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1、耕地质量预警初探 南京农业大学土地管理学院刘友兆马 欣 就耕地预警而言，迄今为止的研究多都限于数量预警，质量预警研究只是在近两年才 引起重视。英、美、荷等国家对耕地土壤质量预警的成功报道颇多；在我国，研究人员已开 始对土壤质量进行了预测预警方面的初步探索。研究耕地质量动态变化规律，建立耕地 质量预警的理论与方法，可以更好地服务于区域耕地资源的利用与管理。 1 耕地质量预警的必要性和重要性 所谓耕地质量，指的是构成耕地的各种自然因素和环境条件状况的总和，表现为耕地 的生产能力的高低、耕地环境状况优劣以及耕地产品质量的高低。之所以要进行耕地质 量预警，是因为耕地质量具有下述一些特性：一是耕地质量的
2、重要性；二是耕地质量的动 态性；三是耕地质量调控的滞后性；四是耕地质量改造的艰难性。 耕地质量预警，就是根据耕地质量的动态监测结果，对变化态势进行预测并结合作物 生长的生态要求提出耕地质量警报。耕地质量预警的意义具体表现为下述三个方面： 1 1 完善耕地管理的理论与方法 全面科学的耕地管理涉及耕地数量管理和质量管理两个方面。就耕地总量动态平衡 而论，没有质量为基础的耕地数量平衡是难以保障粮食供求平衡的。因此，耕地质量的维 持与提高已成为耕地管理的一个极为重要的工作。耕地质量预警是现代土地管理的重要 组成部分，预警理论的建立与方法的实施是耕地质量管理的重要基础。进行耕地质量预 警，旨在预示耕地质
3、量偏离正常轨道或超越临界值的状况，对于保证耕地质量的稳定协调 发展十分必要。通过预警研究，可从土壤、气候、耕作管理等方面研究影响耕地质量的因 素，揭示时空变化规律，阐明耕地质量变化规律，丰富耕地资源研究领域，同时也为耕地资 源的可持续利用与管理提供参考依据。 1 2 增加耕地管理决策的科学性 预警的特点之一在于超前性，它使得管理者对耕地质量的变化趋势能及时掌握，这就 改变了耕地质量管理的滞后性，不至于在警情爆发的情况下才采取补救性的对策。耕地 质量有多种复杂因素构成，土壤中的有机质含量、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效 钾、p H 、有机无机物污染等多种要素在土壤中的含量以及它们之间的比
4、例处于不断变化之 中，各有其独特的变化规律，同时各因素的变化及其影响并不是单方面的，各变量之间相 互形成制约关系，单个因子的变化可能会引起其它有关因子的不同趋势的变动，从而导致 耕地质量整体的某些改变，这就使得耕地质量更具复杂性。同时，耕地质量调控也是多种 - - - 1 8 9 江苏省土地学会土地学术年会( - - Oo 二年度) 论文集 措施的在不同时空下的综合采用，对于不同的质量因子有着独特的调控措施，不同区域耕 地质量调控也有着各具特色的不同措施，因此，必须借用一定的理论和方法对耕地质量进 行全面的分析研究，才能把握耕地质量变化规律，以此为基础进行科学的调控决策。 1 3 提高耕地生产
5、力 由于人口不断增长，耕地面积不断减少，使得我国人均耕地从1 9 4 9 年的0 1 8 1h m 2 减 少1 9 9 8 年的0 0 8 6 5h m 2 ( 统计数) o 随着人口的进一步增长，粮食供给安全问题将日益显 现。解决这一问题的根本途径在于提高粮食单产，而粮食单产的高低在一定程度上取决 于耕地生产力的大小。加强耕地质量管理，以有限的耕地资源生产出更多的粮食，是保证 粮食安全的重要措施。进行耕地质量预警，有助于及时了解耕地质量现状，预测变化，指 导科学管理，达到耕地生产力的持续提高，促进粮食的生产与安全供给。 2 耕地质量预警的基本内容 耕地质量预警的主要研究内容包括警情、警源、
6、警兆和警度等4 个方面。 警情就是事物发展过程出现的极不正常的情况，也就是已经出现或将来可能出现的 各种各样的问题，警情是预警的前提。如耕地生产力有较大幅度的下降就可以认为出现 了警情；耕地资源遭受水土流失或盐渍化的危害也可以认为耕地质量出现了警情。耕地 质量警情主要是指生产力下降，也包括盐溃化、水土流失、土壤沙化、耕地污染和贫瘠化 等。 警源是指产生耕地质量系统警情的根源或源头，是“病因”。警源可分为自然警源、外 在警源和内在警源。自然警源是指各种可引发自然灾害从而对耕地质量系统造成破坏的 自然因素，如地震、各种气象灾害、海水入侵等。外在警源是指由耕地生态经济系统以外 的影响因素，如农产品的
7、需求、农产品市场价格的波动、化肥的价格等，外在警源使农民对 耕地质量保护的投资发生变化，从而影响耕地质量，如过高的农产品价格会因农民急功近 利而加剧土壤的退化。内在警源则是耕地质量系统自身运行状态及机制，包括耕地产 权制度、耕地开发利用行为、耕作制度、耕地保护制度等因素。例如：对耕地产权的界定不 清，会引发农民的一些急功近利行为，诸如过度施用化肥、单一种植等，造成耕地质量的下 降。 警兆是指警情爆发之前的一种预先兆头，是警源过渡到警情的中间状态。耕地质量 警兆包括景气警兆和动向警兆。景气警兆一般以实物运动为基础，表示耕地质量系统某 一方面的景气程度。例如，土壤中的养分含量、p H 等均属景气警
