耕地资源安全对国家粮食安全、农业效益、耕地资源可持续利用能力等具有重要影响^[1]。随着社会经济的发展，特别是城镇化、工业化步伐的加快，我国耕地数量减少的趋势难以逆转，耕地地力下降、农业基础设施落后、地块零碎化、生态问题频发、土壤环境污染等诸多耕地质量问题日益凸显^[2]，给我国土地管理与耕地保护带来巨大的压力^[3]。加强耕地质量建设、管理和保护至关重要^[4-5]。科学、准确、全面、合理地认识和评价耕地资源的质量状况，表征其空间差异^[6-7]、演变规律^[8-9]及影响因素^[10-11]，是进行耕地资源有效管理的核心和关键^[1]。评价体系的选择对不同目的和不同尺度的耕地质量评价结果有很大影响^[3]。近30年来，围绕土地生产力评价^[12-13]、耕地地力等级调查评价^[14-15]、农用地分等定级^[16-17]、土地质量地球化学评价^[18]等工作，我国开展了由粗到细、从定性到定量的、多方位的系列耕地评价工作^[3]。其中具有代表性的有：自然资源部就耕地生产能力方面开展的长期的耕地质量评价研究与实践工作（农用地分等），并发布了《农用地质量分等规程》（GB/T 28407—2012），其覆盖全国、省、市（县、区）三级行政区划，全面反映了我国耕地的等别与分布状况，其评价体系至今仍被广泛应用于耕地等别调查、监测、评价等科学研究与业务管理工作中；农业农村部旨在改良土壤、培肥耕地进行的耕地地力等级调查评价工作，先后发布了《耕地地力调查与质量评价技术规程》（NY/T 1634—2008）和《耕地质量等级》（GB/T 33469—2016），区域耕地地力等级及面积分布作为其重要研究成果，全面反映了我国不同区域耕地适宜性特征、耕地土壤养分状况和耕地土壤退化及污染等问题；生态环境部就土壤的环境状况问题发布的《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）及其修订后的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018），从宏观层面反映了我国土壤环境质量总体状况和重点地区污染状况及成因等。以上耕地质量评价工作各有侧重，评价体系、评价指标和评价方法不尽相同^[19]。

本文基于对耕地质量和耕地产能认识的深化，从耕地的物理、化学、生物、环境和工程五个维度，构建适合我国华南地区县域的耕地质量和耕地产能评价体系，并选取完成高标准基本农田建设的耕地，对耕地质量和耕地产能评价体系进行验证分析，为我国县域耕地质量和耕地产能评价提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

吴川市位于我国华南地区，广东省湛江市东北部，地处北纬21°15′~21°39′，东经110°28′~110°58′，属热带北缘的海洋性季风气候，年均气温22.8 ℃，年均降雨量1 597.8 mm。吴川市处于鉴江下游滨海区，属鉴江平原一部分，市域内无山脉，以平原为主，土地总面积870.08 km²，其中耕地面积29 376.92 hm²，占土地总面积的33.76%。成土母质主要有砂页岩风化物、河流冲积物、滨海和浅海沉积物、花岗岩风化物等，土壤类型主要有水稻土、潮沙泥土、砖红壤、滨海沙土等。该区域光热充足，雨量充沛，植物生长条件优越，是广东省重要的优质稻、热带水果和特色蔬菜等的重要生产基地。

1.2 评价单元划分

以吴川市2016年度土地变更调查数据库中的耕地图斑作为耕地质量和耕地产能的评价单元，全市共划分评价单元13 094个，其中水田9724个，水浇地28个，旱地3342个。

1.3 评价指标及权重值的确定

吴川市耕地质量和耕地产能评价指标包括《耕地质量调查监测评价规范（试用稿）》中全部必选指标，根据专家评价在备选指标中选取适合吴川市的评价指标。各指标的权重值采用专家预测法中的特尔斐法，即根据专家打分确定（表 1）。各参评指标得分具体统计特征值见表 2。

1.4 耕地质量和耕地产能指数计算 1.4.1 耕地质量指数

耕地质量评价采用综合算法，即将耕地质量指标分层综合，地形特征、土壤性状和耕作条件构成自然质量层，作为耕地质量评价的基础，健康状况、生物特性分别作为系数构成修订层，修订自然质量层，最终测算出耕地质量指数。

地形特征分值（G）的计算采用加权求和法，即对评价指标和权重进行指数综合。公式如下：

(1)

式中：A_i为地形特征第i个二级指标对应分值；B_i为第i个二级指标权重；n为评价指标个数。

同理，可分别计算出土壤性状分值（S）和耕作条件分值（C）。

健康状况系数（H）的计算采用“1+X”的累加模型，即以未受到污染耕地为基准“1”，依据灌溉水环境、土壤重金属对应分级分值“X”进行累加。

生物特性系数（B）的计算采用公式（2）：

(2)

