1、生态环境 2006, 15(4): 866-871 http:/Ecology and Environment E-mail: 基金项目：国家科技部数字土壤与农田质量预警项目（2002DIA500032）；农业部耕地地力 调查与质量评价项目（2003-25 ）作者简介：鲁明星（1964），男，研究员，博士研究生，从事耕地质量与土壤肥料应用研究。Tel: +86-27-87391390 ；E-mail: *通讯作者， E-mail: 收稿日期：2006-04-30我国耕地地力评价研究进展鲁明星 1，2，贺立源 1*，吴礼树 11. 华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉 430070；2. 湖北
2、省土壤肥料工作站，湖北 武汉 430070摘要：耕地是农业生产最基本的资源，耕地地力的好坏直接影响到 农业生产的发展。随着我国 经济社会快速发展，耕地面积与质量变化对粮食安全构成了严峻挑战，受到社会各界的日益关注，对耕地地力评价的研究越来越多。文章简要回顾了近十年来，我国耕地地力评价的历程、耕地地力评价的方法和 GIS 技术等现代研究手段在这一领域的应用。 现有研究结果表明，现代信息技术在耕地地力评价中的作用日益突出，尤其是 GIS 技术的应用全面提升了传统耕地调查与评价的方式和方法，不仅省时、省力，评价结果准确可靠，而且可以做到适时更新、快速统计 、制图，是今后耕地质量管理技术的发展方向。关
3、键词：耕地；地力评价；GIS 中图分类号：F301.21 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）0-0866-06耕地是土地的精华，是农业生 产最重要的资源，耕地地力的好坏直接影响到农业的可持续发展和粮食安全。随着经济、社会发展，耕地减少与人口增长矛盾日益突出，自然、人 为因素对耕地保护冲击力度持续增加，耕地质量堪 忧，粮食安全、耕地保护面临严峻挑战， “十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”已 经成为我国的基本国策。因此，重 视耕地质量建设，落实耕地地力 评价， 实现耕地科学管理，在相当长的时期内，都将是我国政府和研究者急待解决的课题。在耕地管理中，对于耕地地力及其评价的界
4、定，不少学者认为 1-2，耕地地力是指在特定气候区域以及地形、地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施及培肥水平等要素 综合构成的耕地生产能力，由立地条件、土壤条件、农田基础设施条件及培肥水平等因素影响并决定。耕地地力评价则以利用方式为目的， 评估耕地生产潜力和土地适宜性的过程，主要揭示生物生 产力的高低和潜在生产力，其实质是对耕地生 产力高低的鉴定。因此，可以说耕地地力评价是客 观决策生态、 环境、经济、社会可持续发展的重要基 础性工作。从耕地地力和耕地地力评价的概念不难看出，耕地地力评价的对象是耕地的生产能力，是一种一般目的的评价，属土地评价中的一种，可以看成是土地评价学的一个新的分支。
5、由于耕地地力受到自然环境、土壤理化性质和栽培管理等大量因素的影响，其中不仅涉及到定性因素，还涉及定量因素，因子相互间对耕地地力的影响程度也有所不同。因此评价工作对信息技术的发展十分敏感，任何相关技术和方法的进步很快就会反映到耕地地力调查和评价研究及实践中。本文主要 对我国近十年耕地地力评价的研究概况及其进展作一简要回顾。1 我国耕地评价的简要回顾我国耕地评价历史悠久，早在 2000多年前就有按土壤色泽、性质、水分状况来识别土壤肥力和分类的记载。在尚书禹贡篇和管子地员篇中也有关于黄河流域及长江中下游土壤分类评价的实际记载，将天下九州的土壤分 为三等九级，根据土壤质量等级制定赋税，这可能是世界上最
6、早的关于土壤质量评价的记载 3-4。在几千年的农业社会中，耕地定级估价的理论与实践都有很大的发展，而 较为系统的耕地评价始于新中国建立后。 1949年以来，我国耕地评价的发展历程大概如下：1950年，政务院召开全国土壤肥料大会，主要研究部署新中国经济的发展和4亿人民的吃饭问题，决定要开垦荒地，并对全国中低 产田的区域、 类型、改良措施和途径进行研究，推 动了新中国耕地评价工作的发展。1951年，财政部组织查田定产对全国耕地进行评定等级。1958年开展了第一次土壤普查工作， 1960年各省、自治区、直辖市完成普查 和资料汇总（除西藏、青海和台湾）。这是我国土壤资 源的一次全面的调查，完成了全国土
