高寒绿洲农田健康关键限制因子识别
作者： 胡智毅 任向宁 陈文瑛
摘要 高寒绿洲农田是青藏高原社会经济重要组成部分，是建设国家高原生态屏障的重要支撑。但是在资源开发与经济驱动双重胁迫下，高寒绿洲农田健康压力剧增，急需识别其关键限制因子，为科学保护农田健康系统奠定基础。以青海省德令哈市为研究区，根据已有研究文献，结合研究区农田特征，构建高寒绿洲农田健康限制因子体系，采用地理探测器识别关键限制因子。结果表明：高寒绿洲农田健康受地理环境健康背景、生态环境健康状况、土壤健康状况和农田利用健康水平4个维度，15个限制因素，51个限制因子的共同影响，其中影响维度约束力在0.747～4.04 限制因素在0.044～2.230，限制因子在0.001～0.541。高寒绿洲农田健康存在11个关键限制因子，其约束力在0.224～0.54 盐渍化程度＞田面坡度＞防风林建设水平＞灌溉方法＞经济效益水平＞砾石含量＞河流湿地密度＞有机质含量＞年降水量＞土壤侵蚀程度＞通常地下水位。高寒绿洲农田健康面临整体水资源紧缺与局部地下水上升胁迫双重压力，以及盐碱化程度增加、风力侵蚀、土壤肥力难以保存等诸多威胁，其健康状况较低地平原区农田更为敏感、脆弱，急需科学系统解决方案予以保护。
关键词 高寒绿洲；农田健康；关键限制因子；地理探测器；青海省德令哈市
中图分类号 F 301.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）01-0080-11
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.017
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Identification of Key Limiting Factors of Farmland Health in High-cold Oasis
HU Zhi-yi REN Xiang-ning 3，4， CHEN Wen-ying5
（1. Guangdong Guodi Planning Technology Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510000;2. College of Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642;3. Guangdong Provincial Land Information Engineering Technology Research Center， Guangzhou， Guangdong 510642;4.Key Laboratory of Construction Land Transformation， Ministry of Natural Resources，Guangzhou， Guangdong 510642;5. School of Public Administration， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）
Abstract The farmland of high-cold oasis is an important part of the social economy of the Qinghai Tibet Plateau and an important support for the construction of the national ecological barrier. However， under the dual stress of resource development and economic drive， the pressure of farmland health in high-cold oasis has increased rapidly. It is urgent to identify its key limiting factors and lay the foundation for the scientific protection of farmland health system.This paper takes Delingha City of Qinghai Province as the study area， based on the existing research literature and the characteristics of the farmland in the study area， constructs the farmland health limiting factor system of high-cold oasis， and uses Geodetector to identify the key limiting factors.The results show that：The health of farmland in high-cold oasis is influenced by 4 dimensions： geographical environmental health background， ecological environmental health status， soil health status， and farmland utilization health level， with 15 limiting elements and 51 limiting factors. The binding force of influencing dimensions is between 0.747 - 4.04 limiting factors are between 0.044 - 2.230 and limiting elements are between 0.001 - 0.541. There are 11 key limiting factors for farmland health in high-cold oasis， which are from 0.224 to 0.541. The binding force sequence is： salinization degree > field slope > protection forest construction level > irrigation methods> economic benefit level > soil gravel content > wetland density > soil organic matter content > annual precipitation > soil erosion degree > normal groundwater level. The farmland health of high-cold oasis is facing the dual pressure of overall water resource shortage and local groundwater rise stress， as well as many threats such as increased salinization， wind erosion and difficult preservation of soil fertility. Its health status is more sensitive and fragile than that of farmland in lowland and and plain areas， so it is in urgent need of scientific and systematic solutions for protection.
