海河冲积平原区耕地综合产能核算及其分区利用.pdf

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1、第31卷 第4期 2009年4月2009，31（4）：598-603Resources ScienceVol.31，No.4 Apr.，2009http:/文章编号：1007-7588（2009）04-0598-06海河冲积平原区耕地综合产能核算及其分区利用刘玉1，2，刘彦随1，薛剑3，许皞4（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.国土资源部土地整理中心，北京100035；4.河北农业大学资源与环境科学学院，保定 071001）摘 要：农用地分等成果为耕地综合产能核算提供了新思路，为耕地整理质量评价提供新方法。以海河冲积平原区为例，

2、基于农用地分等成果，通过抽样补充调查，依据自然等指数与理论抽样样点构建理论产能核算模型，利用等指数与可实现抽样样点构建了可实现产能核算模型，结合近3 年（2003年2005年）的粮食实际产量，并进行了综合产能核算。结果表明：全区耕地理论产能为2970104t，可实现产能为2260104t，远高于近3年1430104t的年均粮食实际产量，表明目前海河冲积平原区粮食安全的耕地资源保障程度较高。通过分析耕地综合产能、利用强度及其增产潜力，将研究区耕地利用划分为核心保护区、优化提升区和重点整理区，并提出相应的利用对策。关键词：理论单产；耕地综合产能；耕地分区利用；海河冲积平原区1引言随着人口持续增长、

3、农业结构调整和城市化快速发展，我国耕地资源保护和国家粮食安全保障已上升为一个紧迫的重大战略问题1。从中长期发展战略来看，粮食安全的核心在于建立可持续的粮食生产要素保障体系，保障粮食安全的重点也应从产量安全逐步转向能力安全23。耕地综合产能是我国粮食安全的保障基础，立足于我国已开展的农用地分等研究成果，核算耕地综合产能，对于确保国家粮食安全和全面促进经济社会的可持续发展具有重要现实意义4。目前关于耕地生产能力的研究大多是采用机制法，但对于不同的研究区，机制法中的模型参数需做相应调整，而我国目前缺少相应的参数，计算结果的实证性有待进一步商榷56。研究尺度上，目前大多数是从全国尺度分析中国粮食安全状

4、况以及粮食生产的时序变化、动因及空间布局，以县域为单元的中小尺度粮食生产能力、增产潜力及其布局研究较少78。此外，已经有学者利用作物审定品种的区试产量计算耕地的粮食生产能力，重点考虑了全国不同区域气候条件和农田投入管理水平的影响，但未充分考虑耕地质量的限制9。本文针对海河冲积平原区的耕地资源状况与利用问题，基于农用地分等数据计算理论产能、可实现产能和实际产能，分析其耕地利用强度和增产潜力，进而确定耕地分区利用的方案。2研究区概况与研究方法2.1 研究区概况海河冲积平原区位于太行山山麓平原以东，滨海平原以西，是我国著名粮食主产区黄淮海平原的重要组成部分，包括廊坊、沧州、衡水、邢台、邯郸所属的49

5、个县（市、区）。该区地处暖温带，光、热资源丰富，可种植多种农作物，一年两熟或两年三熟。由于受季风气候和低洼冲积、海积平原等条件的影响，农业生产中春旱、夏涝的问题比较突出，盐渍化危害严重10，目前中低产田的面积仍占到70%以上，是东部沿海地区具有较大增产潜力的粮食主产区域。近些年来，在快速工业化、城镇化驱动，以及农业结构战略性调整的影响下，加强耕地保护和建设，稳定粮食生产正经受着巨大的挑战11。因此，深入开展耕地综合产能、耕地利用强度及其增产潜力的研究，掌握区域耕地综合产能及其增产潜力的分收稿日期：2008-09-15；修订日期：2008-12-16基金项目：国家自然科学基金重点项目（编号：40

6、635029）；中国科学院知识创新工程重大项目（编号：KSCX-YW-09）。作者简介：刘玉，男，河北石家庄人，博士生，研究方向为土地利用、区域农业与农村发展。E-mail:通讯作者：刘彦随，E-mail:2009年4月刘玉等：海河冲积平原区耕地综合产能核算及其分区利用http:/布规律，划定不同类型的耕地利用区，并提出耕地分区利用的战略导向，可直接为政府制定粮食安全规划与政策、实施耕地保护战略提供科学依据。2.2 数据来源研究数据主要来源于为农用地分等项目研究所建立的河北省海河冲积平原区农用地资源数据库，共包括2500个分等单元。数据库中属性数据全部为dbf 文件格式，图形数据全部是MapG