7、地资源中土壤的 类型、数量、分布和各种类型土壤基本性状的调查。1979年开始进行第二次土壤普查，首次在全国范 围内对全部土壤类型进行资源性调查，耕地基 础性状和生产能力的评价是其非常重要的内容。到 1994年，全国 陆续编鲁明星等：我国耕地地力评价研究进展 867写了中国土壤、 中国土种志 、中国土壤普查数据以及1100 万中国土壤 图、1 400万中国土壤改良分区图、土壤养分图等，查清了全国土壤的类型、分布和基本性状，以及耕地资源的数量、利用现状和耕地中存在的主要障碍因素 5。除了全国范 围的土壤普查外，国家还先后进行了区域治理、土壤改良等多项专题调查，如东北地区土地整治与粮食增 产调查(上
8、世纪50年代)，黄河中下游及 长江流域水土保持与土壤资源调查(5060 年代) ，黄淮海平原旱涝，盐碱、风沙、贫瘠综合治理考察(6090年代)等6。这些 调查，为我国耕地资源利用，促进农业发展奠定了坚实的基础。20世纪80年代末期，随着“3S”（GIS、 GPS、RS）技术和地图、自动制图技术等高新技 术的发展与应用，在数据更新、动态评价、评价精度方面取得很大进展，并能快速完成多维、多元信息复合分析 7。近年来发展的空间决策支持系统通过GIS技术与专业模型和数学方法的集成，更有利于土地资源的合理管理与使用。1984年至今，农业部在全国200个点上持续开展耕地地力监测和评价工作，并建立了数据库。
9、在这个项目的带动下，各省都建立了监测点，并取得了一大批成果 8。1986年,原农牧渔业部土地管理局以水、热、土等自然条件为评价因素,来划分农用地自然生产潜力的级别。 “七五”期间,中国农科院和农业部按土壤肥力、土壤理化性状、土壤障碍因素与农用地生产水平等条件综合比较,把全国农用地划分为5个等级。1995年, 中国农科院以县级为单位对耕地进行了分区评价,并给出了每个县级单位的耕地质量指数。1997年,农业 部根据粮食单产水平把全国耕地划分为七个耕地类型区、十个耕地地力等级，并分别建立了各类型区耕地等 级范围及基础地力要素指标体系。从20世 纪90年代开始，由于资源不合理利用引起了一系列问题，许多
10、专家、学者从自然、环境、经济和社会各个方面探讨了可持续土地利用管理评价的指标和方法 9-10，耕地评价研究进一步向综合化、多元化、精确化、定量化、生态化和动态化方向发展。2002年至2003年农业部在30个省（市区）开展了耕地地力评价指标体系建立工作，并建立了全国耕地分等定级数据库和管理信息系统。同 时，启 动了全国耕地地力调查与质量评价项目。 这次试点，以区域性调查为重点，组织了 环太湖流域、 华中粮食主产区、珠江三角洲农产品出口基地、华北高效农业区及东北黑土区的耕地调查。调查成果除了直接服务于项目区的当前生产外，更重要的是摸清了近20年来我国耕地质量的演变现状、突出 问题，掌握了现代技术在
11、大规模耕地调查中的应用， 对我国今后耕地质量保护、宏观指导测 土配方施肥的理论与实践，耕地质量建设都具有重要的指 导意义。截至2005年已完成全国60个县市的试点工作。2 我国耕地地力评价主要方法耕地地力评价所采用的主要方法包括经验判断指数和法、层次分析法、模糊综合评价法、回归分析法和灰色关联度分析法等多种，但 应用较多的还是经验判断指数和法、层次分析法、模糊综合评价法等。2.1 经验判断指数和法经验判断指数和法，是根据经验 去判断参评因素权重并进行耕地评价的一种方法。以 调查访问和当地多年经验为依据，选定参 评因素，并确定各参评因素的权重(经验权重)。然后，按评价单元累加各参评因素的指数获得
12、指数和，再 对照事先设定的不同耕地等级指数范围，评定各 单元的地力等级。指数和法在耕地评价中应用较早，而且近年来，又得到进一步的改进。王令超等 认为，加 权求和模型更适合于农用地经济评价，而以因素分 值的幂来描述因素对总体贡献的几何平均值模型则更适合于农用地自然属性评价，据此建立了 综合这两种模型的复合模型 11。针对权重指数和法易受主 观因素影响的缺点，秦明周等在开封市的研究中采用修正的内梅罗(Nemero) 评价模型，突出土壤属性因子中最差因子对土壤质量的影响 12；张萍等针对土地资源具有动态性的特点，采用“ 变权 ”的动态加权法建立土地评价模型，也是一种新思路 13。2.2 层次分析法层
