基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建.docx

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1、第 30 卷 第 20 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.20 268 2014 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct. 2014 土地整理工程 基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建 陈 丽 1,2，郝晋珉 1,2 ，艾 东 1,2，朱传民 1,3，周 宁 1,2，洪舒蔓 1,2 （ 1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193； 2. 国土资源部农用地质量与监控重点实验室，北京 100193； 3. 东华理工大学地球科学学院，南昌 330013）

2、摘 要： 研究粮食产量与耕地产能间的关系以及区域差异，对于挖掘区域增产潜力，提高耕地资源利用效率，实 现区域均衡增产，保障粮食安全战略具有重要意义。该文在农业生态区划法估算土地生产潜力基础上，提出基于 耕地质量新内涵的耕地质量修正的耕地产能核算方法。通过探讨耕地综合产能的概念体系，构建了反映粮食产量 与耕地产能关系的耕地综合量能指数模型，模型由耕地综合量能指数、耕地质量产能指数和耕地数量产能指数构 成。并以曲周县为例，对该模型进行了实证研究，曲周县耕地综合量能指数为 0.16，耕地质量产能指数为 0.31， 耕地数量产能指数为 0.99，耕地总体产出效率不高，粮食增产的潜力较大，耕地粮食生产平

3、均开发程度也不高， 但数量增加潜力较小。 关键词： 农业；区划；模型；耕地；耕地综合量能指数；耕地综合产能 doi： 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.20.033 中图分类号： F301.2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1002-6819(2014)-20-0268-09 陈 丽，郝晋珉，艾 东，等 . 基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建 J.农业工程学报， 2014， 30(20)： 268 276. Chen Li, Hao Jinmin, Ai Dong, et al. Comprehensive index model building

4、of cultivated land yield and productivity based on improved agro-ecological zoning methodJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(20): 268 276. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 在当前人口、生态和发展的三向压力下，耕地 由于为人类提供了绝大多数必需的生产和生活资 料，其综合生产能力

5、的稳定和提升成为中国粮食安 全、社会稳定和经济可持续发展的根本保障。然而 伴随粮食生产总量连续 10 a 的弧线上扬，中国粮食 生产格局却发生了巨大变化，总体上呈现北进中移 态势 1，与单位耕地的产能从东南向西北递减正相 反 2，这一方面是由于东南沿海经济社会快速发展 下，耕地的数量正在不断减少，另一方面也说明中 国产能高的地区其资源优势没有得到充分发挥，产 出效率有待提高。事实上粮食安全战略的核心并不 在于每年粮食产量增加多少，而在于确保足够的粮 食生产能力 3。当前，大量研究重点关注了粮食产 量的时空变化 4-5、生产效率 6，粮食产量变化影响 因素 7，耕地产能核算模型、方法及基于农用地

6、分 收稿日期： 2014-04-09 修订日期： 2014-10-13 基金项目：国土资源部公益项目（ 201311002-01） 作者简介：陈 丽，女，山东聊城人，博士，研究方向为土地信息技术、 土地利用规划。北京 中国农业大学资源与环境学院， 100193。 Email： 通信作者：郝晋珉，男，山西太谷人，教授，博士生导师，研究方向 为土地利用规划、区域规划。北京 中国农业大学资源与环境学 院， 100193。 Email： 等的不同区域产能核算实例研究 8-10等相关领域， 将粮食产量与耕地产能联系起来的研究并不多。通 过构建耕地综合量能指数模型，研究粮食产量与耕 地产能间的关系以及

7、区域差异，对于挖掘区域增产 潜力，提高耕地资源利用效率，实现区域均衡增产， 保障粮食安全战略具有重要意义。 研究粮食产量与耕地产能的关系，关键是要弄 清什么是耕地综合产能。目前，耕地产能与耕地综 合产能在表述耕地的粮食单产和总产能力上没有 明确区分，存在交叉使用。耕地产能更多时候可能 强调的是耕地单产能力 11，耕地综合产能强调各生 产要素特别是长期要素投入形成的当前区域耕地 数量下的粮食生产能力 8,12。保障粮食安全是一个 中宏观尺度上的课题，从国家或区域层面上，耕地 综合生产能力实力的体现，除了要有稳定的耕地质 量，具备一定规模的耕地数量，拥有较多的数量潜 力也同样重要。因此，笔者认为耕

