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Frontier Technology Education Workshop

高标准农田建设项目耕地质量等别调查与评定

作者

彭伟

湖南省地球物理地球化学调查所 410114

引言

近年来,国家持续推进高标准农田建设,旨在提高农业综合生产能力、提升耕地质量、增强粮食安全保障水平。耕地质量作为项目实施和评估的重要依据,其核心指标之一即为“耕地质量等别”,主要体现耕地在自然条件、土壤肥力、利用条件等方面的综合生产潜力。目前,耕地质量等别在自然资源调查、耕地占补平衡、项目立项论证中被广泛使用。然而,随着高标农田建设项目技术标准的不断提高以及区域耕地质量差异性增强,传统等别评价体系在新形势下亟待优化与调整。

在高标准农田建设实践中,耕地质量等别调查需实现高精度、高效率和多源数据融合的目标,以更好服务耕地保护与利用。本文将围绕高标准农田项目中的耕地质量等别调查技术展开讨论,结合已有经验与区域实践案例,分析其关键环节与改进方向。

、耕地质量等别评价体系的内涵与构建逻辑

1. 等别评价指标体系的演进与结构

耕地质量等别评价体系主要由自然属性、土壤属性与利用属性三大类指标构成。《全国耕地质量等级》标准体系中,核心指标涵盖土壤有机质含量、耕层厚度、质地、排水性、地形坡度及灌溉条件等。早期的等别评价方法多采用“定性+定量”相结合的方式,近年来则逐步引入遥感监测、数字地形分析与土壤数据库建模等现代技术,以提升评价的科学性与自动化水平。

当前,大多数省域仍采用相对静态的土地利用现状图与土壤图叠加分析法进行耕地分等,在高标准农田项目中面临难以精细反映耕地微环境差异、忽略耕地改造潜力等问题。因此,等别评价体系构建需根据建设项目目标进行适应性修正,更加注重动态属性(如肥力变化趋势)、管理属性(如可机耕性、田块完整性)和生态属性(如土壤健康、生物多样性)。

2. 等别调查在高标准农田项目中的应用价值

在高标准农田建设项目全流程中,耕地质量等别调查起到“前端定量支撑、中期动态管控、后期绩效评估”三重作用。前期,等别调查可为项目规划布局提供精细基础资料,实现资源配置最优化;中期实施阶段,根据耕地质量变化动态调整投入措施,保障项目实际效益;后期则为项目绩效评估、成果验收与资金拨付提供量化依据。在实施过程中,高质量的等别调查还可发现潜在土地利用障碍,为项目技术路径选择与工程措施优化提供重要依据。

结合我国中东部地区若干典型高标准农田建设项目的实践经验发现,开展耕地质量等别调查有助于发现区域性耕地利用短板,识别田间管理弱点与结构性耕地资源浪费,对后续整治措施如排涝、灌溉系统建设、田块整合具有良好引导作用。

二、耕地等别调查的技术路径与方法优化

1. 多源数据融合与采样设计策略

随着现代测绘与信息技术的发展,耕地质量等别调查逐步摆脱对传统图件与经验性采样的依赖,向融合多源数据、精准定位与动态监测的方向演化。在高标准农田建设项目中,传统等别调查方法主要依赖土地利用现状图、地形图及土壤普查资料进行评价,缺乏实时性与空间精度。当前,遥感影像、无人机航测、全球定位系统(GPS)、土壤在线分析仪等新型数据采集技术被广泛引入,可实现对耕地空间分布、地表特征与局地差异的高效识别。例如,利用高分卫星影像可快速掌握地块边界与覆盖状况,通过植被指数(NDVI)间接反映耕地作物生长情况,为等别划分提供辅助依据。

在采样设计方面,应根据耕地类型、土壤类别、地形起伏与历史耕作方式等因素进行分层分区布点,采用典型样点与系统抽样相结合的方法,既保证代表性又兼顾可操作性。以西部黄土高原某项目为例,通过对不同灌溉条件、施肥制度和作物类型耕地的分类设样,结合地块边缘带强化采样,可有效揭示田间空间变异规律,支持等别分区的科学性与细致性。此外,为避免过度依赖“土壤样本唯一论”,可引入多因子权重模型,对采样数据进行分级归一化处理,构建评价指标综合得分体系,从而提升整体调查的系统性和稳定性。

2. 信息技术支撑下的空间建模与精准评估

近年来,地理信息系统(GIS)在耕地质量等别调查中的应用显著增强,成为连接实地数据与空间推演的重要技术手段。GIS可实现土壤样点的空间插值、地形分析、环境因子叠加、分类分区建模等功能,是高标准农田区域尺度耕地等别评估不可或缺的支撑平台。结合地统计分析方法如Kriging插值与空间自相关分析,可在调查样点基础上推导出全区域耕地质量空间分布图,并识别出潜在的低质耕地带与边缘区,实现“以点控面、分区施策”的目标。