式中：K_i为第i个地块土壤蚯蚓数量对应分值。

耕地质量指数（Q）以自然质量指数为基础，与健康状况系数和生物特性系数相乘得到，如公式（3）所示：

(3)

1.4.2 耕地产能指数

耕地产能评价采用逐级修正法。按照《农用地质量分等规程》中的方法计算所在县的作物光温（气候）生产潜力指数α，从农用地分等数据库中查找作物产量比系数β。耕地自然质量系数（q）的计算采用公式（4）：

(4)

式中：Q′为地形特征与土壤性状分值之和的耕地自然质量分值。

技术水平系数（t）的计算采用公式（5）：

(5)

式中：f_i为技术水平第i个二级指标标准化分值；w_i为第i个二级指标权重。

耕地产能指数的计算采用逐级修正法，即用光温（气候）生产潜力指数和作物产量比系数反映气候条件，作为耕地产能评价的基础，再用耕地自然质量系数和技术水平系数进行逐级修正，计算耕地产能指数（P）。如公式（6）所示：

(6)

式中：α_i为第i种作物的光温（气候）生产潜力指数；β_i为第i种作物的产量比系数。

1.5 耕地质量和耕地产能等别划分

根据耕地质量指数按等间距法将耕地质量划分为优、良、中、低4个等别，对应的耕地质量指数分别为（75，100]、（50，75]、（25，50]、[0, 25]。根据耕地产能指数按等间距法将耕地产能划分为1、2、3、……、15，共计15个等别，对应的耕地质量指数分别为[4200，4500]、[3900，4200）、[3600，3900）、……、[0，300）。

2 结果与讨论 2.1 耕地质量和耕地产能评价

吴川市耕地质量等别分布情况见图 1。吴川市耕地质量指数为17~47，耕地质量等别为中等和低等，中等耕地面积占耕地总面积的75.17%。除海滨、梅菉和塘尾街道外，其他各镇（街道）表现为中等耕地面积大于低等耕地。从不同地类来看，水田、水浇地和旱地中的中等耕地面积所占比例均明显高于低等耕地。

从区域分布来看，吴川市耕地质量表现为西北地区高于西南及中东部地区，大致呈现西北高东南低的分布规律。市域中部和西部地势平坦、交通便利，地类多为水田，利用和管理水平较高，土壤熟化程度也相对较高，故耕地等别相对较高。市域北部和东部，地类多为旱地，灌溉、排水条件和土壤各性状均低于水田，导致耕地等别相对较低。此外，由于耕地质量评价指标中增加了生物特性系数，其是根据每个地块土壤蚯蚓数量而计算的。研究区主要耕地类型为水田，长期淹水种稻的条件下耕层土壤中很少有蚯蚓，且田间调查蚯蚓的数量还受天气状况、调查时间等因素的影响，因此以水田为主要耕地类型的区域，蚯蚓的数量较难科学合理地体现耕地的生物特性，故本次耕地质量评价结果受生物特性系数的影响较大。

吴川市耕地产能指数为1697~3463，耕地产能等别为4~10等（图 2）。主要为5、6等，所占面积比例分别为25.80%和34.76%。从各地类来看，旱地的产能等别主要为7、8等，水浇地主要为6等，水田主要为5、6等，产能等别总体表现为水田>水浇地>旱地。

从空间分布来看，耕地产能总体呈现由西北逐渐向东南沿海降低的趋势。西北部乡镇的耕地多分布于城郊，地形较为平缓，交通区位条件和农田基础设施较好，灌溉排水条件、农机化水平、农艺管理水平等指标分值较高，故耕地产能高于其他乡镇。且东南部乡镇的耕地多为旱地，灌溉排水条件和耕地自然质量系数等指标都低于水田。此外，东南部乡镇地处沿海，耕地表层土壤含有盐分，呈现一定的盐渍化特征；而且因工业较发达，优质耕地被占用，导致区域耕地产能总体较低。

2.2 耕地质量和耕地产能等别与农用地质量分等对比

农用地质量分等是一套完整的耕地质量评价体系，其评价结果对县域内耕地质量有很好的表征，其中以国家自然等和利用等应用较为广泛。因此将本研究得到的耕地质量和耕地产能等别与国家自然等和利用等进行对比分析，了解差异情况，评估耕地质量和耕地产能评价体系的可行性。根据农用地分等成果，吴川市耕地的国家自然等为1~11等，按1~4等、5~8等、9~12等和13~15等分别对应优等地、良等地、中等地和低等地的划分标准，吴川市的耕地主要为优等地，所占面积高达87.34%（表 3）。而耕地质量评价结果显示，耕地质量等别主要为中等，所占面积为75.17%（表 3），因此本研究得到的耕地质量等别低于耕地国家自然等。本次耕地质量评价结果受生物特性系数的影响较大，这应该是导致耕地质量等别偏低的原因。在空间分布上，耕地质量等别与国家自然等的总体趋势大体一致，均为西北高、东南低。相关性分析表明，本研究得到的耕地质量指数和国家自然等指数呈极显著的正相关（r=0.506，P < 0.001，n=13 094）。