8、地综合产能 （ cultivated land comprehensive productivity ， CLCP），也就是耕地综合生产能力，是指一定区 域耕地资源在一定时期的经济技术条件下，耕地数 量潜力充分挖掘，耕地质量要素充分发挥所达到的 最大可持续性粮食生产能力。基于此，本文将耕地 粮食单产能力看作耕地质量产能，对区域耕地综合 产能大小起重要作用的耕地数量状况看作是耕地 f 第 20 期 陈 丽等：基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建 269 数量产能，那么，耕地综合产能就应是耕地质量产 能与耕地数量产能的组合。为了便于农用地资源管 理的需要，不同学者将耕地或农用地的产能划

9、分为 理论产能、可实现产能和实际产能，或是从光合、 光温、气候、土地等多层次评定耕地产能 9,13-14。 本文提出的耕地综合产能实际也是一种理论产能， 代表了耕地本身的自然生产能力。 1 耕地综合产能核算模型与方法 耕地综合产能估算常用方法有传统机制法、农业 生态区划法（ agro-ecological zoning， AEZ）、定位实 验法、遥感估产法、基于农用地分等和农业统计的产 能核算方法等 11,15。 AEZ 是在传统机制法的基础上， 通过逐级对影响作物产量形成的光、温、水、土等因 素进行修正 16，估算土地生产潜力的方法。该方法由 于对标准化作物生长模型进行了环境要素的修正和 匹

10、配，因此非常适合于进行区域、国家和全球尺度上 的作物生产力评估 17，经过模型参数的不断校正和改 进，现已被广泛用于中国、尼日利亚、泰国、菲律宾 等国 18-19。目前 AEZ 法在中国全国 20、区域 21-22、 农作区 23、县域 16等不同尺度的土地生产潜力、作物 改变了耕地质量，提高了耕地粮食生产能力，也已 经成为一种人工控制下的耕地质量构成要素。因 此，无论是构成耕地自然特性的自然要素，还是长 期固化于土地之上的人工要素，只要有助于耕地进 行可持续粮食生产，都应纳入耕地质量的构成要 素。从耕地系统的角度出发，新形势下耕地质量不 仅表现为构成土地综合体诸要素的综合生产能力， 还应表现

11、为耕地对新技术、新装备、新型生产模式 和现代管理的适应能力和服务能力 27。 1.2 耕地质量修正因素指标体系 以估算耕地综合产能为目的研究耕地质量评 价指标体系，必然要在耕地质量与其粮食生产能力 耦合关系下建立。通过对已有耕地质量评价指标和 影响粮食生产因素的研究 4,7,28-31，笔者在耕地质量 新内涵的基础上，建立了修正指标体系。耕地质量 修正因素分自然要素和人工要素，自然要素主要包 括土壤条件、地形地貌等 23 项指标，人工要素包 括灌溉保证率、排水条件等 6 项指标，详见表 1。 表 1 耕地质量修正因素指标体系 Table 1 Indicator system of modify

12、 factors of cultivated land quality 生产能力以及人口承载力研究方面，得到了广泛应 用。 2001 年中国开展的农用地分等，其研究思路也借 鉴 AEZ 法 8。本文在耕地综合产能的概念下，提出基 于耕地质量修正改进 AEZ 法来核算耕地综合产能。 1.1 耕地质量新内涵 随着科技和社会发展，人们对耕地质量的认识 目标层 Target layer 自然要素 Nature factors 因素评价层 Factor evaluation layer 土壤条件 指标 Indicators 土壤质地、土层厚度、土体构型、地表岩石露 头状况、土壤中砾石含量、耕层有机质、全

13、氮、 有效磷、速效钾、微量元素、土壤 pH 值、盐 碱化、障碍层类型、障碍层厚度、障碍层埋深、 土壤污染、土壤侵蚀风险 也不断发生变化。由以土壤肥力反映耕地质量，到 地形地貌 海拔、坡度、坡向、坡型、地形部位、微地貌 以土壤、气候、地质地貌、水文和生物等构成土地 综合体诸要素的综合生产能力来衡量，耕地的质量 人工要素 Artificial factors 田间工程 状况 灌溉保证 率、排 水 条件、道 路通达 度 、田间道 路状况、机械化配套状况、耕地破碎化 构成从单一要素扩展到多种自然因素。联合国粮农 组织（ Food and Agriculture Organization， FAO）关