13、次分析法(Analytic Hierarchy Program，简称AHP 法 )的基本原理，是把所研究的复杂问题看作一个大系统，通过对系统的多个因素的分析，划分出各因素间相互联系的有序层次；再请专家对每一层次的各因素进行可靠的判断后，相 应地给出相对重要性的定量表示；进而建立数学模型， 计算出每一层次全部因素的相对重要性的权值，并加以排序；最后根据排序结果进行规划决策和选择解决问题的措施。近年来，不少学者利用层次分析法开展了地力评价方面的研究。如张海涛等利用 GIS和RS资料在分析多种耕地等级评价因子类型基础上，确定每个评价因子的指数，并将层次分析 (AHP)的原理和方法引入耕地地力评价以确
14、定参评因子的权重；通过这些模型方法与GIS和RS结合，快速准确地对江汉平原后湖地区的耕地自然地力进行了综合评价 14。周红艺等以SORER数据库为基础，建立了基于 层次868 生态环境 第 15 卷第 4 期（2006 年 7 月）分析法（AHP ）的耕地地力 评价系统，并对长江上游典型区(彭州) 的53个耕地单元进行了评价，生成了相应的专题评价图 15。王瑞燕等以山 东青州为试区，利用系统聚类方法、层次分析法、模糊评价等方法和数学模型成功地实现了耕地地力自动化、定量化评价 16。侯伟等在分析了黑 龙 江德惠市耕地地力等级评价因子的基础上, 利用RS 和GIS 建立了耕地资源数据库, 确定了每
15、个评价因子的权重, 并利用层次分析法进行耕地地力评价, 为黑土区耕地退化治理和耕地的可持续利用与管理提供决策依据 17。冶军等则运用主成分分析法对新疆棉田进行了质量评价 18。2.3 模糊综合评价法耕地是在自然因素和人为因素共同作用下形成的一种复杂的自然综合体，它受 时间、空 间因子的制约。在现阶段，这些制约因子的作用还难以用精确的数字来表达。同时，耕地质量本身在“好”与“不好”之间也无截然界限，这类界限具有模糊性，因此，现已尝试用模糊评语评 定耕地质量。模糊 综合评价法目前应用较广泛。如王建国研究了模糊数学在土壤质量评价中的应用， 总结了土壤养分含量、质地等单因素模型并尝试用模糊乘积法进行了
16、土壤质量综合评价 19。胡月明等提出了基于 GIS 的土壤质量模糊变权评价以及基于 GIS 与灰色关联综合评价模型的土壤质量评价方法，解决了土壤 质量评价中 GIS 与定量数学模型的 结合，以及评价模型的变权问题 20。但模糊综合评 价法存在明显缺点，如取小取大的运算法使许多有用信息丢失， 评价因素越多，丢失信息越多，使误判的可能性增大 21。此外，灰色关联度分析法、综合归纳法等也在继续使用，如新疆天然草地类 型质量评价 22及湖北省清江流域旅游景区开发潜力评价 23。侯文广等探讨了土壤等级评价因子的选择和因子权重的确定方法,提出了顾及因子稳定性的多元线性回归分析法 ,并 进行了 实例分析 2
17、4。吴克宁 25、林碧珊 26等以土种为单元，建立了土种数据 库、耕地地力 评价指标体系，采用限制因素法和 综合归纳法， 对耕地地力因素进行系统分析和评比， 评价耕地(土种)地力等级。何毓蓉等 27采用土壤 质量系数对川江流域及其周边的几个典型农业生态区的耕地地力进行了评价，用以指导生态环境建 设和农业结构调整。而且，基于可拓展学的理论和方法构建土地适宜性评价的物元模型也已有尝试，如周勇等利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)和物元分析法，以武 汉市狮子山地区为样区对农用土地综合评价进行了研究 28。这对 解决耕地 评价中存在的 权重不确定、人为因素影响过多等问题提供了新的思路与方法。耕地地
18、力评价是多种因素综合作用的结果，不仅每一种因素对地力的影响是复杂的，而且因素之间是相互制约影响的，为了增加 赋值的科学性，降低主观性，笔者认为层次分析法是一种 较为合理的方法。此外，尽管选择评价因子和确定权重已开始摆脱经验方法，广泛采用层次分析、主成分分析等定量方法，但权重指数和法仍不失 为一种较为有效的方法 29。2.4 GIS 在耕地地力评价中的应用地理信息系统（GIS，Geographical Information System）是以采集、存贮、管理、分析、描述和应用地球空间及地理分布有关数据的计算机系统，集地理学、信息学、计算机科学、空间科学、地球科学和管理科学等多学科为一体的新兴边
