基于耕地质量综合评价的耕地选入基本农田分析

杨成乐,张永福,雷亚君,张敏惠

(1.新疆大学资源与环境科学学院, 新疆 乌鲁木齐 830046； 2.新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046)

随着城镇化进程的加速，建设用地不断扩张而耕地不断缩减，耕地资源现面临严峻挑战[1]。合理保护和利用农用地、节约建设用地、统筹协调区域土地利用规划和生态建设刻不容缓，其中协调好耕地保护和经济发展是可持续发展的关键[2]。基本农田是耕地的精华[3]，指一定时期内预测建设用地以及国民经济、人口对农产品的需求，在土地利用规划内确定的不得占用的耕地，保障国民经济发展对农产品的需求，维护社会稳定[4]。因此，合理划定基本农田对保护耕地生产力，稳定生产农产品，对协调好粮食安全和社会经济发展关系具有重要意义。但实际工作过程中各县市在完成国家下达基本农田指标时，重数量不重质量，划定偏主观，布局随意，缺乏科学合理的规划。目前，已有许多研究为科学划定基本农田及合理布局提供依据，如基于农用地成果的基本农田划定[5-6]，耕地质量的基本农田划定[7-8]，农业生态风险基本农田评价[9]，基本农田连片分析以及高标准基本农田[10]。本文从耕地自然质量、区位经济条件和空间形态三个方面对拜城县耕地质量进行评价，并建立综合评价体系，对研究区进行耕地质量综合评价，为基本农田保护和耕地可持续发展提供依据，为丰富耕地质量评价与基本农田划定提供新思路，更新土地整治新内容。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

拜城县有丰富的天然气、石油、煤炭资源，是南疆的主要产煤基地，位于新疆维吾尔自治区西南部，天山山脉中段南麓却勒塔格山北缘山间盆地，渭干河干流上游区，属于温带大陆性干旱半干旱气候，年平均气温7.6℃，年平均降水171.13 mm，位于东经80°37′39″～83°02′25″，北纬41°24′08″～42°38′52″之间。辖区总面积15 890.98 km2，2009年总人口22.9万人，辖1个县城镇(拜城镇)，3个建制镇(铁热克镇、赛里木镇、察尔齐镇)，10个乡(黑英山乡、克孜尔乡、托克逊乡、亚吐尔乡、康其乡、布隆乡、米吉克乡、温巴什乡、大桥乡、老虎台乡)，2个国营农牧场(大宛其农场、国营羊场)，152个村(含连队)，地势北高南低，由西北向东南倾斜，境内有多条水系如：木扎提河、喀普斯浪河、喀拉苏河等。

1.2 数据来源

本研究采用的数据包括拜城县30 m分辨率DEM数据(http://www.gscloud.cn/)，从中获得耕地的坡度和高程数据；2014年拜城县土地利用现状数据库、2014年拜城县统计年鉴及社会经济资料、地质灾害分布图；拜城县农用地分等成果矢量数据，从中获得耕地的自然分等、有机质含量、土壤质地、土壤pH值、有效土层厚度等数据；农村居民点、水源、公路、农村道路、耕地、工商业用地及城镇中心等来源于2014年土地利用现状数据库。在ArcGIS支持下，建立统一的空间投影系统，并栅格化为20 m×20 m。

2 耕地质量适宜性评价

2.1 评价指标体系构建

耕地选入基本农田应为自然区位条件好，生态条件好，设施配套、抗灾能力强，集中连片、高产稳产的耕地。为了客观科学的反映耕地质量的实际水平，将优质耕地入选基本农田，在选取指标时，遵循综合性、主导性、因地制宜性以及与农业生产密切相关性等基本原则。基于此，针对研究区特殊的地理环境，如西北高东南低，地形复杂等特点，在保证基本农田数量的前提下提升基本农田质量，综合考虑耕地自然质量、区位条件和空间形态并建立耕地质量适宜性评价体系。

2.1.1 耕地自然质量评价 耕地自然质量为耕地自然条件的综合判定，决定了土地生产力的高低，对农业生产起到了决定性作用。本文依据《农用地定级规程》以及《高标准基本农田建设标准》(TD/T1033-2012)，选择地形坡度、土壤有机质含量、土壤质地、有效土层厚度、土壤pH值、排水条件等指标反映耕地自然质量等别，其中土壤的理化性质为耕地质量的自然基础，有机质含量、土壤有机质、土壤pH值、水利设施条件、盐渍化程度等指标可以反映土壤的理化性质[11-15]，坡度、地质灾害等指标反映耕地自然基础条件[16-17]，各指标定义如下：