14、于土地的认识中多次指出土地 “包括 过去和现在人 类活动的结果 ”，土地的质量指满足土地利用方式 适宜性或持续性的土地综合属性，以及土地满足特 定需求 24，现今和将来均能维持和有效发挥某种功 能的能力 25。耕地作为专门进行农业生产的土地， 受人类活动影响显著。人类作用于耕地的活动，不 但生产出了农产品，而且对耕地质量产生了重要影 响。在当前现代农业、精细化农业发展下，耕地质 1.3 基于改进 AEZ 的耕地综合产能核算模型与方法 AEZ 模型构建了农业生产和与之相关的气候、 土壤、地形条件等特性之间的一个标准框架。基于 此研究框架，本文在耕地综合产能的概念下，提出 基于耕地质量修正改进 A

15、EZ 法核算耕地综合产能 的模型框架（如图 1 所示）。 通过式（ 1）和式（ 2）进行耕地质量产能（通 常称作耕地生产潜力）的计算，目前根据作物能量 转化及物质形成估算光、温、水生产潜力的方法很 多，本处不再详述。 量已经成为自然、社会、经济与技术进步综合影响 的结果 26。沟渠、水井等灌排工程设施，对旱涝常 Y Y3 f (q) Y2 f (w) f (q) Y1 f (t) f (w) f (q) （ 1） 发区的耕地质量提升起到关键作用，被看作是耕地 质量的构成要素已得到普遍认可。大棚、育苗工厂、 机械化设施的配套服务站等长期固化在土地上，通 过现代技术弥补光、温不足，甚至改变耕种制度

16、， 同通过修建灌排设施调节耕地供水能力一样，长期 式中： Y1 为光合生产潜力， kg/hm2； f(t)为对光合生 产潜力的温度修正函数； Y2 为光温生产潜力， kg/hm2； f(w)为对光温生产潜力的水分修正函数； Y3 为气候生产潜力， kg/hm2； (q)为对气候生产潜力 的耕地质量修正函数； Y 为耕地质量产能， kg/hm2。 f (q) Ai i 100 CLYPCI （ 7） CLCP Y N /107 Yj Nj Y N2 107 （ 3） Y Y（ 4） N1 N j CLQLPI （ 8） 270 农业工程学报 2014 年 m i1 （ 2） 耕地综合产能核算研究

17、基础上，通过对粮食产量与 耕 地综合 产能 的比较 ，得 到耕地 综合 量能指 数值。 式中： Ai 为修正因素 i 的分值； i 为特尔斐法获得 的修正因素 i 权重； m 为修正因素的个数。 图 1 耕地综合产能（ CLCP）核算模型框架 Fig.1 Model framework of cultivated land comprehensive productivity(CLCP) calculation 耕地综合产能 =耕地质量产能 耕地数量产能， 其中耕地数量产能由实际耕地数量和潜在耕地数 量构成。潜在耕地数量的来源主要有老旧的园地、 荒草地、农用地整理和农村居民点的整治等，具体 计

18、算公式如下： n j1 n j N j j1 N1 n （ 5） j1 N N1 N2 （ 6） 式中： CLCP 为耕地综合产能，万 t； N1 为实际耕 并通过耕地综合量能指数这一综合性指标，对耕地 数量和质量进行两方向的分解，得到反映耕地质量 发挥和数量挖潜状况的耕地质量产能指数 （ cultivated land quality productivity index ， CLQLPI）和耕地数量产能指数（ cultivated land quantity productivity index， CLQNPI） 2 个单向性 指标。 2.2 模型计算方法 耕地综合量能指数 =区域粮食总产

19、量 /区域耕 地综合产能，用来衡量区域耕地粮食综合产出效 率，揭示整个区域现实粮食产量与耕地产能间的关 系。 CLYPCI 数值区间为（ 0， 1），数值越接近 1 说明该区域的整体耕地资源利用程度越高，剩余的 可 挖掘潜 力也 就越小 ，反 之则粮 食生 产潜力越大， 即： CLY CLCP 式中： CLYPCI 为耕地综合量能指数； CLY 为区域 粮食实际产量，万 t。 耕地质量产能指数 =区域粮食平均单产 /区域耕 地平均质量产能，用来衡量区域耕地资源的平均产 出效率， CLQLPI 数值区间为（ 0， 1），越趋近于 1 说明该区域耕地平均粮食生产能力开发程度越 高，反之，则越低，即

