彭州市耕地数量和质量时空变化分析

彭州市耕地数量和质量时空变化分析
李婷;张世熔;林海川;王冀
【摘要】根据2000～2006年彭州市耕地统计数据,应用土地利用动态度、土地利用变化区域差异模型和GIS方法研究了耕地资源数量和质量的变化特征.结果表明,彭州市耕地以灌溉水田及旱地为主,且受地形地貌和区域条件的影响,空间分布差异
明显.6年间研究区耕地面积基本持平,但不同年份间差异较大.耕地土壤中其有机质、全氮、全磷和速效磷的含量升高,但土壤中的重金属含量也在普遍升高,且土壤中氮、磷的增加从一定程度上看是大量施用化肥的结果.其本身也是重要的有机污染物质,
因而,经综合分析,可以认为彭州市耕地的整体质量是处于一种下降的趋
势.%According to the statistical data about the farmlands in Pengzhou
from 2000 to 2006, the variation features of its farmland quantity and quality are studied by using land use dynamics model, the regional variation model of land use change and GIS. Results indicated that,most of the farmlands in Pengzhou are irrigated paddy fields and dry lands, which are affected by landform and regional conditions, presenting a significant spatial distribution. The farmland area in the studying area remains basically stable during the six years, but varies largely in different years. The contents of organic matter, total N, total P and available P in soils increase, and the heavy metals content also presents a general increasing trend, the increase of N and P in soils is caused by a large quantity of fertilization to some extent, and N and P themselves are also main organic pollutants, therefore, it is concluded from comprehensive analysis that the
overall quality of farmlands in Pengzhou shows an overall decreasing tendency.
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2011(039)003
【总页数】5页(P1701-1704,1712)
【关键词】耕地;数量;质量;时空变化
【作者】李婷;张世熔;林海川;王冀
【作者单位】四川农业大学资源环境学院,四川雅安,625014;四川农业大学资源环
境学院,四川雅安,625014;四川农业大学资源环境学院,四川雅安,625014;四川省彭
州市国土资源局,四川彭州,611930
【正文语种】中文
【中图分类】S151;F301
耕地资源是农业生产最基本的物质条件，它在数量和质量上的变化必将影响到粮食生产，从而影响到粮食供给及粮食安全水平［1-2］。

随着经济不断发展，人口规模急剧增加，工业化和城市化进程加快，耕地资源减少和建设占用之间的矛盾十分尖锐，自然灾害和人类活动引起耕地质量下降问题日渐突出，且由于气候等自然环境条件和社会经济发展水平、人类干预强度与利用管理措施等人为因素的差异，不同地区耕地资源在数量和质量变化上均存在明显不同［3］。

国内学者主要在全国尺度和经济较为发达的东南沿海区域探讨了其耕地数量和质量的变化特征［4-9］，如赵其国等探讨了我国耕地资源的变化情况以及耕地减少所产生的负面效应
［10］;李劲峰等分析了江汉平原四湖地区耕地的数量与质量变化特征［11］。

但是，关于地貌类型复杂、土地利用方式多样、经济发展较慢和人口密度高的四川盆地耕地数量和质量探讨的研究报道仍然较少［11］。

彭州市位于四川盆地西北部，区内平原、丘陵和山地皆有分布，且以山地为主。

其人口密度达500～650人/km2，土地垦殖率和农业集约化程度高，土地利用方式多样。

笔者在分析彭州市2000～2006年耕地数量和质量动态变化的基础上，剖析了7年间彭州市耕地资源数量和质量的变化状况，旨在为该区保持耕地资源动态平衡以及政府在耕地资源保护决策中提供科学依据。

1 研究区域与方法
1.1 研究区概况彭州市位于四川盆地西北部，成都平原西北边缘，地理坐标介于103°40'～104°10'E，30°54'～31°26'N，东连什邡、广汉市，南接新都、郫县，西临都江堰，北靠茂县、汶川县，幅员面积1 419.38 km2。