19、缘学科。 GIS 从上世纪 70 年代开始正式运行以来就被广泛用于土地资源清查、土地评价、土地利用规划、综合制图等方面。GIS在我国土地评价中的应用始于刘岳等 30在北京十三陵地区的研究，黄杏元 31、傅伯杰 32等利用GIS也 进行了类似研究并加以改进。但近十年来运用GIS 和数据库技术进行评 价信息的获取、数据输入及量化、评价单元的生成、评价因子分析、级别划分、评价结果分析、面积量算及成果图的输出乃至建成集成系统来支持耕地评价工作的全过程又成为现代评价的研究热点之一，并取得了不少成功的经验。如刘钦普在 GIS 和 SPSS 技术支持下完成了许昌市耕作土壤肥力的综合评价 33。毕如田等通过叠
20、加土地利用现状图、基本 农田规划图和土壤图而形成评价单元，用15项 耕地地力指标计算每一个评价单元的综合评价指数，作 为耕地地力评价依据，并在GIS支持下，建立了山西 闻喜县耕地资源数据库系统 34。史舟等建立了柑桔土地适宜性 评价系统，用于柑桔种植咨询 35。欧阳进良等依托GIS的强 大功能针对不同作物 进行土地适宜性评价，并据评价结果、各类土地的特点及区位和 经济因素进行作物种植分区 36。黄河借助 GIS和数学模型集成技术,分别对福建莆田县水田和旱地的地力状况及限制因素进行评价 37。刘友兆等以江 苏省邳州市为研究区域, 在地理信息系统( GIS) 的支持下对耕地地力进行了评价研究，通过
21、 地理信息系统技术的运用, 实现 了县 域耕地分等的自动化, 提高了结果的科学性 38。孙艳 玲等 39以重庆市为例，在地理信息系统(GIS) 技 术和数学模型支持下， 应用ARCINFO进行了空间数据的采取、处理和分析，运用层次分析法确定评价因素的权重,并对耕地地力鲁明星等：我国耕地地力评价研究进展 869进行了分析评价。利用 GIS 技术和适当的评价方法，不但提高了结果的精确度，有利于评价结 果的推广应用，同 时也减少了评价工作中所需的人力、物力、财力。GIS具有管理空间不均匀分布资源的功能， 应用 GIS 对耕地地力进行评价既能把握影响耕地地力的因素的空间变异状况和耕地地力的空间分布状况
22、，又能把它们精确地反映到图上，克服 过去人工进行评价所具有的速度慢、准确率低、数据更新不方便的缺点，为耕地地力评价提供了良好的工具。3 研究展望20世纪90年代起，新的技术和方法在耕地 评价中得到了应用，评价的因子也更全面，并且朝着定量化和实用化方向发展，尤其是地理信息系 统在耕地评价中得到了广泛的应用，包括复 杂的数学模型同地理信息系统结合，遥感技 术和地理信息系统结合，运用专家系统和地理信息系 统相结合。近年来，有关耕地地力评价的服务领域越来越广泛，一是 调查和评价耕地地力现状，确定存在障碍的生 产区域，为耕地的合理开发服务；二是分析不同耕地利用方式或土壤管理措施对土壤带来的影响；三是评价
23、耕地管理方式的可持续性，确定土壤的有效管理措施；四是监测土壤的环境质量，发现 土壤本身存在的环境问题。就耕地地力评价而言，GIS作为一种新兴的应用技术，正快速向规范化方向 发展，在土壤 调查数据管理、基本地学统计、地力等级评价、专题图件制作等方面已经成为当前耕地地力调查和质量评价的必要手段。今后，随着研究的进一步深入，GIS的二次开发会受到越来越多的研究者重视，尤其是结合网络GIS的发展，耕地面积及其质量的空间动态变化与监测将会作为社会公共信息发布，其意 义不仅在于提高耕地信息的准确性和时效性， 为耕地规划、农业种植和管理部门提供决策依据，而且会通过网络媒体呼吁公共的耕地保护意识，从而 进一步
24、促进我国耕地质量建设和农业可持续发展。参考文献：1 王蓉芳 , 曹富有 , 彭世琪, 等. 中国耕地的基础地力与土壤改良M.北京: 中国农业出版社, 1996.WANG Rongfang, CAO Fuyou, PENG Shiqi, et al. The Basic Land Capacity of Soil Amelioration in ChinaM. Beijing: China Agricultural Press, 1996.2 周勇, 田有国. 基于GIS的区域土壤资源管理决策支持系统J. 系统工程理论与实践, 2003(4): 140-144.ZHOU Rong, TIAN Youguo. Decision Support System of Regional Soil Resources M anagement Based on GISJ. Systems Engineering: Theory evaluation of cultivated land fertility; GIS