20、： X Y 式中： CLQLPI 为耕地质量产能指数； X 为区域粮 食平均单产， kg/hm2。 耕地数量产能指数 =区域耕地实际数量 /区域耕 地数量产能，用来衡量区域耕地数量的开发利用程 度， CLQNPI 数值区间为（ 0,1，越趋近于 1 说明 耕地数量增加潜力越小，等于 1 时耕地数量增加无 潜力可挖，即 地面积， hm2； N2 为潜在耕地面积， hm2； Yj 为第 j 个耕地单元的质量产能， kg/hm2； Nj 为第 j 个耕地 CLQNPI N1 N1 N2 （ 9） 单元的面积， hm2； Y 为区域耕地平均质量产能， kg/hm2； n 为区域耕地单元的个数； N 为

21、耕地数量 产能， hm2。 2 耕地综合量能指数模型构建 2.1 模型建立思路 耕地综合量能指数（ CLYPCI， cultivated land yield and produce capacity index）作为揭示区域实 际粮食产量与耕地产能相互关系的指标，本研究在 式中： CLQNPI 为耕地数量产能指数。 3 案例应用 3.1 研究区概况 曲周县位于河北省南部，邯郸市的东北部，气 候为暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温 13.0 ，年均降雨量 534.9 mm，降水主要集中在 7 9 月份，雨热同期，土地生产潜力大 。 境内河 流有支漳河、滏阳河和老沙河，大型排灌渠系 20 到每

22、个修正因素分值 Fbr fbd （ d b），然后求 取每个修正因素的平均值 Fb Fbr k ，最后计算 Fb D 2 （ 10） 1 第 20 期 陈 丽等：基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建 271 余条，总长度 266 km，为了保证该区域一年两季 （冬小麦和夏玉米）的粮食生产，打有灌溉水井 5 515 眼。 曲周县内辖 10 个乡（镇），总面积 676.68 km2， 见图 2。 2011 年末，全县总人口 45.9 万人，农业人 口 41.56 万人，占总人口的 90.54%。全县农用地面 积 5.63 万 hm2，耕地面积 5.29 万 hm2，分别占土地 总面积的

23、 83.19%和 78.16%。 全年粮食产量达到 40.8 万 t。 3.3.1 耕地质量修正因素及权重确定 曲周县地处冀南平原中部冲积平原地带，地势 平坦，冲积物厚达 400 500 m，经过上世纪盐渍化 改造已成为稳定粮食生产区。通过对曲周县耕地质 量状况调查，同时考虑到资料的可获得性，最终确 定耕地质量修正因素包括：土壤质地、土地构型、 耕层有机质、盐渍化、排水条件、灌溉保证率、道 路通达度和耕地破碎化。修正因素权重采用特尔斐 法确定。首先建立修正因素权重判断矩阵 mm，由 专家进行两两因素重要性评比打分 fbd，通过汇总得 m b1 k r1 修正因素的权重 b Fb m b1 。其

24、中， m 为修正因 图 2 研究区位置示意图 Fig.2 Location map of study area 3.2 数据来源 耕地综合产能核算的基础数据来自 2011 年曲 周县土地利用变更调查数据库、 2011 年曲周县耕地 质量等级成果补充完善数据库、 5 万曲周县水利 工程图、 2011 年曲周县水利普查机井分布资料；粮 食产量数据来自 2011 年曲周县统计年鉴。 3.3 关键因素的确定 曲周县耕地类型主要为水浇地和旱地，水浇地 占耕地比例约为 70%。近年来，曲周县大力开展了 农田水利建设，农业生产基本都有了灌溉保证。基 于此，曲周县耕地质量产能通过耕地质量修正光温 生产潜力获得