该区域属亚热带季风气候，其特点是温和湿润，四季分明。

地质构造上跨“东部四川中台坳”和“西部龙门山褶断带”2种地质构造单元;地势西北高，东南低，由西北到东南分布为山地、丘陵和平原3种地貌。

山地面积约占全市总面积的50%，其次为南部平原，约占39%，是全市主要的农作区，中部丘陵区约占11%。

境内河川纵横，有大小河流39条，分属沱江、岷江两个水系。

全市现辖20个镇(图1)，452个行政村，人口77.82万人。

1.2 数据来源和研究方法
1.2.1 数据来源。

以彭州市2000～2006年的统计数据作为主要数据来源，考虑到政策的滞后效应，选用年末耕地面积作为主要观察指标。

1.2.2 研究方法。

1.2.2.1 土地利用动态度。

单一土地利用类型动态度表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况［12］，其表达式为:
式中，K为研究时段内某一土地利用类型动态度;Ua、Ub分别为研究期初及研究期末某一种土地利用类型的数量;T为研究时段长，当T的时段设定为年时，K的值就是该研究区内某种土地利用类型年变化率。

1.2.2.2 土地利用变化的区域差异模型。

土地利用变化存在着显著的地区差异，可以用各区域某种土地利用类型相对变化率及各区域土地利用动态度(单一土地利用动态度，综合土地利用动态度)的不同来反映土地利用变化的区域差异［13］。

某研究区某一特定土地利用类型相对变化率可表示为:
式中，Ka、Kb分别代表某区域某一特定土地利用类型研究期初及研究期末的面积;Ca、Cb分别代表全区某一特定土地利用类型研究期初及研究期末的面积。

如某区域某种土地利用类型的相对变化率R＞1，则表示该区域这种土地利用类型变化较全区域大。

2 耕地时空变化分析
2.1 耕地利用现状分析
2.1.1 耕地总量结构。

利用彭州市2006年土地详查数据分析表明，彭州市耕地结构差异极大，以灌溉水田以及旱地为主，其中，灌溉水田占耕地面积的75.23%，旱地占耕地面积的22.60%，而望天田、水浇地和菜地仅占耕地面积的0.82%、1.29%和0.66%。

人均耕地占有量是耕地总量与人口总量的比率，反映出了一个地区的耕地紧张程度。

彭州市人均耕地现状不容乐观(图2)，天彭镇和龙门山镇人均耕地仅0.027和0.045 hm2，远低于国家规定的人均耕地下限0.057 hm2。

致和镇人均耕地0.059 hm2，直逼人均耕地的警戒线;相比之下，红岩镇以及葛仙山镇的人均耕地较富足，均在0.100 hm2以上;而其余15个乡镇的人均耕地占有量均维持在平均水平，但除白鹿镇和三通镇外，均低于全国人均耕地的平均水平
0.090 hm2。

图1 彭州市行政区划Fig.1 Administrative division of Pengzhou in pengzhou 图2 彭州市各乡镇人均耕地等级Fig.2 Per capita cultivated area of each town 2.1.2 耕地空间分布。

彭州市耕地在空间分布上极不均衡(表1)，数量上，耕地主
要分布在丽春镇、蒙阳镇、隆丰镇、三通镇、天彭镇、致和镇以及葛仙山镇共7
个镇。

结构上，20个乡镇中除了白鹿镇之外均有灌溉水田分布，但面积差异较大，灌溉水田主要分布于丽春镇、九尺镇、蒙阳镇、隆丰镇、敖平镇、三通镇、天彭镇、葛仙山镇以及升平镇，9个乡镇的灌溉水田数量占到总数的82.32%;望天田则分布较少，主要分布于丽春镇和桂花镇;水浇地仅在各乡镇零星分布;旱地在各乡镇均有
分布，尤以通济镇、磁丰镇、白鹿镇、红岩镇、桂花镇5个乡镇居多，占到旱地
总数的53.56%;菜地分布极少，主要分布在新兴镇、丹景山镇，其分布面积占菜地面积的98.00%。

表1 2006年彭州市耕地空间分布Table 1 Spatial distribution of the cultivated lands in Pengzhou in 2006注:耕地比率=耕地面积/土地总面积。

