成都平原精华灌区农田生态系统调查评价研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0001

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (28): 56-67.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0001

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

成都平原精华灌区农田生态系统调查评价研究

陈祖荧¹(), 敬发铭¹(), 陈达¹(), 徐争强², 秦诗律¹, 赵利²

¹ 成都市土地整治和生态修复中心，成都 610000
² 四川省核地质调查研究所，成都 610000

收稿日期:2024-12-19 修回日期:2025-06-12 出版日期:2025-10-05 发布日期:2025-10-10
通讯作者:
敬发铭，男，1986年出生，四川遂宁人，硕士，研究方向：土地综合整治和生态保护修复。通信地址：610031 成都市青羊区光华街道家园路3号成都市土地整治和生态修复中心，E-mail：214735008@qq.com。
陈达，男，1995年出生，四川达州人，硕士，研究方向：土地综合整治和生态保护修复。通信地址：610031 成都市青羊区光华街道家园路3号成都市土地整治和生态修复中心，E-mail：296846153@qq.com。
作者简介:
陈祖荧，女，1990年出生，四川成都人，硕士，研究方向：土地综合整治和生态保护修复。通信地址：610031 成都市青羊区光华街道家园路3号成都市土地整治和生态修复中心；Tel：028-87320086，E-mail：348558747@qq.com。
基金资助:
2024年度四川省自然资源厅“揭榜挂帅”遴选课题“四川省国土综合整治监测监管技术体系研究”(ZDKJ-2024-005)

Investigation and Evaluation of Farmland Ecosystem in Essence Irrigation District of Chengdu Plain

CHEN Zuying¹(), JING Faming¹(), CHEN Da¹(), XU Zhengqiang², QIN Shilyu¹, ZHAO Li²

¹ Land Consolidation and Ecological Restoration Center of Chengdu City, Chengdu 610000
² Sichuan Institute of Nuclear Geological Survey, Chengdu 610000

Received:2024-12-19 Revised:2025-06-12 Published:2025-10-05 Online:2025-10-10

摘要/Abstract

摘要： 成都平原是打造天府粮仓的核心区，其耕地保护对国家粮食安全具有重要意义。以成都平原精华灌区典型区域为研究对象，针对该区域农田生态系统进行调查评价。通过综合运用遥感技术、实地调查和模型分析等多种方法，搜集、获取研究区农田生态系统的本底数据。利用层次分析法(AHP)、熵权法和专家打分法，构建生态格局、生态健康、生态安全和生态服务功能4个维度的评价指标体系，并确定各指标权重。结果表明：（1）2019—2022年研究区耕地面积呈现先减少后增加的趋势，表明耕地保护工作初见成效，农田生态环境本底状况良好。（2）研究区农田景观破碎化问题显著，产权权属、道路阻隔分切等因素导致耕地连片度较低，农村人口人均耕地仅为0.08 hm²，不利于农业规模化、机械化发展。（3）研究区农田生态系统整体状况较好，其中生态系统状况良好和中等的面积占比为98.05%，生态安全等级为安全和较安全的农田面积占比78.42%，生态健康等级为健康和较健康的面积占比95.55%，生态服务价值较高，适宜开展农业生产。本研究构建的评价方法可为成都平原耕地保护、质量提升和天府粮仓建设提供科学依据，并为其他区域农田生态系统评价研究提供参考。

关键词: 成都平原, 精华灌区, 农田生态系统, 生态本底, 指标体系, 调查评价

Abstract:

The Chengdu Plain serves as the core area for constructing the ‘Tianfu Granary’, and the protection of cultivated land is of great significance to national food security. This paper took a typical area within the essence irrigation district of Chengdu Plain as an example, employing various investigation and analysis methods to collect baseline data on the farmland ecosystem in the study area. An evaluation system was established focusing on ecological patterns, ecological health, ecological safety and ecological services, and corresponding indicators were defined. Decision weights were calculated using methods such as analytic hierarchy process (AHP), entropy weight method and expert scoring. Comprehensive evaluation and analysis of the farmland ecosystem in the essence irrigation district were then conducted. The results showed that: (1) from 2019 to 2022, the area of cultivated land in the study area showed a trend of decreasing first and then increasing, indicating that the protection of cultivated land had achieved initial success, and the background of farmland ecological environment was in good condition; (2) the fragmentation of farmland landscape in the study area was prominent, mainly due to factors such as property rights and road barriers, which lead to a low degree of cultivated land connectivity. The rural population per capita farmland was only 0.08 hm², which is not conducive to the development of agricultural scale and mechanization; (3) the overall condition of the farmland ecosystem in the study area was relatively good, with 98.05% of the land in good or moderate condition, 78.42% classified as safe or relatively safe, and 95.55% rated as healthy or relatively healthy. The high ecological service value made it suitable for agricultural production. The research methodology and findings could provide reference for the protection of cultivated land, quality improvement and the construction of ‘Tianfu granary’ in Chengdu Plain, and provide reference for the evaluation of farmland ecosystem in other regions.