此外,基于Python或R语言构建的评估模型,也可引入主成分分析(PCA)、层次分析法(AHP)等方法对指标权重进行优化配置,增强评价体系的科学性。在调查实践中,建议通过“数据清洗—因子分析—建模评估—图像输出”四步法开展标准化操作,确保调查结果在质量上具备可比性、在空间上具备一致性。例如,结合Landsat 8 多光谱数据与现场实测指标构建的耕地等级反演模型,已在多个典型区域推广使用,并与土地整治工程优先区域划定形成有效衔接。整体来看,现代技术的融合不仅提升了等别调查的精准度,也显著提高了项目早期工作效率与科学决策能力。

三、典型区域高标准农田耕地等别调查实践

1. 项目背景与样点区域概况

在高标准农田建设推广进程中,耕地资源压力较大的中东部典型区域率先开展了一系列耕地质量等别调查示范项目,积累了丰富的实地经验。以典型平原农业区为例”或“以典型中东部平原区域为例,土地资源丰富但耕地分布碎片化、水土条件差异显著,是国家重点推进高标准农田建设的地区。项目实施区域涵盖多个行政村,耕地类型多为旱地与井灌地,地块普遍存在土壤肥力下降、田间道路不畅、基础设施老化等问题,急需通过科学规划与精准整治提升耕地质量。

在调查准备阶段,技术团队首先对区域土壤、地貌、气候和历史耕作信息进行收集整理,建立项目基础数据库。随后,结合三调成果、耕地现状图与高分遥感影像,开展地块划分与编码工作。调查对象涉及耕地总面积约1.2 万亩,样点布设按照每50 亩布设一个采样点的标准,合计采集土壤样本240余个。样点主要分布于地势平坦、灌溉条件良好与地块利用强度高的区域,同时兼顾边缘区、低洼区与田块拼接处,确保整体调查的代表性与覆盖度。通过与地方农业农村局、自然资源局协同,项目团队进一步明确了区域改造目标与土地整治优先序列,为后续整治提供参考依据。

2. 数据处理过程与调查结果分析

采样完成后,所有土壤样本在实验室开展统一检测,包括土壤pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、容重、质地等八项核心指标。同时,现场采集了地形坡度、耕作层厚度、排水状况、障碍物密度等外业观测数据。通过标准化处理后,各指标赋值统一转换为0–100 的标准分,并根据《耕地质量等级评定标准(试行)》进行打分归类。为确保空间连续性与可视化输出,项目团队采用反距离加权插值(IDW)方法,在ArcGIS平台构建等别分布图,并划分出耕地一至六等区块。

调查结果显示,项目区域内高等级耕地(Ⅰ–Ⅱ等)占比为 38.6% ,中等级(Ⅲ–Ⅳ等)占比 45.3% ,而低等级耕地(Ⅴ–Ⅵ等)仍占 16.1% 。其中,低等级耕地主要集中在排水不畅、耕层薄弱与土壤酸碱失衡区域,部分还与长期未翻耕、机械作业困难相关。通过分析地块空间分布特征发现,等别不均现象普遍存在,同一行政村内不同自然地块之间质量差异较大,亟需通过集中整治与综合提升措施予以平衡。

此外,调查还发现部分地块虽质量等级较高,但存在利用效率偏低、边界不规则等利用性问题,提示在后续项目设计中需综合考虑“质量–利用–可持续性”三重维度,而非仅依赖单一等级指标作为投入依据。这一实践经验为构建科学合理、因地制宜的建设技术路径提供了重要参考。

四、调查成果在项目规划与实施中的作用体现

1. 等别成果对工程布局与要素配置的引导

耕地质量等别调查不仅是项目可研报告中的必备内容,更直接参与到规划设计各阶段的技术决策中。在高标准农田建设中,项目区通常包含田间道路、灌溉沟渠、农田防护林、排水系统等多个子工程,其空间配置应充分依托耕地质量差异,实现资源精准投放与整治成本控制。等别成果提供的耕地分区图与属性数据库,可作为工程设计的底图参考,使得设计单位能将高质量耕地优先列入重点保护区,同时在低质量区域集中安排提升改造工程。

以某典型项目区为例,在等别成果的指导下,设计单位将质量Ⅲ等及以下地块作为“重点整治区域”,投入高标准平整与排灌设施改造工程;而质量Ⅰ、Ⅱ等地块则纳入“稳定提升区”,主要进行生态修复与功能完善。通过这一分类思路,项目在相同预算下实现了资源投入的最优结构,显著提升了整治成效与工程性价比。此外,等别图还在田块整合过程中提供边界优化参考,避免田间道路与水系重复布设,提升了土地利用率和后期农业机械化水平。

在一些地势复杂或耕地碎片化严重的区域,调查成果还能辅助选定集中连片整治片区,实现耕地集中连片与整治措施的一体化部署。项目技术人员表示,借助精细化等别数据,项目区内整治单元划分更加合理,有利于形成“田成方、渠成网、路相通”的目标格局,真正实现“以图导建、以质定策”的科学建设理念。