7、IS格式。本文采用ArcVIEW3.3对数据库进行转换形成研究的基础数据。耕地面积数据来源于2004年土地利用现状变更调查数据，社会经济数据来源于2003年2005年的 河北省国民经济统计年鉴。借助统计软件SPSS，将耕地利用数据、农业投入与产出等数据进行处理，建成河北省农业经济统计数据库。同时，使用了通过野外调查和查询获得的研究区试验田部分产量数据。2.3 研究方法耕地综合产能是指在一定地域、一定时期和一定经济、社会、技术条件下所形成的耕地产出能力，形式上可以用单产和总产来表示，包括了理论产能、可实现产能和实际产能3个层次。2.3.1耕地理论产能核算参照 农用地分等规程，标准样地是指在一定的

8、栽培管理技术条件下，该区域内农作物产量水平最高的若干农用地分等定级单元。通常，标准地块的农业生产条件最好，它们在本区域所处位置的气候、地形地貌、土壤、灌溉与排水等条件的综合特征最优。因此标准样地的产量可作为当地目前最高产量。理论产能体现粮食生产的远景潜在生产能力，由技术条件决定。样点的选取依据分布均匀兼顾自然质量的原则，来源于试验田数据和标准样地数据。通过补充调查指定作物审定品种的区域试验单产，将其视作理论单产的样本值，计算自然质量等指数，对样点重新分等，建立理论样本值和相应的自然质量等指数的函数关系12，计算公式为：（1）式中表示样本地块指定作物理论单产；Ri表示样本地块新的自然质量等指数；

9、a，b 表示回归系数值。将各分等单元的自然质量等指数代入方程得出理论单产，汇总求得理论总产。2.3.2 耕地可实现产能核算 可实现产能体现农业粮食生产的近期目标，由当地利用与管理水平决定。利用等指数既与耕地自然条件有关，也与当地人们对土地的投入和管理水平有关，体现了现实的作物生产潜力水平。可实现产能样点依据分布均匀兼顾指数区间的原则，选取自然质量条件一致情况下利用等较高的分等单元，将35年最高产量作为样点可实现单产，建立抽样单元可实现单产与相应利用等指数的函数关系，计算公式为：（2）式中表示抽样单元指定作物可实现单产；Yi表示抽样单元利用等指数；c，d表示回归系数值。将各分等单元的利用等指数代

10、入方程得到可实现单产，汇总求得可实现总产。2.3.3 耕地实际产能核算 耕地实际产能是指目前实际得到的产量。核算数据来源于农业统计部门对作物产量的统计调查。考虑到不同种类粮食作物的营养价值不同，为了与理论产能进行比较，在计算时把统计数据中的粮食产量转化为标准粮。在粮食产量转化时采用研究区内各县农作物近3年（2003年2005年）产量的算术平均值，按照 农用地分等规程 中的折算系数进行计算。2.3.4耕地利用潜力和利用强度 县（市）理论产能利用强度等于县（市）可实现单产与理论单产的比值，可实现产能利用强度等于实际单产与可实现单产的比值。理论潜力数量上等于理论单产与可实现单产的差值，可实现潜力等于

11、可实现单产与实际单产的差值。3结果分析2005 年海河冲积平原区的耕地理论产能为2970104t，可实现产能2260104t，实际产能1430104t。全区耕地的平均理论单产1 2125kg/hm2，可实现单产9220kg/hm2，实际单产6105 kg/hm2，单位面积耕地的远期增产潜力2905kg/hm2，近期增产潜力3115kg/hm2，粮食生产能力的开发率约50%。3.1 耕地综合产能状况分析耕地理论产能重点考虑了气候条件、耕地质量（尤其是土壤质量）对产能的影响。经计算，海河冲积平原区耕地理论单产在（49052 2284）kg/hm2之间，其空间变化的规律明显，从东北向西南递增。永清、

12、安次的耕地理论单产低，大部分单元低于1 1519 kg/hm2，由此向西向南，总体呈上升趋势；深州、安平、武强、武邑等县的理论单产高，大部分单元高于1 8439 kg/hm2。海河冲积平原由西南向东北599第31卷 第4期资 源 科 学http:/倾斜，地势低平，地面排水不畅，汛期易积水成灾，地下水普遍有咸水层，土地盐化面积大，土壤有机质含量低，旱、涝、盐碱是该地区农业生产的主要限制因子，理论单产的变化趋势与这种地势分布近似一致。耕地理论总产与耕地面积、理论单产水平有关。理论总产的县域差异较大，孟村县最低，仅为26104t，而沧县最高，为115104t，后者是前者的4.5倍。耕地理论总产能与各