25、，而基于作物生长机理的作物光合生 产潜力、光温生产潜力本文不再进行研究，直接采 用农用地分等规程中确定的冬小麦和夏玉米的 光温生产潜力值。 素个数； b、 d 分别表示修正因素序号； r 为专家序 号； k 为专家个数。各项修正因素的权重值如表 2 所示。 3.3.2 耕地质量修正因素量化、分级 1）耕地破碎化因素量化 耕地破碎化量化和分级主要从地块的规模和 空间几何形状两方面考虑，地块规模越小、形状越 趋于不规则，地块越不利于机械化生产，同时，地 块中存在闲置面积的大小和可能性也都会增加。耕 地权属导致的破碎化此处暂不考虑。耕地规模和形 状对破碎化的贡献权重各为 0.5，根据高标准基本 农田

26、建设规范、土地整理开发项目规划设计规范以 及曲 周县产能 核 算单元大 小 ，确定耕 地 规模 （ S） 共分为 5 级，分别为 S 10 hm2， ）， S (10 hm2， 6.67 hm2， S (6.67 hm2， 3.33 hm2， S (3.33 hm2， 1 hm2， S (1 hm2， 0），各级的分值从 100 60 分依次递减。耕地地块的形状采用景观上的分数维 来描述和比较。 lg(P / 4) lg(A) 式中： D 为分数维； P 为斑块周长， m； A 为斑块 面积， m2。 D 值的理论范围为 1.0， 2.0），当 D 取 值 1.0 时，斑块形状为正方形， D

27、值越接近 2.0 形 状越复杂，一般情况下， D 值为 1.0 1.532。因此， 根据分数维的数值大小，将耕地地块形状的复杂状 况分为 4 级，分别为 D=1， D (1， 1.3， D (1.3， 1.5， D (1.5， 2)，各级的分值分别为 100、 90、 80、 60。 2 272 农业工程学报 2014 年 表 2 曲周县耕地质量修正因素量化、分级、分值及权重 Table 2 Quantification, classification, score and weight of modify factors of cultivated land quality in Quzho

28、u 因素 权重 类型 级别 分值 Factors Weight Type Grade Score 2 m 以下农村道路通达，为较差；无道路通达，为 差。分级界限下含上不含，各级分值见表 2。 其他指标的分级参照农用地分等规程确定。 3.3.3 潜在耕地数量的确定 表土质地 Surface soil texture 剖面构型 Profile pattern 土壤 有机质 Soil organic matter 盐渍化 程度 Degree of salinity 灌溉 保证率 Probability of irrigation 排水条件 Drainage condition 耕地破碎化 Culti

29、vated land fragmentation 道路 通达度 Road unobstructed degree 0.14 0.16 0.08 0.12 0.3 0.1 0.06 0.04 壤土 1 级 100 黏土 2 级 90 砂土 3 级 70 通体壤，壤 /黏 /壤 1 级 100 壤 /黏 /黏，壤 /砂 /壤，砂 /黏 /黏 2 级 90 黏 /砂 /黏，通体黏 3 级 80 砂 /黏 /砂 4 级 70 壤 /砂 /砂，浅位姜 5 级 60 黏 /砂 /砂 6 级 50 通体砂，通体砾 7 级 40 2.0 1 级 80 1.5 2.0 2 级 60 1.0 1.5 3 级 50

30、 0.6 1.0 4 级 40 0.6 5 级 20 无盐渍化 1 级 100 轻度（缺苗 2 3 成） 2 级 80 中度（缺苗 3 5 成） 3 级 60 重度（缺苗 5 成） 4 级 40 充分满足 1 级 100 基本满足 2 级 90 一般满足 3 级 70 无灌溉条件 4 级 30 一级健全 1 级 100 基本健全，丰水年短涝 1 2 d 2 级 90 一般，丰水年积水 2 3 d 3 级 70 常年涝 3 d，无排水系统 4 级 40 10 1 级 100 6.67 10 2 级 90 地块规模 / 3.33 6.67 3 级 80 hm2 1 3.33 4 级 70 1 5