2. 基于等别差异的整治策略优化路径

不同等别的耕地,其制约因素各异,所需整治手段也具有明显差异。在实践中,统一的整治模式往往难以适应多样化土地状况,造成投入浪费或整治效果不佳。基于耕地质量等别调查成果,项目可构建“差异化整治”策略体系,即根据制约因子分析结果,因地制宜选择整治技术组合。例如,在Ⅳ等及以下耕地中,如限制因子为有机质不足,则优先考虑施用腐殖酸类土壤改良剂;若限制因子为灌溉不便,则以泵站新建与管网改造为主。

整治策略优化还体现在资金配置与工程量调控方面。通过建立“等别–成本–收益”模型,项目单位可对不同整治方案进行多方案比较分析,选择投入产出比最优的实施路径。在兰考项目中,技术单位针对Ⅴ等耕地提出“短周期改良+地块整合+生态过渡”三步法,最终实现该类耕地在两年内稳定提升至Ⅲ等以上,为项目后期验收打下坚实基础。此外,等别成果还可与政策工具相衔接,如对提升至一定等级以上的耕地实施耕地占补平衡指标奖补机制,提高农户参与整治的积极性。

通过将调查成果深度嵌入建设全流程,不仅优化了资源配置结构,也增强了项目的可持续性与政策适应力。未来,随着自然资源管理与农业政策协同程度提升,耕地质量等别成果将不仅用于技术支撑,还将参与制度设计与绩效监管,为农业现代化发展提供长效数据基础。

五、面向未来的耕地质量调查机制与体系展

1. 标准体系升级与动态监测机制构建

当前我国耕地质量等别评价仍以2009 年版《耕地质量等级标准》为技术基础,该标准在制定之初主要服务于耕地保护红线核算与土地利用总体规划,尚未充分考虑当下高标准农田建设中对动态性、功能性与可操作性的需求。因此,未来的耕地质量调查体系应朝向“标准统一化、指标多元化、过程动态化”方向演进,实现从静态分类向动态监测、从单一物理属性向综合生态功能的转变。

建议从国家层面开展《耕地质量等别技术规程》的系统修订,明确针对高标准农田建设项目的适配性指标参数,如引入土壤微生物活性、重金属污染水平、耕作便利性与生态服务功能等新指标,完善现有评价因子体系。同时,构建“地块+样点+时间”的监测模型,基于卫星遥感、土壤传感器与AI数据建模等手段,实现耕地质量的周期性更新与异动分析,突破传统调查“十年一更新”的数据滞后问题。

为推动标准升级落地,可由自然资源部牵头设立“耕地质量动态监测示范区”,联合农业农村部门、高校与科研单位共同推进数据采集、标准验证与评价模型优化。在各省、市县层面,也应同步建立“耕地质量年度检测制度”,通过政府采购或服务外包方式完成阶段性调查,逐步实现耕地信息平台化、管理自动化,为国土空间治理和乡村振兴战略提供精准支撑。

2. 调查成果在耕地保护与土地整治中的长效价值

随着土地政策持续深化,耕地不仅是粮食安全的物质基础,更承担着生态屏障与城乡融合发展的战略功能。耕地质量调查成果作为农田基础设施建设、土地整治项目设计与耕地保护补偿制度的核心依据,其数据价值亟需进一步拓展和固化。在项目外延层面,建议将耕地等别成果纳入自然资源“一张图”与国土空间基础信息平台,赋予其与地类、权属、用途等信息的协同管理属性,避免重复调查与数据割裂。

在政策应用层面,等别成果可作为耕地占补平衡、永久基本农田划定、生态保护红线协调等政策机制的量化基础。例如,可对高等级耕地设置更加严格的保护阈值,对低等级耕地提升后的指标变动进行动态追踪,从而优化土地资源整体配置与监管绩效。此外,调查成果还可用于构建区域耕地“健康账户”,开展耕地碳储量测算、生态补偿测评与农业环境影响评价等工作,进一步拓宽其在绿色发展中的应用边界。

在基层管理中,等别成果应通过信息化手段向村级组织与农户开放,强化其在生产指导与田间管理中的服务功能。例如开发移动端“耕地质量助手”应用,将耕地质量等级、土壤管理建议、施肥配方等信息嵌入地图服务中,提升农户的科学耕作能力,推动农业由经验驱动向数据驱动转变。最终,耕地质量调查体系将不仅是一个数据工程,更是服务国家粮食安全、生态安全与乡村振兴战略的重要基础支撑平台。

结论

耕地质量等别调查在高标准农田建设中发挥着基础性与引导性作用,不仅为项目规划设计提供量化支撑,也为资源投入优化与绩效评估建立了数据基础。通过技术方法升级、标准体系完善与成果多元化应用,耕地质量调查正逐步走向动态、智能与高效的新阶段。未来应持续加强调查制度建