13、县的耕地面积进行回归的拟合度较高（R2=0.95），表明各县的理论总产与耕地面积呈高度正相关，也表明了该区域内各县耕地质量相差不大，保护一定面积的耕地是确保粮食理论产能和粮食安全的必要条件。可实现单产与理论单产的空间分布趋势基本一致，即理论单产高则实现单产也高。可实现单产介于（34211 5856）kg/hm2，其中1 1432kg/hm2的单元主要分布在深州、桃城、安平、武强、武邑等县（市）。近年来，海河冲积平原区通过疏通河道、修渠筑库，特别是通过疏通以海河为主的骨干排水工程及一系列田间工程，通过平整土地，植树造林，人工种植绿肥、牧草，广泛开采深、中、浅地下淡水灌溉等一系列综合治理工作，洪涝

14、灾害得到基本控制，粮食产量有很大提高。可实现总产较大的县主要分布于沧县、深州、景县等，总产均大于60104t。实际单产从东北向西南呈带状分布，总体趋势是：黄骅、海兴、青县、安次南皮、东光、泊头、沧县、河间武邑、武强、阜城、饶阳、冀州市、景县，依次逐渐升高，然后南宫、巨鹿、平乡、广宗、威县开始降低，此后再沿西南方向继续升高。经计算，实际单产与理论单产的相关系数较低（仅为0.42），说明耕地实际单产除了与自然质量有关外，还与人们的经营管理水平有关。对于实际总产，海兴县最低，仅为 8.5104t，而大名县最高，为65.6104t。通过耕地实际总产能与各县的耕地面积作回归曲线，拟合度较低（R2=0.5

15、5），说明各县的实际总产与耕地面积的相关性不高，各县的农业投入管理上存在较大差异。3.2 耕地增产潜力与利用强度差异理论产能利用强度能够反映当地在正常年份，政策、投入水平最佳的条件下，由技术水平决定的土地利用程度；理论潜力为理论单产与可实现单产的差值，表征远景增产潜力。经计算，吴桥、鸡泽、馆陶的利用强度超过0.90，由于劳动力、资金、技术3要素投入的相互替代作用较强，农业生产有着较好的基础和较高的集约化水平，土地开发程度较高；献县、威县、桃城、盐山利用强度低，低于0.60。可实现产能利用强度反映了由政策、投入水平等因素决定的土地利用程度，可实现潜力表征近期增产潜力。盐山、文安和献县的耕地可实现

16、产能利用强度较高，分别为0.92、0.95和0.97，可实现实潜力为 560kg/hm2、425kg/hm2和 197kg/hm2，当地投入水平较高，技术指导水平较高，生产资料投入的利用率较好；吴桥、安新、大城和安次的利用强度在0.50左右，安新的可实现增产潜力达5354 kg/hm2，这些县的农田基础设施不健全、投入水平较低、要素投入匹配不合理、常规技术普及应用率不高，田间管理水平不到位，因而限制了其生产能力的发挥，加之近些年北方干旱少雨，许多地区不能够满足作物的水分需求，是导致其耕地可实现产能利用强度偏低的主要原因。3.3 耕地优化利用分区基于对耕地综合产能、利用强度和增产潜力的定量分析，

17、面向加强耕地保育、提升耕地质量和建设国家商品粮基地的战略需求，进一步采用SPSS11.5软件，对海河冲积平原区耕地进行聚类分析，将该区域耕地利用划分为3种类型（表1）。根据综合产能水平与增产潜力，将这3种类型依次命名为核心保护区、优化提升区和重点整理区（图1）。（1）核心保护区。是指耕地综合产能水平高，近期增产潜力较小的地区，包括深州、大名、宁晋等17个县。耕地面积为83.9104hm2，占区域耕地总面积的34%；理论总产能为1090104t，占区域总产能的37%；可实现总产能为900104t，占区域总产能的40%；实际总产能为630104t，占区域实际总产能的42%。该区域各县耕地集中连片、

18、质量优、综合生产能力高，具有明显的资源禀赋优势，是海河冲积平原区粮食生产的高产稳产区。耕地利用的战略导向是：重点加强耕地保护与高标准基本农田建设；注重用养结合，不断提高耕地质量；充分利用区域自然和社会经济条件，发展规模化现代高效生态农核心保护区优化提升区重点整理区理论单产1 23951 36581 06631 25171 06681 3376实际单产52401 01843865800437797875近期增产潜力42533311152356224174943表1 海河冲积平原区耕地利用分区Table 1 Utilization division of cultivated land in th