Key words: Chengdu Plain, essence irrigation district, farmland ecosystem, ecological baseline, index system investigation and evaluation

陈祖荧, 敬发铭, 陈达, 徐争强, 秦诗律, 赵利. 成都平原精华灌区农田生态系统调查评价研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(28): 56-67.

CHEN Zuying, JING Faming, CHEN Da, XU Zhengqiang, QIN Shilyu, ZHAO Li. Investigation and Evaluation of Farmland Ecosystem in Essence Irrigation District of Chengdu Plain[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(28): 56-67.

图/表 29

图1. 研究区范围

图2. 耕地数量、面积及变化

图3. 研究区土壤样品、灌溉水与底泥采样点位图

图4. 土壤重金属单项污染指数

图5. 调查区农作物采样点位图

目标层	因素层	指标名称	计算公式	变量说明
生态格局	景观形状	斑块个数(NP)	$N P = n$	n为斑块的数目
		斑块面积(CA)	$C A = ∑ j = 1 n a i j (110000)$	a_ij为斑块ij的面积
		斑块周长(TE)	$T E = ∑ j = 1 n p i j$	p_ij为斑块ij的周长
		斑块总面积(TA)	$T A = A$	A为景观总面积
		面积比重(PLAND)	$P L A N D = P i = ∑ j = 1 n a i j A × 100 %$	Pi为斑块i所占景观比例
		最大斑块占景观面积比例(LPI)	$L P I = m a x (a 1, . . ., a n) A × 100 %$	a₁,…,a_n为各斑块面积
		景观形状指数(LSI)	$L S I = 0.25 E A$	E为景观中所有斑块边界总长度
	景观连通	聚合度指数(AI)	$A I = g i j m a x → g i j × 100 %$	max→g_ij为最大相似邻接数量
	景观多样	香农多样性指数(SHDI)	$S H D I = (- ∑ k = 1 n P k) l n P k$	P_k是斑块类型k在景观中出现的概率
	景观多样	辛普森指数(SIDI)	$S I D I = 1 - ∑ k = 1 n P k 2$	P_k为景观类型k所占景观比例

目标层	因素层	指标名称	计算公式	变量说明
生态格局	景观形状	斑块个数(NP)	$N P = n$	n为斑块的数目
		斑块面积(CA)	$C A = ∑ j = 1 n a i j (110000)$	a_ij为斑块ij的面积
		斑块周长(TE)	$T E = ∑ j = 1 n p i j$	p_ij为斑块ij的周长
		斑块总面积(TA)	$T A = A$	A为景观总面积
		面积比重(PLAND)	$P L A N D = P i = ∑ j = 1 n a i j A × 100 %$	Pi为斑块i所占景观比例
		最大斑块占景观面积比例(LPI)	$L P I = m a x (a 1, . . ., a n) A × 100 %$	a₁,…,a_n为各斑块面积
		景观形状指数(LSI)	$L S I = 0.25 E A$	E为景观中所有斑块边界总长度
	景观连通	聚合度指数(AI)	$A I = g i j m a x → g i j × 100 %$	max→g_ij为最大相似邻接数量
	景观多样	香农多样性指数(SHDI)	$S H D I = (- ∑ k = 1 n P k) l n P k$	P_k是斑块类型k在景观中出现的概率
	景观多样	辛普森指数(SIDI)	$S I D I = 1 - ∑ k = 1 n P k 2$	P_k为景观类型k所占景观比例

表1. 农田生态格局评价指标体系及计算方法

图6. 都江堰精华灌区景观类型分布图

景观类型	斑块数目		斑块面积		斑块密度/(个/hm²)	平均斑块面积/hm²
景观类型	测定值/个	占比/%	测定值/hm²	占比/%	斑块密度/(个/hm²)	平均斑块面积/hm²
林地	27367	34.58	72998.46	70.57	0.37	2.67
建设用地	22873	28.90	16053.03	15.52	1.42	0.70
耕地	16225	20.50	6349.32	6.14	2.56	0.39
水域	8996	11.37	4668.03	4.51	1.93	0.52
园地	2557	3.23	2564.19	2.48	1.00	1.00
草地	1114	1.41	806.40	0.78	1.38	0.72
全部类型	79132	100.00	103439.43	100.00	0.77	1.31

