我国耕地质量监测的发展和研究现状综述

■胡慧娟　肖建东　高　乔（西安市雁塔区育才路长安大学陕西西安710054）

我国耕地质量监测的发展和研究现状综述

■胡慧娟肖建东高乔
（西安市雁塔区育才路长安大学陕西西安710054）

近年来，我国的耕地数量逐年减少，耕地质量逐渐下降，对耕地质量的监测和治理刻不容缓。传统的耕地质量监测方法结果较为可靠，但工作量大，监测周期长，监测速度慢，而且检测结果受采样点数目和分布状况的限制，迫切需要新的监测技术来快速、准确的监测耕地质量的变化。目前运用遥感技术已成为进行耕地质量动态监测的主要发展趋势，但是技术仍不成熟。

耕地质量遥感技术发展趋势

耕地是人类赖以生存的基本资源，必须保有足量的高质量耕地才能保证充足的粮食供应。根据第二次全国土地调查，截止2013年，我国的耕地面积为20.3077亿亩。人均1.52亩，不足世界人均水平的一半。且近百分之七十为山地、丘陵和高原，开发利用难度较大。

随着人口的日益增多，环境逐渐恶化，我国的耕地数量逐年减少，耕地质量逐渐下降，对耕地质量的监测和治理刻不容缓。

1　我国耕地质量监测的发展过程

我国有关耕地质量的调查始于1951年，为配合土改和农业税收，我国进行了查田定产，这是建国来第一次较为系统的耕地调查。但只是对耕地面积、产量、耕地类别进行了调查[1]。

我国的耕地质量监测工作始于1985年。至1997年，布设了连续使用5年以上的国家级监测点153个，省级和县级监测点两千多个，分布在17个省的95个县的16个主要土地类型上。监测采用了分层监测的方法，设不施肥(空白区)和施肥(农民习惯施肥和田间管理)两种类别[2]。

2　耕地质量监测方法的研究现状

目前，我国对耕地质量监测方法的研究主要集中在对监测指标体系的建立方法、监测样点的布设、监测样区的划定等方面。

王芳东（2013）和李永东（2014）分别以吉安县和农安县耕地质量监测研究为主要内容，对耕地质量监测样点的布设，监测体系的建立，监测结果的分析进行分析研究。杨梅花等（2014）提出使用综合指数法对耕地质量监测结果进行处理，来更好的掌握耕地质量的变化状况。

传统的耕地质量监测方法是在监测区内布置监测点，在监测点采样深度为0-20cm耕层土壤，对样品进行风干、剔除杂质、研磨、筛选后进行相关检测分析[3]。这种监测方法结果较为可靠，但是工作量大，监测周期长，监测速度慢，而且检测结果受采样点数目和分布状况的限制，不能有效的反映较大尺度土壤性状的分布状况，也难以发现监测点以外小范围的质量变化。而且，目前我国的耕地质量监测主要以短时间内的静态观测为主，缺乏连续系统的动态观测数据；全国城乡之间、东中西部地区之间监测能力差异大，现行标准中监测污染物的数量不足，远不能适应新时期耕地质量监测的需要。因此，迫切需要新的监测技术来快速、准确的监测耕地质量的变化。

对于运用新技术进行耕地质量监测的相关研究较少，目前主要的研究都集中在如何使用遥感技术提取土壤的理化指标，从而对耕地质量进行分析。

沙晋明等利用地物光谱测量仪测量了在不同环境条件下形成的几种土壤剖面的反射光谱，发现在紫外区、可见光区和近红外区，均存在着土壤有机质光谱响应。采用土壤水分光谱法，可以建立在可见光到近红外波段范围内的土壤水分与土壤光谱反射率的关系。王静等通过对地物光谱分析，发现了有机质含量、沙化程度、水蚀程度和反射率的关系，并利用多元统计分析技术建立了土壤光谱的有机质反演模型和预测土壤含水量的回归模型。陈彬等通过深入研究发现土壤有机质、总氮含量与遥感影像反射光谱之间分别为指数关系和对数关系，并以此建立土壤有机质和总氮含量预测模型。张法升等利用LandSat TM遥感影像反演了辽宁省阜新镇表层土壤有机质的空间格局，认为TM3、TM5波段DN值的回归模型对研究区表层土壤有机质含量的预测结果可靠。何挺运用多元统计分析技术、基于光谱位置变量的分析技术等方法,通过对试验区不同土样的地面光谱特征分析和理化特性分析,选择高光谱遥感技术手段所能监测的若干直接或间接反映土地质量状况的光谱指标,初步建立土地质量指标的光谱指标模型,进行高光谱遥感土地质量监测的潜力研究。任红艳对宝山矿区农田土壤-水稻系统重金属污染进行光谱探测，得出结论：540nm、670nm以及2100～2900nm为预测重金属Cu模型的关键波段。王维等基于高光谱的土壤重金属铜的反演，得到土壤重金属Cu与Mg、Fe的相关性显著。

综上所述，大多数有关遥感技术在耕地质量监测上的应用的研究都是针对土壤有机质、土壤含水量、土壤重金属含量中的一个或几个质量指标的提取进行的研究，存在以下不足：

①国内外对耕地质量监测相关方面的研究都比较分散，主要都是针对个别监测指标进行的，缺乏综合性、系统性的研究。

②遥感监测以定性为主,缺乏对耕地质量指标的定量监测。

③监测定量化水平和自动化程度不高,遥感数据的分析仍然需要依靠人工目视解译，应用效率相对较低。

3　耕地质量监测的发展趋势

目前，运用遥感技术已成为进行耕地质量动态监测的主要发展趋势，但是技术仍不成熟。首先，现有的反演模型的可重复性和在不同地区的普适性尚需检验。需要建立一个普遍使用的模型或方法。其次，目前的研究大多是只考虑单个因素的一元线性回归模型，今后应进行综合考虑多个参数的多元回归模型。今后应在更多的波段上地物表面的光谱反射特征进行分析，从而获得高精度的定量反演结果。此外，如果能实现监测定量化和自动化，可以在很大程度上提高耕地质量监测的作业速度。这些将是今后耕地质量监测的主要发展方向。

[1]伍育鹏,郧文聚,李武艳.用标准样地进行耕地质量动态监测与预警探讨[J].中国土地科学,2006,04:40-45.

[2]程晋南.基于GIS的县域耕地地力评价、动态分析及改良利用研究[D].山东农业大学,2009

[3]密长林,马爱功,张晓东.基于WebGIS技术的耕地质量动态监测信息系统研究[J].山东国土资源,2011,12:28-31+35.

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-1-306-1

胡慧娟（1991～），女，大地测量学在读研究生，研究方向为土地资源管理。