(1) 坡度。不同坡度级别影响土壤侵蚀、水土流失、耕作方式等，是决定耕地自然质量高低的重要因素。一般情况下坡度大于15°不宜划定为基本农田，拜城县的坡度如图1(a)所示，可以看出，拜城县坡度范围值在0°～86.83°，坡度呈西北高东南低趋势，基本农田应从南部地势平坦的优质耕地中选取。

(2) 土壤有机质。土壤有机质含量影响着土壤的形成、土壤的肥力，应选择土壤肥力较高的耕地划定为基本农田，拜城县有机质含量如图1(b)所示，可以看出，依据土壤有机质含量多少分成五个等级分别为小于1%、1%～2%、2%～3%、3%～4%、大于4%，在一定含量范围内，有机质含量与土壤肥力水平呈正相关，有机质含量高的耕地，土壤肥力较高，优先入选基本农田。

(3) 土壤质地。依据矿物颗粒直径的大小将土壤质地分为砂土、壤土、粘壤、粘土，土壤质地影响着土壤肥力、通气性、保水状况等。拜城县土壤质地如图1(c)所示，可以看出拜城县土壤质地分为砾质土、砂土、粘土、壤土，其中土壤肥力大小为砾质土>砂土>粘土>壤土。

(4) 有效土层厚度。指生长植物的实际土层厚度，是衡量土壤肥力和可持续利用的重要标准。拜城县有效土层厚度如图1(d)所示，可以看出，拜城县耕地有效土层厚度分为三类，分别为60～100 cm、100～150 cm、大于150 cm，其中有效土层厚度大于150 cm为一级，有效土层厚度在100～150 cm为二级，有效土层厚度在60～100 cm为三级。

(5) 土壤pH值。也指土壤酸碱度包括酸性强度和酸度数量，土壤酸碱度对土壤肥力及农作物生长影响较大，在农业生产过程中应采取措施调节土壤酸碱度。土壤酸碱度对养分的有效性影响很大，若土壤的酸碱度不平衡通过农业改良法、化学改良使得耕地改良为优质土壤。

(6) 水利基础设施。排水条件和灌溉条件反映水利设施的完善程度，拜城县水利基础设施状况如图1(e)所示，可以看出，拜城县水利设施条件分为一般满足和基本满足，将水利设施基本满足的耕地优先选入基本农田。

(7) 盐渍化程度。指易溶性盐在土壤表层积累的过程，盐渍土带来的生态环境恶化影响着农业生产和粮食安全，盐渍化严重的耕地不宜选入基本农田。

(8) 地质灾害。地质灾害指泥石流、崩塌、和滑坡等，地质灾害敏感区的耕地不宜选入基本农田。

2.1.2 区位条件评价 区位条件评价反映到达耕地资源的便利程度，应选区位条件优越的耕地划入基本农田。耕作环境及道路的通达度对村民土地利用行为产生一定影响，本文选入城镇中心可达性(耕地到城镇中心距离)和耕作的便利度(耕地到农村居民点及主干道的距离)，城镇中心可达性以及耕作的便利程度反映耕地社会条件的适宜度，到达城镇中心及耕作花费时间越短，区位条件越优越[18-19]。利用ArcGIS中near分析工具得到耕地到城镇中心、居民点和主干道的距离，并依据农业区位理论，即随着耕作半径的增加评价指标降低。依据《拜城县农用地分等成果技术报告》城镇中心可达性采用指数衰减法赋值如式(1)，耕作便利度采用直线衰减法赋值如式(2)[20]。

(1)

fb=Mb(1-r)

(2)