Note:Farmland rate=Cultivated area/Total land area.乡镇Towns耕地Farmlands∥hm2灌溉水田Irrigated paddy fields望天田Non-irrigated fields
水浇地Irrigated land旱地Dry land菜地VegeTable plot合计Total土地总面
积∥hm2 Total cultivated area耕地比率∥%Farmland rate人均耕地∥hm2 Per capita cultivated area龙门山镇Longmenshan Town 18.69 0 0 652.82 0 671.51 38 861.92 1.73 0.045新兴镇Xinxing Town 107.02 15.95 4.94 934.29 15.91 1 078.11 3 381.43 31.88 0.067丽春镇Lichun Town 4 173.79 197.53 12.51 585.53 0 4 969.37 7 697.05 64.56 0.071九尺镇Jiuchi Town 2 007.34 0 23.03 18.31 0.09 2 048.77 2 803.45 73.08 0.066蒙阳镇Mengyang Town 5 301.54 0 130.13 58.50 0.13 5 490.29 7 544.05 72.78 0.079通济镇Tongji
Town 475.21 0 0 1814.12 0 2 289.33 6 888.13 33.24 0.073丹景山镇Danjingshan Town 1 460.28 0 14.96 902.69 14.13 2 392.05 6 454.05 37.06 0.068隆丰镇Longfeng Town 2 839.68 0 148.32 373.98 0 3 361.99 4 947.37 67.96 0.073敖平镇Aoping Town 2 373.95 0 31.05 51.07 0 2 456.07 3 382.52 72.61 0.082磁丰镇Cifeng Town 149.88 63.89 0 1 662.96 0 1 876.73 4
624.93 40.58 0.088军乐镇Junle Town 1 820.53 0 128.42 170.90 0 2 119.85
3 180.27 66.67 0.078三通镇Santong Town 3 005.63 0 55.07 36.16 0 3 096.86
4 225.47 73.29 0.093小鱼洞镇Xiaoyudong Town 270.69 0 0 899.21
0 1 169.89 5 654.52 20.69 0.071白鹿镇Bailu Town 0 0 0 1 048.33 0 1
048.33 8 580.07 12.22 0.098天彭镇Tianpeng Town 3 779.11 0 77.75 68.67 0.19 3 925.73 6 872.05 57.13 0.027致和镇Zhihe Town 4 208.23 0 11.55 22.59 0 4 242.37 6 174.21 68.71 0.059葛仙山镇Gexianshan Town 2 936.07 0.35 36.90 764.20 0 3 737.51 6 812.81 54.86 0.100红岩镇Hongyan Town 1 460.53 0 0.41 944.87 0 2 405.81 4 185.56 57.48 0.143桂花镇Guihua Town 1 308.63 147.53 0 964.97 0.24 2 421.36 6 462.77 37.47 0.081升平镇Shengping Town 2 290.59 9.72 10.27 39.98 0.14 2 350.69 3 205.21 73.34
0.075合计Total 3 9987.38 434.98 685.3112014.14 30.83 53 152.62 14 1937.85 37.45 0.068
根据耕地比率的高低，将彭州市分为5个耕地利用区。

I区所辖乡镇仅龙门山镇，耕地比率仅1.73%。

该区处于北部山区，平均海拔高于2 000 m，耕作条件非常差，耕地资源非常贫乏，该区耕地结构中，主要以旱地为主。

II区辖小鱼洞镇及白鹿镇，耕地比率在10.00% ～30.00%。

该区也处于北部山区，但相对于I区来说，海拔相对较低，耕作条件相对较好。

该区的土地利用结构中同样也是以旱地为主，灌溉水田分布非常少，且白鹿镇没有水田分布。

III区所辖乡镇有通济镇、新兴镇、
磁丰镇、桂花镇、隆丰镇以及丹景山镇，耕地比率在30.00% ～50.00%，该区属深丘区，地面起伏较大，在耕地结构中，不再是以旱地为主，而是灌溉水田为主，旱地次之，同时该区也有小部分的水浇地。

