农用地的数量和质量反映一国的基本国情和资源禀赋。它是衣食之源、发展之本,也是粮食安全的最基本条件。1994年美国世界观察研究所所长莱斯特·布朗发表了长达141页的研究报告《谁来养活中国——来自一个小行星的醒世报告》曾经引发世界范围的激烈反响,中国的粮食安全问题研究也因此备受世界各国理论界、学术界和政府的广泛关注。从某种程度上说,在一个相当长的时期内,中国的主要社会矛盾和危机都与我国人多地少、耕地资源严重匮乏直接相关,而确保中国的粮食安全只能主要依靠中国自己。因此,“保护耕地就是保护我们的生命线。”粮食安全具有耕地数量安全和质量安全的双重内涵,而粮食安全的核心在于保障耕地的粮食综合生产能力。我国从1982年开始到1996年,用15年的时间开展了全国范围的土地利用现状调查(土地详查),摸清了土地资源数量和权属状况家底,但农用地质量评价,即根据农用地的自然、社会和经济条件对农用地质量的综合评价研究相当滞后,且国内外农用地质量评价研究以单一评价(如土地适宜性评价、经济评价等)为主,综合性评价研究较少。以此为基础,通过研究耕地粮食综合生产能力确定粮食供给的可能性边界等的研究则更少。粮食安全研究仍主要以一般性的粮食政策、购销体制、市场供求、价格分析、产量预测等研究为主。本论文从农地质量评价研究入手,系统研究了农用地质量综合评价的理论与方法,通过建立农用地质量与粮食综合生产能力的关系,对粮食安全保障的边界进行了预测研究。论文分为农用地质量评价和粮食安全两部分。农用地质量评价部分系统综述了农用地质量评价与粮食安全研究的目的意义和研究背景、基本理论、国内外研究动态和趋势、研究的内容和方法、主要创新研究成果等。并以四川省为例,系统分析研究了四川省农用地分等的技术方法,建立了四川省农用地的等别体系,并对四川省农用地质量分布规律进行了较全面、系统地研究。最后,以此基础开展了四川省粮食安全研究。一、主要研究内容及结论1、系统分析与总结了国内外农用地评价理论与方法,制定了四川省农用地分等的技术路线。农用地质量评价以自然生产潜力为主要依据,同时将农用地分等与适宜性评价、社会经济评价相结合。从光、温条件计算各有关作物的光温产量;按地块条件评定各有关作物的理论产量;在标准耕作制度下计算土地总理论产量,评定土地潜力等级;根据土地利用水平进行修正,完成土地质量等级评价;按投入产出水平进行修正评定,实现土地经济评价。采用宏观控制、逐步订正的农用地分等技术路线,使分等结果具有可比性。2、研究调整了四川省标准耕作制度分区:农用地质量评价是以标准耕作制度分区为基础,分等因素的选择,标准作物、指定作物的确定,土地利用系数、经济系数的测算都是在各标准耕作制度分区内进行的。标准耕作制度分区是否合理,直接影响到到评价结果的科学性,分等结果的可比性。目前,标准耕作制度分区研究大多从全国角度出发进行的宏观研究,分区域结合农用地分等目的进行的标准耕作制度区划较少,且从已有的分区结果来看与四川省的实际情况不尽相符。本研究从标准耕作制度分区定义、原则、方法、分区指标选取等几方面研究了四川省标准耕作制度分区,将四川省划分为盆西平原、盆地丘陵、盆周山地、川西南山地、川西北高原等五大标准耕作制度区。3、研究了农用地分等因素的选择、权重确定的理论方法,提出引入农业环境地球化学、海拔高度等因素,建立四川省农用地分等因素体系。对各分区影响农用地质量的因素进行了系统分析,确立了四川省各分区影响农用地质量的因素体系及权重,并对各影响因素进行了分级与分值量化。4、系统总结了农用地分等单元划分的方法,如叠置法、地块法、网格法、多边形法等。四川省农用地分等单元划分统一采用地块法,即在工作底图上用明显的地物界线或权属界线,将农用地分等因素相对均一的地块,划为一个分等单元。也可直接将土地利用现状图上的图斑作为分等单元。地块法适用于所有分等类型和地区。采用上述方法划分各个县(市)的分等到单元,再进行全省汇总。全省共划分为150571个地块。5、研究了光温(气候)生产潜力指数、自然质量分、产量比系数、土地利用系数、土地经济系数等分等参数测算的理论与方法,建立了四川省农用地分等参数体系,解决了县、市级有关界线的衔接问题,确保农用地分等的空间连续性。6、全面、科学评价了四川省农用地质量,将全省农用地自然质量等、利用等、农用地等均划分为10个等别,建立了四川省农用地自然质量等、利用等、农用地等(农用地综合等)构成的多层次的农用地等别体系。