表2. 都江堰精华灌区生态景观斑块总体特征

斑块类型	数量指标	大小指标			形状指标		聚散性指标
斑块类型	斑块个数(NP)/ 个	斑块面积(CA)/ hm²	斑块周长(TE)/ m	面积比重(PLAND)/ %	最大斑块占景观面积比例(LPI)/%	景观形状指数(LSI)	聚合度指数(AI)/ %
林地	27367	72998.46	10242960.00	70.57	36.21	96.85	89.34
建筑	22873	16053.03	6957870.00	15.52	5.38	138.13	67.44
耕地	16225	6349.32	4030980.00	6.14	0.31	127.19	52.24
水域	8996	4668.03	2580000.00	4.51	1.95	95.40	58.32
园地	2557	2564.19	1482240.00	2.48	0.07	73.40	56.80
草地	1114	806.40	452970.00	0.78	0.02	39.80	58.42

表3. 都江堰精华灌区斑块与类型水平的景观格局指数

类型	指标	数值
整体特征	斑块总面积(TA)/hm²	103439.43
整体特征	最大斑块指数(LPI)	36.21
边缘指标	总边缘长(TE)/m	25747020.00
异质性指标	香农多样性指数(SHDI)	0.98
异质性指标	辛普森指数(SIDI)	0.47

表4. 都江堰精华灌区生态景观格局指数

目标层	因素层	指标层	计算方法	指标性质	权重
生态安全	立地	表层土壤质地	将表层土壤质地数据按斑块赋值	正	0.287
		土壤酸碱度	将土壤酸碱度数据按斑块赋值	负	0.031
		有机质含量	将土壤有机质含量数据按斑块赋值	正	0.117
		有效土层厚度	将有效土层厚度数据按斑块赋值	正	0.072
	景观	景观多样性指数	$I S E D = - ∑ i = 1 ∞ P i l n P i$	正	0.083
	景观	景观分离指数	$D = 1 - ∑ j = 1 m a i j / A 2$	负	0.061
	胁迫	土地利用程度	将土地利用程度数据按斑块赋值	正	0.156
	胁迫	人口密度	人口数量/土地面积	负	0.193

目标层	因素层	指标层	计算方法	指标性质	权重
生态安全	立地	表层土壤质地	将表层土壤质地数据按斑块赋值	正	0.287
		土壤酸碱度	将土壤酸碱度数据按斑块赋值	负	0.031
		有机质含量	将土壤有机质含量数据按斑块赋值	正	0.117
		有效土层厚度	将有效土层厚度数据按斑块赋值	正	0.072
	景观	景观多样性指数	$I S E D = - ∑ i = 1 ∞ P i l n P i$	正	0.083
	景观	景观分离指数	$D = 1 - ∑ j = 1 m a i j / A 2$	负	0.061
	胁迫	土地利用程度	将土地利用程度数据按斑块赋值	正	0.156
	胁迫	人口密度	人口数量/土地面积	负	0.193

表5. 农田生态安全评价指标体系及计算方法

赋值	表层土壤质地	土壤酸碱度	有机质含量/(g/kg)	有效土层厚度/cm	土地利用程度
100	壤土	6.5~7.5	>35	70~100	水田
75	黏壤土	5.5~6.5	30~35	60~70	旱地
50	黏土	—	25~30	55~60	水浇地
25	砂土	—	≤25	≤55	其他

表6. 农田生态安全部分指标分级赋值标准

安全等级	指数区间	安全水平
I	0.80~1	安全
Ⅱ	0.60~0.80	较安全
Ⅲ	0.50~0.60	临界安全
IV	0.30~0.50	不安全
V	0~0.30	极不安全

表7. 生态安全指数判别标准

图7. 农田生态安全等级分布图

目标层	因素层	指标层	指标权重	总体权重
生态健康	环境质量	土壤环境质量	0.3204	0.0974
		农田灌溉水质	0.4051	0.1232
		农田胁迫指数	0.2745	0.0835
	农田格局	农田优势指数	0.7138	0.3514
		破碎度指数	0.1215	0.0598
		连片性指数	0.1647	0.0811
	空间结构	田块平均大小面积	0.042	0.0086
		田块平均边缘密度	0.0372	0.0076
		田块平均临近距离	0.8213	0.1672
		田块平均形状指数	0.0394	0.008
		面积加权平均分维数	0.0601	0.0122