Key words High-cold oasis;Farmland health;The key limiting factors;Geodetector;Delingha City， Qinghai Province
基金项目 国家重点研发计划（2018YFD1100103）。
作者简介 胡智毅（1985—），男，广东新会人，高级工程师，硕士，从事国土综合整治与生态修复、国土空间规划、土地调查与利用评价研究。*通信作者，讲师，从事土地资源开发利用与保护研究。
高寒绿洲农田是青藏高原戈壁地区人地耦合系统中不可或缺的组成部分［1］，其健康状况关系到区域人口社会经济的承载能力与可持续发展，甚至影响到区域多民族安定团结［2］。但是，由于地处我国西北传统草原牧区，在强草牧产业背景下高寒绿洲农田资源的开发利用及其健康状况较少受到关注。随着我国西部大开发、“一带一路”及生态文明建设战略的实施，尤其是国内多元化农产品需求增加［3］，高寒绿洲农田规模不断扩展，利用强度持续增加［4］，农田生态系统压力上升［5］，功能退化趋势严峻［4］。急需从宏观环境与微观地块尺度，综合判断识别高寒绿洲农田健康的关键限制因子，为保障高寒绿洲农田资源可持续利用、健康发展奠定科学基础［6］。
土地健康概念最先由Aldo Leopold提出，第一次使用土地疾病来表述具有功能障碍的土地，此后土地健康被不断推广到其他不同的生态系统。综合国内外文献，健康的农田生态系统应该是一个具有自我维持和自愈能力，能够为农田系统中动植物提供生存保障、满足人类粮食生产的需求且具有一定的稳定性的人工生态系统［7］。世界银行（WBG）、联合国粮农组织（FAO）、联合国开发计划署（UNDP）和联合国环境署（UNEP）基于压力-状态-响应（pressure-state-response，PSR）模型共同提出土地健康评价指标体系，其中包括土地系统的外部压力、自然资源变化及为改善不利影响而采取的保护措施［8］。FAO［9］提出了土壤生产力综合评价指数（PI）模型，PI模型将1 m厚度土壤作为评价对象，根据土壤理化性质对土壤生产力影响的定量试验结果，把各土壤生产力要素综合成一个指数。该模型较简单且可操作性强，在国外土壤生产力评价、土壤侵蚀影响分析等方面得到了广泛的应用［10］。20世纪90年代，澳大利亚WSRO提出了DSR模型，直接反映指标之间的因果反馈机制，并成为可持续发展理论的典型代表。1998年欧洲环境署（EEA）首次提出了DPSIR模型，即涵盖环境、经济和社会因素的“驱动力-压力-状态-影响-反应”模型。国内相关研究则主要集中在土壤健康状况评价上，并逐渐由追求高产为导向的传统土壤健康评价指标选择向多尺度协同增产、提质、增效和环保的多目标土壤健康指标体系进化［11］。如基于康奈尔土壤健康评价系统选取土壤质地、有机质、微量元素等物理、化学和生物指标构建土壤健康评分函数［12］，基于德国Müncheberg 评价系统（M-SQR）［13］从作物生产、持水净水、养分运移与缓冲、碳固存及栖息地与多样性等土壤功能出发，选取基础固有属性指标（气候、地形、水文、土壤）和基础动态属性指标（物理、化学和生物）及限制项指标（土壤污染、盐碱化程度、侵蚀程度、农膜农药残留量等）构建土壤健康评价指标体系［14］。而对农田健康的研究则主要从农田质量、产能、社会保障、生态环境等方面，融合宏观尺度的遥感影像、景观格局指数和空间变化指数与地块尺度的特征和地形、土壤和景观特征，建立综合评价指标体系，采用模糊综合评价模型、动态度空间分析模型等，对农田健康进行定性分析评价［15-16］。也有学者分别从生态健康和生态服务角度建立农田生态系统评价指标体系［17-18］。现有的研究文献中农田健康已取得了一系列的理论研究成果，但其影响因子选取仍存在于较高的理论层次，其宏观性、广泛性较强，但因子间的多重共线性重视程度不足，且较多的考虑农田质量、土壤肥力、粮食产能、生态景观指数等间接表达，对农田健康的地域特性体现及关键限制因子的度量存在显著不足，尤其是对于青藏高原高寒绿洲地区的农田健康研究尚属空白。
因此，该研究以青海省德令哈市为研究区，以“功能-胁迫”为轴心解构农田健康维度，基于文献法构建农田健康限制因子体系，以样点作物综合生产力为因变量，采用地理探测器识别高寒绿洲农田健康关键限制因子，为高寒绿洲农田健康修复、绿色现代农业可持续发展奠定基础。
1 材料与方法
1.1 研究区域
研究区位于青海高原北部、柴达木盆地德令哈市，地处96°15′～98°15′E，36°55′～38°22′N，总面积2.78×104 km2（图1）。研究区在地貌单元上分属祁连山地和柴达木盆地，地势总体北高南低，北部最高海拔5 733 m，南部最低为2 683 m，平均海拔2 980 m（图2a）。研究区属高原大陆性气候，具有典型高寒大陆性荒漠气候特征［19］。常年平均气温4.5 ℃，年日照时数3 554 h，年日光辐射量为66 944～73 220 MJ/m 年降雨量169 mm。受地势影响，研究区北部和南部的年平均气温相差16.4 ℃（-11.2～5.2 ℃），降水量相差286 mm（130～416 mm），蒸散量相差414 mm（624～1 038 mm）。年平均风速为2.0 m/s，大风日数平均每年出现17.6 d。