四川省农用地等别分布规律为:1～4等可作为上等地,合计为1894.79千公顷(折2842.2万亩),占总耕地面积的31.2%。主要分布在盆西平原和盆地丘陵区,在盆周山地和川西南山地的低海拔地区有少量分布。川西北高山高原区无上等地分布。5～7等为中等地,合计面积为3067.63千公顷(折4601.4万亩),占总耕地面积的50.5%。大量分布于盆地丘陵区内,盆西平原区生产条件稍差的地区有少量分布;在盆周山地区成为主体,川西南山地区约占1/3,在川西北高山高原区有少量分布。8～10等为下等地,合计面积为1112.93千公顷(折1669.39万亩),占总耕地18.3%。大量分布于盆地丘陵区生产条件较差的地区,在川西北高山高原区则成为主体,在盆周山地区和川西南山地区海拔较高的地区有较多的分布。在盆西平原区则仅有少量分布。上、中、下三大类土地面积之比可略为3:5:2,即高产田占30%,中产田占50%,地产田占20%,这样的分布符合我省高、中、低产田分布的实际情况。7、系统分析了农用地分等结果检验的理论与方法,提出了实地验证法与数理统计分析论证法相结合,内部逻辑验证、外部对比分析、可靠性分析的农用地分等结果检验的理论方法。8、在四川省农用地质量评价的的基础上,研究了基于农用地分等的粮食生产能力估算理论方法,运用数学模型计算四川省粮食生产潜力;根据未来人口增长与粮食需求预测,评价了四川未来50年的粮食安全状况:按耕地最大粮食生产潜力计算,在2040年后四川省的粮食产量与人口需求量间将出现亏缺,表明四川省的耕地超载、粮食安全危机将不可避免。依据耕地粮食生产能力不降低的原则,在人口增长、人均粮食消费水平、粮食自给率的约束条件下,预测出四川省2020年的耕地保有量为552.30～566.14万公顷之间。并针对耕地质量问题提出了相应的对策。一是切实将优质耕划入基本农田保护区,二是耕地占补平衡按等级折算,实现耕地数量与质量的动态平衡,保障我省粮食生产能力不降低。二、主要创新与贡献1、运用理论研究与实证分析、定性与定量分析、数量分析与数理模型研究相结合等研究方法,提出了系统、完整、科学的四川省农用地分等定级估价的技术方法体系,系统地研究和总结了全省农用地质量等级分布规律,首次建立了四川省农用地质量等级体系。2、提出了用影响因素(农业产值占农林牧渔业总产值比重、转移出省的从业人员占农业从业人员比重、有效灌溉面积占耕地面积比重、单位耕地面积农用化肥施用量、人均农民纯收)构建土地利用系数模型修正土地利用系数的新方法。A、提出了四川省土地利用系数模型(KM): KM =0.307+0.082x1+0.099x2+0.108x3+0.098x4+0.151x5 x1、x2、x3、x4、x5分别为农业产值占农林牧渔业总产值比重、转移出省的从业人员占农业从业人员比重、有效灌溉面积占耕地面积比重、单位耕地面积农用化肥施用量、人均农民纯收入。B、提出了土地利用系数的修正公式: R=(KM- KL)/ KM K= KL×(1+ R)式中,R表示土地利用系数修正率,KL表示实测土地利用系数,KM表示模型土地利用系数,K表示修正后的土地利用系数。应用模型修正法计算得到的土地利用系数真实反映了区域社会经济发展、农业生产能力水平。同时,通过模型修正,减小了分等结果的离散性,增强了分等结果的科学性、可比性。3、提出产量比系数计算的新方法。二级区指定作物潜力指数产量比系数=二级区基准作物潜力指数该方法从理论定义了产量比系数,提出测算的公式,在实践中测算了四川省各标准耕作制度下玉米的产量比系数,解决了评价结果与农用地质量分布规律不相符的问题,保证了农用地评价结果的科学性。4、将农业环境地球化学研究与农用地分等定级估价研究相结合,提出了引入农业环境地球化学、海拔高度等因素,建立四川省农用地分等因素体系的理论与方法。传统的评价方法没有考虑农业环境地球化学、海拔高度对土地质量的影响,因而在建立的评价体系不完备。该分等因素体系首次将农业环境地球化学、海拔高度引入,全面反映了自然因素、社会经济因素对农用地质量的影响,为科学评价四川省农用地质量奠定了基础。5、提出基于农用地质量评价的粮食生产能力估算理论方法,运用数学模型计算四川省粮食生产潜力,根据未来人口增长与粮食需求预测,评价了四川未来50年的粮食安全状况,并依据耕地粮食生产能力不降低的原则,在人口增长、人均粮食消费水平、粮食自给率的约束条件下,预测得出四川省2020年的耕地保有量为552.30～566.14万公顷之间的科学结论。