IV区处于中部的缓丘、平原地带，所
辖乡镇6个，分别是红岩镇、葛仙山镇、军乐镇、天彭镇、丽春镇以及致和镇，
耕地比率在50.00% ～70.00%。

该区域耕作条件好，土壤肥力高，是彭州市主要的耕地分布区。

该区域耕地结构以灌溉水田为主，旱地也有大面积分布，同时也是菜地的主要分布区域，但由于该区段的区位关系，耕地占用量较大，造成大量耕地被转换成建设用地，所以耕地比率不太高。

V区地处平原，共辖5个乡镇，分别
是敖平镇、九尺镇、三界镇、升平镇以及蒙阳镇，耕地比率＞70.00%。

该区农业
条件极好，耕作条件相当优秀，大面积的土地被作为耕地，是彭州市最主要的粮作区，其耕地结构中以灌溉水田为主，旱地分布较广，菜地、水浇地也有零星分布。

分析表明，耕地比率的高低与地形地貌及区域条件密切相关，能较好地反映出一个地区的耕地分布状况。

2.2 耕地资源数量动态变化分析
2.2.1 耕地总量变化。

2000～2006年彭州市的耕地总量基本保持平衡，但局部年
份变化有所不同(表2)。

2000～2003年，彭州市的耕地总量是处于急剧减少时期，主要是因为人口的增长以及城市的扩张、基础设施建设所引起的;而在2003～2005年耕地又出现较大幅度的增加，主要是期间大量的土地开发整理以及土地复垦工程所取得的成果。

表2 2000～2006年彭州市耕地数量变化Table 2 Variation of cultivated area from 2000 to 2006 in pengzhou年份Year耕地面积∥hm2 Cultivated area与上年相比∥hm2 Compared with the prerious year 2000 53 058.33 -2001 52 951.72 -106.61 2002 52 589.36 -362.36 2003 52 210.33 -379.03 2004 52 657.69 447.36 2005 53 199.33 541.64 2006 53 152.67 -46.66
2.2.2 耕地利用动态度。

利用动态度的计算方法，得出彭州市各乡镇的耕地利用动态度(图3)，结果表明，2000～2006年，彭州市各乡镇的耕地总量方面，除天彭镇减少以外，其余各乡镇均有不同程度的增加。

天彭镇耕地减少主要是因为该镇为市域的中心，城市化速度加快，耕地大量转化为建设用地而导致的。

绝大多数乡镇的耕地年变化率保持在0.5%～0.6%，小鱼洞镇、致和镇、九尺镇的年均耕地增长率较慢，而龙门山镇、丽春镇、三界镇的年均耕地增长率较快，已经超过0.6%。

这主要是受土地开发整理、土地复垦以及农业结构调整的影响。

图3 2000～2006年彭州市耕地利用动态度Fig.3 Land use dynamics from 2000 to 2006
表3 2000～2006年彭州市耕地年变化率Table 3 Annual variation rate of the cultivated area from 2000 to 2006%乡镇名Towns平均Average灌溉水田Irrigated paddy fields望天田Non-irrigated fields水浇地Irrigated land旱地Dry land龙门山镇Longmenshan Town 0.61 0.56 0 0 0.61新兴镇Xinxing Town 0.55 0.56 0.55 0.56 0.54丽春镇Lichun Town 0.63 0.60 0.65 0.40 0.82九尺镇Jiuchi Town 0.48 0.47 0 0.71 0.80蒙阳镇Mengyang Town 0.59 0.55 0 1.88 1.83通济镇Tongji Town 0.53 0.41 0 0 0.56丹景山镇Danjingshan Town 0.56 0.56 0 0.57 0.56隆丰镇Longfeng Town 0.58 0.55 0 0.56 0.59敖平镇Aoping Town 0.59 0.56 0 0.56 2.27磁丰镇Cifeng Town 0.55 0.48 0.57 0 0.55军乐镇Junle Town 0.68 0.51 0 0.53 2.80三通镇Santong Town 0.62 0.59 0 1.18 2.94小鱼洞镇Xiaoyudong Town 0.49 0.38 0 0 0.53白鹿镇Bailu Town 0.56 0 0 0 0.56天彭镇Tianpeng Town -0.04 -0.08 0 0.35 1.49致和镇Zhihe Town 0.23 0.23 0 0.93 0.43葛仙山镇Gexianshan Town 0.61 0.59 0.56 0.54 0.70红岩镇Hongyan Town 0.58 0.56 0 0.56 0.61桂花镇Guihua Town 0.54 0.52 0.58 0 0.56升平镇Shengping Town 0.59 0.55 0.56 0.09 3.32平均
Average 0.51 0.46 0.61 0.82 0.64
笔者利用动态度的方法对彭州市各乡镇耕地各分类的年变化率进行了研究(表3)。