31、级 60 1 1 级 100 1 1.3 2 级 90 地块形状 1.3 1.5 3 级 80 1.5 2.0 4 级 70 良好（农村道路宽度 3 m） 1 级 100 一般（农村道路宽度 2 3 m） 2 级 90 较差（农村道路宽度 2 m） 3 级 80 差（无农村道路） 4 级 70 潜在耕地数量的来源主要有老旧的园地、荒草 地，路渠及田坎整理，农村居民点整治等。经过调 查，曲周县老旧园地面积较小且分散，有些与耕地 间作，暂不定为潜在耕地资源。经测算，曲周县田 块路渠系数仅为 4.46%，也不列为潜在耕地资源。 曲周县潜在耕地数量主要由荒草地和农村居民点 整治潜力决定。由于曲周县地处

32、平原，土地利用率 较高，荒草地面积较小，且主要分布在村庄周边向 农田过度地带，综合考虑后潜在耕地数量只统计面 积大于 1 hm2 的荒草地 。 同时以村镇规划标准 （ GB50188 1993)、镇规划标准（ GB50188 2007） 中确定的人均居民点最高不超过 150 m2 规模为界， 将超标部分的 1/2 计入潜在耕地数量。 3.4 结果与分析 以曲周县 2011 年土地变更调查数据库中的旱 地和水浇地作为耕地质量产能 Y 测算单元，通过式 （ 1）、 式（ 2）、式 （ 3），计 算出 曲周县 耕地 综 合生产能力为 258.8 万 t，是曲周县小麦和玉米总产 量的 6.3 倍。通过

33、进一步计算得出曲周县 CLYPCI 为 0.16， CLQLPI 为 0.31， CLQNPI 为 0.99，结果 表明曲周县耕地利用程度不高，粮食总体增产的潜 力较大，耕地资源平均产出效率较低，但耕地数量 开发程度已经很高，数量增潜能力较小。随着曲周 社会经济的发展，耕地面积还有不断减少的趋势， 因此，靠增加耕地面积，增加粮食产量难以继续， 只能通过挖掘各项耕地质量要素的生产潜力，提升 耕地质量达到增产。 通过计算，曲周县各乡镇耕地综合产能值集中 在 10 40 万 t 之间，以 10 万 t 为产能间隔，将各 乡镇耕地综合产能划分为 30 万 t， 20 30 万 t 和 20 万 t 3

34、 个产能区间。各县以及各综合产能区 间内 CLYPCI、 CLQLPI、 CLQNPI 情况如表 3 所示。 全县总体来看，随着 CLCP 的减小， CLYPCI 值也 不断减小，曲周县粮食实际产出基本上与其耕地综 合生产能力成正比。第四疃镇的耕地综合生产能力 较高，但其粮食综合产出效率却较低， CLYPCI 值 表现异常，是 10 个乡镇中的最小值，说明该乡镇 2）道路通达度因素量化 道路通达度由道路级别和宽度共同确定，道路 通达度共分 4 级，公路和宽度大于 3 m 的农村道路 通达，为良好； 3 m 的农村道路能通达，为一般； 的耕地资源潜力没有得到充分利用，可能受农民耕 种意愿和行为的

35、影响。白寨乡和南里岳乡耕地综合 生产能力低于全县平均水平，但其 CLYPCI 确高于 县平均值 0.16，粮食综合产出效率较高，耕地资源 的整体利用程度较好。 第 20 期 陈 丽等：基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建 273 表 3 曲周县耕地综合产能（ CLCP）区间及各乡镇耕地综合量能指数（ CLYPCI）、 耕地质量产能指数（ CLQLPI）、耕地数量产能指数（ CLQNPI）值 Table 3 Interval of cultivated land comprehensive productivity in Quzhou and the value of cultiva

36、ted land yield and produce capacity index, cultivated land quality productivity index and cultivated land quantity productivity index in every town 耕地综合产能区间 CLCP interval 区域 Regions 耕地综合产能值 Value of CLCP/104 t 耕地综合量能指数值 Value of CLYPCI 耕地质量产能指数值 Value of CLQLPI 耕地数量产能指数值 Value of CLQNPI 第 1 区间 第 2 区

37、间 第 3 区间 侯村镇 36.99 0.18 0.32 0.99 安寨镇 35.55 0.18 0.30 0.99 第四疃镇 33.98 0.12 0.30 0.98 河南疃镇 29.89 0.15 0.31 0.99 白寨乡 25.31 0.19 0.31 0.99 曲周镇 24.27 0.14 0.32 0.99 槐桥乡 21.46 0.14 0.32 0.98 南里岳乡 21.24 0.18 0.30 0.99 依庄乡 15.66 0.13 0.34 1.00 大河道乡 14.47 0.13 0.31 0.98 此外，曲周县耕地质量产能指数和数量产能指 数均表现的比较均衡，各乡镇间差距