19、ealluvial plain area of Haihe River（kg/hm2）6002009年4月刘玉等：海河冲积平原区耕地综合产能核算及其分区利用http:/业；限制各项建设占用耕地，实施严格的耕地“占补平衡”。（2）优化提升区。是指耕地综合产能水平较高，通过实施水土资源优化配置措施，在近期可实现一定增产潜力的地区，包括安次、安新、霸州、泊头等16个县。耕地理论单产为1 3002 kg/hm2，表明耕地理论产能水平较高，远期增长潜力较大；可实现单产和实际单产在海河冲积平原区处于中等水平。耕地优化利用的战略导向是：遵循发挥比较优势，优化资源配置的原则，推进疏通河道、修渠筑库，平整土地工

20、程建设；加大农业生产投入力度，提升耕地综合生产能力；在种植业结构上，应适当降低复种指数，压缩冬小麦播种面积，扩大耐盐碱、耗水少的棉花作物，以及豆科、苜蓿等养地作物，大力发展牧草、绿肥及合理轮作倒茬，促使耕地资源的质量保育及其可持续利用。（3）重点整理区。是指耕地综合产能水平较低，通过实施土地整理与改造工程，在近期耕地增产潜力有望大幅度提高的地区，主要集中在冀中南冲积平原区，包括沧县、大城、东光、河间、鸡泽等16个县。该区域耕地面积为86.4104hm2，占区域耕地总面积的35%；平均理论单产为1 2992kg/hm2；可实现单产为7717kg/hm2，实际单产为4665kg/hm2。该区土层深

21、厚，表土质地以壤质土为主，地形平坦，坡度小，灌溉、交通和田块状况一般，水资源量一般。耕地的实际产出能力低，但近期增产潜力大，通过政策调整、加大农业投入，可以有效提高耕地的实际产出能力。耕地优化利用的战略导向是：切实加强土地整理、中低产田改造力度，耕地整理应坚持以市场为导向、挖掘增产潜力为目标，建设高标准农田；在提高耕地利用集约化水平和提高规模经营的前提下，推进“三集中”土地整理模式，增加耕地面积；结合区域农业结构战略性调整和新农村建设生产发展的要求，优化土地利用结构，改善农业生产基础条件，不断提高耕地产出水平。4 结论与讨论（1）依据农用地分等成果，完成了海河冲积平原区耕地理论产能、可实现产能

22、和实际产能的核算。理论产能是目前技术条件下的目标单产，可实现产能是当前利用水平较高的单产，对于研究我国的粮食保障能力与中低产田增产潜力具有现实意义。（2）河北省海河冲积平原区的理论产能为2970104t，可实现产能为 2260104t，实际产能为 1430104t；全区耕地的平均理论单产为1 2125kg/hm2，平均实际单产为 6105kg/hm2，单位耕地的增产潜力为6020kg/hm2，粮食生产能力的开发率约为50%。（3）通过对耕地综合产能、利用强度和增产潜力的评价分析，将海河冲积平原区的耕地划分为核心保护区、优化提升区和重点整理区等3种类型。其中，核心保护区应加强基本农田建设，严格限

23、制非农占用；优化提升区应按照发挥比较优势，优化资源配置的原则，提高耕地质量与粮食产量，保障粮食安全；重点整理区应该通过政策引导、增加投入和优化结构，提高耕地实际产出能力。（4）在建立理论单产模型时，所用数据来源于审定品种和标准样地数据，由于数据有限，样点较少，对于结果有一定影响；在核算实际产能过程中，指定作物可以利用折算系数换算成标准粮，对于其他作物采用了替代法，即利用本区域3年平均单产作为实际单产。因此，各种作物折算系数的确定仍有待于进一步探讨。图1 海河冲积平原区耕地利用分区Fig.1 Distribution of land utilization division in theallu

24、vial plain area of Haihe River601第31卷 第4期资 源 科 学http:/致谢：论文中综合产能核算的部分数据来自河北农业大学资环学院土地资源系，谨此致谢。参考文献（References）：1 刘彦随.保障我国土地资源安全若干战略思考J.中国科学院院刊，2006，21（5）:379384.LIU Yansui.Strategies to guarantee land resources safety in ChinaJ.Bulletin of the ChineseAcademy of Sciences，2006，21（5）:379384.2 赵烨，袁顺全，郧文