结果表明，彭州市耕地中，望天田、水浇地、旱地的年增长率大于灌溉水田和菜地的年增长率，灌溉水田虽然年增长率最小，但是由于基数大的原因，灌溉水田年增长的绝对数量是最大的，其次是旱地。

从各乡镇来看，龙门山镇、通济镇、小鱼洞镇的耕地增长均来自灌溉水田以及旱地，而白鹿镇的耕地增长全部来自旱地。

从年增长率变动的差异来看，灌溉水田以及望天田的变动率相对平衡，维持在0.50% ～0.60%，而水浇地、旱地以及菜地的变动率差异较大，水浇地中，变动率最大的乡镇与变化率最小的乡镇相差接近1.80
个百分点，旱地接近3.00个百分点，而菜地超过9.00个百分点。

该差异表明，在彭州市的耕地利用中的区域性在不断加强，特色农业逐渐形成。

2.2.3 耕地资源变化的区域差异。

利用区域差异模型分析彭州市各乡镇耕地的相对变化率高低(表4)，结果表明，灌溉水田和旱地中，多数乡镇的R值均大于1，说
明多数乡镇的灌溉水田和旱地的变化相对较大，少数乡镇变化相对较小;而望天田
和菜地中，R值＜1的乡镇占多数，说明在彭州市大多数乡镇的望天田、菜地相对变化率较小，少数乡镇变化快。

2.2.4 彭州市耕地质量变化分析。

耕地土壤质量包括土壤生产质量和土壤环境质量以及健康质量3个方面，笔者主要从土壤肥力和土壤污染2个方面来讨论耕地质
量的变化。

2.2.4.1 耕地土壤肥力。

耕地的土壤肥力从物质方面来讲，主要体现在土壤有机质、氮、磷、钾的丰富程度上。

通过对比彭州市2006年以及2000年耕地土壤中的有机质、氮、磷、钾的含量差异探讨其变化趋势(表5)。

2000～2006年，彭州市耕
地土壤中有机质、全氮、全磷和速效磷含量显著增加，尤其是有机质以及速效磷含量增加幅度较大;而碱解氮、全钾和速效钾含量有所下降，尤其是速效钾降低幅度
较大。

从变化的速率分析，有机质、全磷和速效磷的增加较快，尤其是全磷，增加幅度达到165%;从减少的幅度上来看，速效钾的减少速率相对较快，达到7.49%。

该变化表明，彭州市耕地中的营养物质有增加也有减少，但有机质以及磷本身就是一种重要的有机污染物质，而且从它们的增加幅度以及含量上来看，可能这种增长并非是土壤中本身质量的提高，而是土壤中所含有机污染的成分。

