平臺，為標(biāo)準(zhǔn)化評價的數(shù)據(jù)銜接、復(fù)雜運算、時空分析提供了基礎(chǔ)，如聶艷等基于GIS和模糊物元聚類開展了耕地質(zhì)量評價，Reshmidevi等的基于GIS進(jìn)行了土地可持續(xù)性評價，趙建軍等利用AHP和GIS結(jié)合的吉林省耕地質(zhì)量評價等。利用GIS技術(shù)開展面向?qū)ο蟮目臻g分析與評價，提高了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性、時效性和直觀性；且隨著網(wǎng)絡(luò)GIS的發(fā)展，耕地質(zhì)量空間動態(tài)變化與監(jiān)測可以及時向社會發(fā)布，為農(nóng)業(yè)規(guī)劃及管理部門提供依據(jù)，促進(jìn)耕地可持續(xù)發(fā)展。遙感技術(shù)用于耕地質(zhì)量評價，能頻繁而持久地提供地表面狀信息，而且可以在長時間尺度上對耕地質(zhì)量的動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測。目前有研究用多光譜影像（如TM、SPOT、BJ-1、CBERS）、高光譜影像（如MODIS、HJ、Hyperion）及微波（雷達(dá)、微波輻射計、微波散射計）探索了耕地質(zhì)量不同指標(biāo)的反演，包括土壤全氮、速效K、pH、土壤水分、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤顆粒組成等。

遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用于耕地質(zhì)量評價有其優(yōu)劣勢。在反演尺度上，遙感以柵格為單元，可以大尺度地面向?qū)ο蠓囱荩珪涯承┬畔⑵骄?，難以反映細(xì)節(jié)，其中混合象元分解是目前研究的難點。在反演精度上，多光譜是在幾個離散的波段上獲取信息，其方法簡單易行，但很大程度上過濾了許多光譜反射特征，定量反演精度較低；高光譜遙感有波段多、光譜分辨率高的優(yōu)點，但存在波段間影響大、操作復(fù)雜的問題，使得部分指標(biāo)反演精度較低；微波的突出優(yōu)勢是可以穿透土層，獲得地表以下的細(xì)節(jié)特征。不同類型的遙感數(shù)據(jù)為耕地質(zhì)量評價及動態(tài)變化提供數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語       

耕地質(zhì)量評價在土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)、地學(xué)、生態(tài)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的支撐下，形成了較為完整的研究框架。本文從內(nèi)涵界定、方法歸納以及不同尺度的應(yīng)用進(jìn)行了梳理和綜述，并針對性地提出了四個主要發(fā)展方向。面對當(dāng)前我國糧食安全與撂荒嚴(yán)重的矛盾、耕地保護(hù)與“占優(yōu)補劣”的矛盾、環(huán)境健康可持續(xù)與追求經(jīng)濟(jì)收益的矛盾，開展針對新問題的耕地質(zhì)量評價工作也成為必然。因此，利用基本數(shù)據(jù)庫、遙感信息及實時觀測技術(shù)建立起標(biāo)準(zhǔn)化的耕地質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實時查清耕地質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、可持續(xù)性指標(biāo)的現(xiàn)狀，并重點關(guān)注時空變化較大的指標(biāo)，以達(dá)到即時服務(wù)于農(nóng)業(yè)經(jīng)營，這將是今后我國耕地質(zhì)量評價的發(fā)展方向。

結(jié)語

共同進(jìn)步 <。)#)))≦

文章發(fā)表于《資源科學(xué)》2015年第2期。歡迎在留言區(qū)表達(dá)您的觀點，供我們學(xué)習(xí)，有學(xué)術(shù)上的意見可以反饋給作者或與其他專家一起討論。