8、兆；而农地评估价格、土 地质量评价的分值、农民收入水平等这些并不直接表示耕地质量高低的指标，均属动向警 兆。景气警兆属于内生变量，是耕地质量预警所能选取的指标；动向警兆属外生变量，- 9 耕地质量无直接关系，定性分析时可作为预测依据，定量分析时不作为预警指标。 警度则是对耕地质量系统警情大小的定量描述，一般分为无警、轻警、中警、重警和巨 警uq 1 。不同指标的警度值域可能不一致，例如，对于土壤中的有机质含量而言，降幅范 - 1 9 0 - - 第三部分土地资源保护与利用耕地质量预警初探 围在5 1 0 时对粮食产量的影响不大，为视无警或轻警；而耕地重金属污染量增加 5 1 0 ，则可能引起粮
9、食产量和品质的下降，应定为中警乃至重警。 3 耕地质量预警的方法步骤 耕地质量预警一般要经过确定警情、寻找警源、分析警兆、预报警度4 个逻辑过程。 明确警情是监测预警研究的基础，而寻找警源、分析警兆属于对警情的因素分析及定量分 析，预报警度则是预警目标所在。对警情、警源进行研究并得以明确之后，警兆与警度便 成为预警研究的重点，主要从事下述4 个方面的研究工作： 3 1 选择预警指标 首先根据不同区域的实际情况选择预警指标，选取的指标应满足如下条件：全面 性：预警指标应能全面反映耕地各方面的质量现状，耕地质量性状的指标主要有土壤养分 含量、土壤容重、p H 、地下水位等影响耕地生产力的指标和土壤
10、污染物含量等耕地环境质 量的指标；( 爹主导性：选取预警指标应根据影响因素种类及作用的差异，重点分析那些对 耕地质量水平起控制作用的主导因素；变动性：选择的指标必须具有动态变化的特征， 那些稳定的要素虽然可能对耕地质量作用较大，但建立预警的必要性却很小。只有那些呈 退化性变化的质量因素才能成为预警指标。 3 2 确定预测模型 对预警指标的常见预测模型有时间序列分析模型、灰色预测模型、回归模型等。 ( 1 ) 时间序列分析法 该方法可采用下述指数平滑模型求得序列的平滑预测值， Y t = Y t l + a ( Y t - l 一- t 1 ) 式中：V 。，v 卜。为预测值，Y 。一。为实际值
11、，Q 称为平滑常数。 ( 2 ) 灰色预测法 G M ( 1 ，1 ) 模型为该方法中的基本算法，该类模型可用下式表示： x o ( t + 1 ) = 王( 1 ( t + 1 ) 一x o ( t ) 式中：王( o ( t + 1 ) 为t + 1 年预警指标的预测值；i ( 1 ( t + 1 ) 为t + 1 年预警指标的累加 生成模拟，夏( o 为t 年预警指标的预测值。 ( 3 ) 回归分析法 回归分析法是基于多年的实测资料，运用最小二乖法原理建立由相关因素求得预警 指标预测值的一类方法。回归模型可用下式表示： Y 2a + b i X i 式中：y 为预警指标的预测值，a 为常
12、数，b ；为回归系数，X ；为自变量的实测值。根据x i 性 质的不同和数量的多少，回归分析模型可续分成多种模型，如多项式回归模型、数量化理 论模型等。 3 3 划分警度值域 - 1 9 1 - 江苏省土地学会土地学术年会( - 0O 二年度) 论文集 警度值域的划分方法一般有2 种：一为经验法，是从已有的研究结果中查阅获得；二 是统计法，如根据回归方程式确定各预警指标和耕地粮食产量的关系，依据各预警要素对 耕地粮食产量的影响相应地划分出无警、轻警、中警、重警和巨警的值域。对于粮食产量 来说，预警指标使其减少幅度在0 5 视为无警，5 1 0 为轻警，1 0 一1 5 为中警， 1 5 2 为
13、重警，2 0 以上为巨警。 3 4 建立预警信息系统 耕地质量预警是一项复杂的系统工程，涉及大量数据的收集汇总与精确运算，在指导 生产上还面临着空间定位的问题。为了高效、准确地进行耕地质量预警，可借助于地理信 息系统平台开发耕地质量预警系统。该系统将是一个以耕地质量为分析对象的专题地理 信息系统，应包含基础数据库和数据库管理子系统、专家子系统和决策支持子系统，具备 综合分析、动态模拟、预警以及决策规律等功能。 参考文献： 1 黄贤金、曲福田，耕地生态经济预警的理论与方法，生态经济，1 9 9 8 ( 5 ) 1 4 1 7 2 吴延熊、郭仁鉴、周国模，区域森林资源预警的警度划分，浙江林学院学报，1 9 9 9 ，1 6 ( 1 ) 7 0 - “ 5 3 尹昌斌，陈基湘，鲁明中自然资源开发利用度预警分析，中国人口资源与环境， 1 9 9 9 ，9 ( 3 ) 3 4 3 8 1 9 2 - -