表4 彭州市各乡镇耕地相对变化率Table 4 Relative variation rate of the cultivated lands in each town of pengzhou利用方式Use pattern R值Rvalue＞1 ＜1灌溉水田Irrigated paddy lands龙门山镇、新兴镇、丽春镇、九尺镇、蒙阳镇、丹景山镇、隆丰镇、敖平镇、磁丰镇、军乐镇、三通镇、葛仙山镇、红岩镇、桂花镇、升平镇通济镇、小鱼洞镇、白鹿镇、天彭镇、致和镇望天田
Non-irrigated fields新兴镇、丽春镇、磁丰镇、葛仙山镇、桂花镇、升平镇龙门山镇、九尺镇、蒙阳镇、丹景山镇、隆丰镇、敖平镇、军乐镇、三通镇、红岩镇、通济镇、小鱼洞镇、白鹿镇、天彭镇、致和镇水浇地Irrigated fields新兴镇、九
尺镇、蒙阳镇、丹景山镇、隆丰镇、敖平镇、军乐镇、三通镇、致和镇、葛仙山镇、红岩镇、龙门山镇、丽春镇、磁丰镇、桂花镇、升平镇、通济镇、小鱼洞镇、白鹿镇、天彭镇旱地Dry lands 龙门山镇、新兴镇、丽春镇、九尺镇、蒙阳镇、丹景
山镇、隆丰镇、敖平镇、磁丰镇、军乐镇、三通镇、葛仙山镇、红岩镇、桂花镇、升平镇、通济镇、小鱼洞镇、白鹿镇、天彭镇致和镇菜地VegeTable plot 新兴镇、九尺镇、蒙阳镇、丹景山镇、桂花镇、升平镇龙门山镇、丽春镇、隆丰镇、敖平镇、磁丰镇、军乐镇、三通镇、葛仙山镇、红岩镇、通济镇、小鱼洞镇、白鹿镇、天彭镇、致和镇
表5 2000～2006年彭州市耕地土壤肥力变化Table 5 Variation of soil fertility
in the cultivated lands of Pengzhou from 2000 to 2006年份有机质∥mg/kg Organic matter全氮∥g/kg Total N碱解氮∥mg/kg Available N全磷∥g/kg
Total P速效磷∥mg/kg Available P全钾∥mg/kg Total K速效钾∥mg/kg Available K 2006 37.34 1.45 121.20 1.06 13.10 13.41 55.70 2000 28.70 1.38 125.00 0.40 7.00 13.60 60.21变化值Variation value 8.64 0.07 -3.80 0.66
6.10 -0.19 -4.51变化率Variation rate∥% 30.10 5.07 -3.04 165.00 8
7.14 -
1.40 -7.49
2.2.4.2 耕地中重金属含量变化。

土壤重金属含量的变化能在一定程度上反映出一
个地区耕地质量的变化，重金属不仅会降低粮食作物的产量，同时也会降低农产品的质量。

通过分析彭州市耕地中Cd、Cu、Pb、Zn、As 5种重金属含量的变化探讨该区的耕地质量的变化(表6)，结果表明，彭州市耕地中重金属含量普遍上升，
重金属污染正逐步加剧，其中以Cu的含量增加最快，增幅达到9.24%，其次分别是As、Pb、Cd和Zn的含量，其增幅分别为3.05%、2.45%、2.30%和1.60%。

3 结论
(1)彭州市2000～2006年的耕地数量基本持平，但由于人口的增长，导致人均耕
地占有量有所下降，致使彭州市耕地资源紧缺，人地矛盾依旧尖锐，且耕地资源的分布不均，区域差异较大。

表6 2000～2006年彭州市耕地土壤重金属含量变化Table 6 Variation of soil heavy metals content in the cultivated lands of Pengzhou from 2000 to 2006 mg/kg年份Year Cd Cu Pb Zn As 2000 5.31 48.07 156.12 478.47 15.74 2006 5.43 52.51 159.94 486.14 16.22变动值Variation value 0.12 4.44 3.82 7.67 0.48变动率Variat ion 2.30 9.24 2.45 1.60 3.05 rate∥%
(2)2000～2006年，彭州市耕地土壤中有机质、全氮、全磷和速效磷的含量升高，但重金属含量也在普遍升高，且氮、磷的增加从一定程度上看是大量施用化肥的结果，其本身也是重要的有机污染物质。

经综合分析，可以认为彭州市耕地的整体质量是处于下降的趋势。

(3)根据以上结论，提出减缓彭州市耕地数量下降和提高其耕地质量的措施:控制人口数量、严格控制耕地非农化规模、加强耕地和基本农田保护、加大农业科技投入和引导农业结构高效调整。

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