在耕地质量评价中，若评价结果不经生物特性修正，耕地质量等别明显提高，优等耕地面积占比达到99.7%，与国家自然等结果比较吻合。相关性分析表明，未经生物特性修正的耕地质量指数和国家自然等指数呈极显著的正相关（r=0.591，P < 0.001，n=13 094），相关系数大于经生物特性修正的耕地质量指数。这表明在我国华南地区，未经生物特性修正的耕地质量指数更能反映耕地质量实际状况，而经生物特性修正的耕地质量评价结果偏低。

耕地产能等别与国家利用等的对比表明，耕地产能等别4等、5~7等、8~10等大致分别对应国家利用等2~3等、4~6等、7~10等。空间分布上二者总体变化趋势一致，均呈现西北高、东南低。相关性分析表明，本研究得到的耕地产能指数和国家利用等指数呈极显著正相关（r=0.320，P < 0.001，n=13 094）。这主要是因为两种评价方法都是基于光温（气候）生产潜力指数经不同的系数修正得到，评价方法相似。两者之间的差异主要体现在以下两个方面：一是相比于农用地的自然质量分等，本研究中的耕地自然质量系数增加了表征耕地土壤性状的指标（如土壤容重、土壤养分元素等）；二是土地利用系数是区域最大产量与二级区最大产量之比，而耕地产能指数计算中的技术水平系数综合考虑了农艺管理、农机化、灾害防治等方面，相对更科学、合理。

2.3 耕地质量和耕地产能评价验证分析

为了验证耕地质量和耕地产能评价体系的合理性和准确性，选取了吴川市兰石镇博崖村、顿谷村、兰石村和六庄村4个行政村于2014年已经实施完成的高标准基本农田建设项目（建设规模455.11 hm²）区内的耕地，进行耕地质量和耕地产能评价体系合理性验证。高标准基本农田建设项目涉及的工程措施包括水源工程、输水工程、排水工程、渠系建筑物工程、田间道路工程等，能够有效改善项目区内耕地的质量状况。

基于农用地质量分等体系的结果（表 4）表明，高标准基本农田建设后耕地国家自然等平均提升了0.09个等别，国家利用等平均提升了0.11个等别，等别提升均不明显，没有准确反映耕地质量实际变化。

基于耕地质量和耕地产能评价体系的结果表明，高标准基本农田建设项目实施后，耕地质量方面（表 5），中等耕地的面积比例由38.85%增加至80.37%，耕地质量等别呈现出明显的由低等提升为中等的趋势。耕地产能方面（表 6），平均等别由建设前的7.27等提升至6.07等，提升1.2个等别，等别提升幅度明显高于国家利用等。

综上结果（图 3）分析，与采用农用地质量分等体系评定的耕地国家自然等和国家利用等结果比较，采用耕地质量和耕地产能评价体系得到的耕地质量等别和耕地产能等别，能够较合理地表征高标准基本农田建设项目实施前后耕地质量和耕地产能的变化情况。由于农用地质量分等体系中采用的指标侧重反映耕地的自然质量状况，故较难反映耕地生产条件改善（人为因素）而引起的耕地质量提升。而耕地质量和耕地产能评价体系中增加了衡量耕地耕作条件、技术水平等指标（如灌溉保证程度、排水条件、农田防洪标准、农艺管理水平等），能够在一定程度上体现因实施土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保持工程等而得到改善的耕作条件和耕地利用技术水平。因此，采用耕地质量和耕地产能评价体系进行土地整治项目实施前后耕地质量和耕地产能评价，具有明显的合理性，能很好地反映耕地质量和耕地产能的变化。这也表明本研究提出的耕地质量和耕地产能评价体系科学性和实用性较强，具有推广应用前景。

3 结论

（1）本研究的评价结果显示，吴川市耕地质量等别为中等和低等，与农用地分等结果中的国家自然等在空间分布上呈一致趋势，两者的等别指数呈极显著正相关（r=0.506，P < 0.001），仅在等别上存在一定差异（国家自然等为优等和良等）；耕地产能等别为4~ 10等，与农用地分等结果中的国家利用等在空间和等别分布上均呈一致趋势，两者的等别指数亦呈极显著正相关（r=0.320，P < 0.001）。

（2）吴川市耕地质量等别整体低于国家自然等，而不进行生物特性系数修正的耕地质量等别与国家自然等较一致。鉴于华南地区的耕地类型以水田为主，采用依据蚯蚓数量测算的生物特性系数对耕地质量进行修正的方法是否适宜于该区域的耕地质量评价，尚需进一步研究。

（3）本研究构建的耕地质量和耕地产能评价体系紧密结合华南地区县域耕地利用的具体实际，验证分析亦表明其能够较明显地反映高标准基本农田建设后耕地等别的变化情况，在华南地区土地整治、耕地占补平衡和基本农田保护等土地管理工作中具有较广泛的推广应用前景。