表8. 农田生态健康评价指标体系及计算方法

图8. 农田生态健康分级图

健康等级	指数区间	健康水平
Ⅰ	0.80~1	健康
Ⅱ	0.60~0.80	较健康
Ⅲ	0.50~0.60	亚健康
Ⅳ	0.30~0.50	不健康
Ⅴ	0~0.30	病态

表9. 农田健康等级分级表

健康等级	面积/km²	占比/%
病态	2.61	0.98
不健康	3.84	1.45
亚健康	5.36	2.02
较健康	187.63	70.78
健康	65.64	24.76
总计	265.08	100.00

表10. 研究区农田生态健康面积占比统计

目标层	因素层	评价内容	评价方法	评价公式	公式解析
生态服务	生产功能	粮食供给价值	市场价值法	$V p = Σ (S j × V j × P j)$	V_p为农田生态系统提供产品总价值，S_j为第j种农田生态系统类型或粮食作物的分布面积，V_j为第j种农田类型单位面积净生长量或产量，P_j为第j种农田生态系统粮食作物的市场价格，j表示不同的农田生态系统类型
	生态功能	水源涵养价值	影子工程法	$Q = ∑ i = 1 n (c × W i)$	Q为水源涵养总价值，c为单位面积水库库容造价，n为栅格个数
	生态功能	水土保持价值	水土保持效益评价	$V a = T h × Σ (C i × P i)$	V_a为保持土壤养分价值，T为土壤保持量，i为土壤中养分种类，C为土壤中第i类养分含量，P为第i类养分的市场价格

目标层	因素层	评价内容	评价方法	评价公式	公式解析
生态服务	生产功能	粮食供给价值	市场价值法	$V p = Σ (S j × V j × P j)$	V_p为农田生态系统提供产品总价值，S_j为第j种农田生态系统类型或粮食作物的分布面积，V_j为第j种农田类型单位面积净生长量或产量，P_j为第j种农田生态系统粮食作物的市场价格，j表示不同的农田生态系统类型
	生态功能	水源涵养价值	影子工程法	$Q = ∑ i = 1 n (c × W i)$	Q为水源涵养总价值，c为单位面积水库库容造价，n为栅格个数
	生态功能	水土保持价值	水土保持效益评价	$V a = T h × Σ (C i × P i)$	V_a为保持土壤养分价值，T为土壤保持量，i为土壤中养分种类，C为土壤中第i类养分含量，P为第i类养分的市场价格

表11. 农田生态服务评价指标体系及计算方法

单位面积价值区间/(万元/hm²)	村社个数/个	粮食供给总价值/万元	占比/%
0.0~0.1	6	323.95	2.02
0.1~0.3	10	1010.61	6.30
0.3~0.6	5	1336.82	8.34
0.6~1.0	16	5768.35	35.97
1.0~1.5	8	4712.43	29.38
1.5~2.2	3	2885.20	17.99

表12. 农田生态系统粮食供给价值

图9. 粮食供给单位价值

图10. 水源涵养分布图

图11. 水源涵养价值分布图

水源涵养单位面积价值/(万元/hm²)	村社个数/个	水源涵养总价值/万元	占比/%
0.06~0.19	5	279.66	1.28
0.19~0.50	16	2873.96	13.20
0.50~0.90	15	5021.89	23.06
0.90~1.40	6	3216.45	14.77
1.40~1.93	6	10387.89	47.69

表13. 农田生态系统水源涵养价值

图12. 水土保持分布图

图13. 水土保持价值分布图

单位面积价值区间/(万元/hm²)	村社个数/个		水土保持价值/万元	占比/%
90~4500	41		19552.53	3.39
4500~19000		2	12072.15	2.09
19000~49300		1	18970.06	3.29
49300~91600		2	126159.94	21.88
91600~521000		2	399860.17	69.35

表14. 农田生态系统水土保持价值

等级	描述
优秀	农田生态系统整体状况非常良好，各因子表现出较高水平，具有出色的生态系统
良好	农田生态系统整体状况良好，各因子表现出较高水平，具有较好的生态系统
中等	农田生态系统整体状况一般，各因子表现出中等水平，需要进一步改进和维护
一般	农田生态系统整体状况较差，各因子表现出较低水平，需要紧急改进和保护
差	农田生态系统整体状况非常差，各因子表现出极低水平，需要紧急采取行动恢复和改善

表15. 农田生态系统整体状况分级表

图14. 农田生态系统整体状况评价等级

参考文献 20

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成都平原精华灌区农田生态系统调查评价研究

Investigation and Evaluation of Farmland Ecosystem in Essence Irrigation District of Chengdu Plain

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