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26、.The capacity of grain production onarable land in 2004 in ChinaJ.Resources Science，2006，28（3）:4451.4 李天杰，郧文聚，赵烨，等.土地质量、生产能力与粮食安全相关研究的现状及展望J.资源与产业，2006，8（1）:1923.LITianjie，YUN Wenju，ZHAO Ye，et al.Situation and prospects onland quality，land productivity and food securityJ.Resources&Industries，2006，8（

27、1）:1923.5 郑海霞，封志明，游松财.基于GIS的甘肃省农业生产潜力研究J.地理科学进展，2003，22（4）:400408.ZHENG Haixia，FENG Zhiming，YOU Songcai.A study on potential landproductivity based on GIS technology in Gansu ProvinceJ.Progress in Geography，2003，22（4）:400408.6 党安荣，阎守邕，吴宏歧.基于GIS的中国土地生产潜力研究J.生 态 学 报，2000，20（6）:910915.DANG Anrong，YANSh

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29、ural Resources，2002，17（3）:270275.8 李茂，张洪业.中国农用地和粮食生产力变化的省际差异研究J.资源科学，2003，25（3）:4956.LI Mao，ZHANG Hongye.Provincial difference in cultivated land and grain productivity inChinaJ.Resources Science，2003，25（3）:4956.9 张晋科，张凤荣，张琳，等.中国农用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）:22782285.ZHANGJinke，ZHANGFengro

30、ng，ZHANGLin，etal.Comparison between the potential grain productivity and theactual grain yield of cultivated lands in Mainland ChinaJ.Scientia Agricultura Sinica，2006，39（11）:22782285.10 许月卿.区域农用地动态变化及可持续利用评价J.地理科学进 展，2002，21（1）:3542.XU Yueqing.Dynamic change inarable land and evaluation of sustainab

31、le utilization of region J.Progress In Geography，2002，21（1）:3542.11Liu Yansui，Wang Lijuan，Long Hualou.Spatio-temporal analysisof land-use conversion in the eastern coastal China during19962005J.Journal of Geographical Sciences，2008，18（3）:274282.12崔永清，门明新，许皞，等.河北省不同耕作区综合产能空间分异规律J.农业工程学报，2008，24（5）:84

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33、barea UtilizationofCultivatedLandinA lluvialPlainA rea ofHaihe RiverLIU Yu1，2，LIU Yansui1，XUE Jian3，XU Hao4（1.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101，China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049，China;3.Land Consolidation and Re

34、habilitation Center,Ministry of Land and Resources,Beijing 100035，China；4.College of Resources and Environmental Sciences，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，China）Abstract:The potential grain productivity in China and the future changing tendency of itssupply-demand relations have arous

35、ed widespread concerns from domestic and internationaltheoretical researchers as well as policy makers.Industrialization and urbanization would increasethe demand for grain,but could reduce cultivated land and water resources,which wouldconsequently affect the supply of grain.To prevent cultivated l

36、and from diminishing and improvethe integrated productive capacity have become the rational choice for our grain developmentstrategy at the beginning of the new century.The results of agricultural land classification provide anew consideration to calculate the comprehensive production capacity of cu

37、ltivated land and a newapproach to evaluate the consolidation quality of cultivated land.Taking alluvial plain area ofHaihe river as an example,based on agricultural land classification and gradation results,weemployed supplementary sampling points,indices of natural quality and land use to construc

38、ttheoretical production capacity model,while using indices of natural quality and sampling points toconstruct realizable production capacity models.Comprehensive production capacity was obtainedfrom statistical data of actual grain yields of three years(20032005).The results showed thattheoretical a

39、nd realizable production capacity in this region were 29.7106ton and 22.6106tonrespectively,which were higher than the annual average yield of actual grain production,whichwas 14.3106ton.The large gap between theoretical and practical production capacity secured ahigh degree of cultivated land recou

40、rces for grain security at present.Through combined analysisof comprehensive production capacity,production growth potential and utilization intensity,wedivided the alluvial plain area of Haihe river into three regions:key protection region,optimizationregion and major consolidation region.The major

41、 consolidation areas are mainly in the alluvialplain area,the south centre of Hebei.Restricted by irrigation condition and infrastructure offarmland management capacity,the practical grain production is low,but there is a great potential.Sub-area utilization of cultivated land provides scientific ba

42、sis for land consolidation planning,thesetting of land consolidation projects and its implementation.So it is of great realistic meanings tostabilize agricultural production and ensure food security.Key words:Theoretical productivity；Integrated productive capacity of cultivated land；Utilizationdivision of cultivated land；Alluvial plain area of Haihe River603