38、不大。 CLQLPI 在全县平均水平 0.31 上下波动，耕地平均粮食生产 能力开发程度相对较高的乡镇有 4 个，其中依庄乡 的平均粮食产出效率最高。各乡镇的 CLQNPI 基本 都集中 0.99 附近，上下起伏不超过 0.01，其中依庄 乡 CLQNPI 最大，耕地数量增潜能力几乎为零。但 乡镇间的 CLYPCI 差距相对较大，最高的是白寨乡， CLYPCI 为 0.19，最低的第四疃镇 CLYPCI 仅为 0.12。由于本次研究全县范围内均采用同样的耕作 制度和光温生产潜力，第四疃的耕地综合生产能力 大于白寨乡，第四疃镇耕地面积明显大于白寨乡， 但其粮食播种面积确正好相反，因此初步分析造成

39、 这一差距的原因主要是人为因素。 4 结论与讨论 1）从中宏 观研 究的尺度定义了粮食综合产能 的概念，提出耕地综合产能是耕地质量产能和数量 产能的组合。并基于此构建了耕地综合量能指数模 型 ,该模型由耕地质量产能指数和耕地数量产能指 数 2 个单向性指标，以及耕地综合量能指数这一综 合性指标构成，分别用来衡量区域耕地资源的平均 产出效率、耕地数量的开发利用程度和耕地粮食综 合产出效率，为研究粮食产量与耕地产能间的关系 以及区域差异提供了一种有效途径。 2）在耕地综合产能的概念下，提出基于耕地质 量修正核算综合产能的方法。将耕地质量构成要素 由自然要素，扩展为长期投入或固化于土地之上， 影响耕

40、地可持续粮食生产的人工要素和自然要素之 和。基于控制系统论提出耕地质量新内涵，对研究 耕地质量，提升耕地综合生产能力有重要意义。 3）以曲周 县为 例对改进农业生态区划法的耕 地综合量能指数模型进行验证，曲周县耕地综合产 能是粮食（小麦 +玉米）产量的 6.3 倍，耕地综合量 能指数、耕地质量产能指数和耕地数量产能指数分 别为 0.16、 0.31 和 0.99，粮食总体增产的潜力较大， 但耕地资源平均产出效率较低，耕地数量增潜能力 较小；全县总体来看，随着耕地综合产能的减小， 耕地综合量能指数值也不断减小，各乡镇粮食实际 产出基本上与其耕地综合生产能力成正比；曲周县 耕地质量产能指数和数量产

41、能指数均表现比较均 衡，各乡镇间平均粮食产出效率和耕地数量增潜能 力差距不大。 耕地综合量能指数模型是基于改进农业生态区 划法（ agro-ecological zoning， AEZ）构建的，因此， 该模型较适宜于大、中尺度下的粮食产量与耕地产 能关系研究。通过县域尺度下的模型应用研究发 现，该模型可以很好地分析该尺度下的粮食产出效 率和区域产出效率差异，而在区域、国家等更大尺 度上的模型应用，有待进一步研究。 参 考 文 献 1 刘彦随，王介勇，郭丽英 . 中国粮食生产与耕地变化的 时空动态 J. 中国农业科学， 2009， 42(12)： 4269 4274. Liu Yansui, W

42、ang Jieyong, Guo Liying. The spatial-temporal changes of grain production and arable land in ChinaJ. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(12): 4269 4274. (in Chinese with English abstract) 2 张晋科，张凤荣，张琳，等 . 中国耕地的粮食生产能力 与粮食产量对比研究 J. 中国农业科学， 2006， 39(11)： 2278 2285. Zhang Jinke, Zhang Fengrong, Zhang Lin, et al. Comparison between the potential grain productivity and the actual grain yield of cultivated lands in mainland 274 农业工程学报 2014 年 ChinaJ. Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(11): 2278 2285. (in Chinese with English abstract) 3 张凤荣，张晋科，张迪，等 . 1996 2004 年中国耕地的 粮食生产能力变化研究 J. 中国