式(1)中，fa为城镇中心可达性分值；Ma为规模指数；r为耕地到城镇中心距离。式(2)中，fb为耕作便利度；Mb为规模指数；r为耕地到农村居民点及主干道的距离。

2.1.3 空间形态评价 耕地空间形态反映耕地产能、生态功能、农用地价值及生态景观的稳定性。本文选取田块规整度和耕地连片度来评价耕地的空间形态。田块的规整度在一定程度上影响着农业生产经营的高效性，可用景观生态学中分维数(FAFRAC)表达。利用Fragstas3.3景观分析软件可以得到分维数，分维数理论范围在1～2之间，景观指数越小表示农田形状越规则。耕地连片度指耕地地块在空间相邻程度，连片度越高[21]利于农业产业化，并提高了基础设施的利用效率及农用地价值。耕地集中连片性越高越利于耕地的规模化管理与利用[22-23]。依据“优质集中”理论及《拜城县农用地分等成果技术报告》划定连片区，利用ArcGIS将连片面积进行分级[24]，具体计算如下：

(3)

式中，q为连片度；s为耕地地块面积(hm2)。

2.2 评价指标量化

本文将指标属性分值采用[0，100]闭合区间赋值到耕地质量综合评价分值中，分值的高低表示各指标对耕地质量影响的程度。依据《《农用地定级规程》、层次分析法和专家打分法相结合，各指标归一化处理后确定评价指标的权重[25-26]。首先，按照层次分析法构建判断矩阵，依据判断矩阵选取指标权重，其中自然质量指标权重参考拜城县农用地分等定级成果，区位条件和空间形态指标权重参考专家打分法；其次，采用Kendall W系数对专家打分权重进行相关分析，检验结果的一致性；第三，若未通过一致性检验，将首轮评分结果与相关分析反馈参评专家，直至通过一致性检验；第四，将最终的权重评分结果录入yaahp软件，计算各判断矩阵随机一致性小于0.1且层次总排序检验结果CI=0、CR=0，满足一致性；最后用和积法计算评价指标层对准则层组合权重具体权重[27-28]如表1。

2.3 综合评价

依据加权指数法[29-30]，作为划定基本农田评价模型，对每个耕地斑块适宜性进行综合分值计算，得到耕地综合适宜性等级，最后依据综合适宜度值高低划定基本农田。评价模型如下：

(4)

式中，W为耕地质量综合适宜性评价分值；Xi为每个栅格单元第i项指标的标准化值；wi为第i项指标的权重；n为指标数。

图1耕地自然质量评价各指标量化结果

Fig.1 Cultivated land natural quality evaluation of each index quantitative results

3 结果与分析

3.1 耕地质量评价结果

依据评价指标结果可以得到，拜城县自然质量评价分值在[55，90]之间(图2)，得分在80分以上的耕地为优质土地，一般为地势平坦，土壤质地为粘土或壤土，水利设施基本满足，盐渍化程度较轻，不宜发生地质灾害的区域，主要分布在察尔齐镇、温巴什乡和亚吐尔乡，其中察尔齐镇、温巴什乡和亚吐尔乡位于地势平坦区，耕地自然条件好，评价结果与实际情况相符；得分在60分以下的耕地一般自然条件较差，不宜划入基本耕地农田，主要分布在老虎台、黑英山和克孜尔乡，其中老虎台乡和黑英山乡位于山区，坡度较高，水利基础设施较差，评价结果与实际自然条件相符。

区位条件评价分值在[50，100]之间(图2)，得到80分以上的耕地一般耕作便利，距离农村居民点和城镇中心相对较近，主要分布在拜城镇、布隆乡和大桥乡，其中拜城镇为县城中心，布隆乡和大桥乡与拜城镇比邻，交通便利，道路通达度高，评价结果与实际情况相符；得分在60分以下的耕地区位条件较差，主要分布在黑英山和老虎台乡，其中黑英山与老虎台乡位于山区，交通不便利，交通方式简单且道路通达度低，农户耕作距离较远，社会经济条件较差，评价结果与实际情况相符。

表1 拜城县耕地质量适宜性评价指标体系及指标权重

空间形态评价分值在[40，100]之间(图2)，利用Fragstas3.3景观分析软件得到拜城县耕地分维数(FAFRAC)为1.3414，分维数<1.5指数较低，表明田块形状规则，拜城县空间形态评价分值大部分在40左右，空间连片性较差，耕地集中分布利于耕地规模化管理与利用，连片度高的耕地选入基本农田为建立高标准基本农田提供依据。由于县域内空间形态综合分值较低，今后应整治基本农田连片程度，使农业产业化发展。

通过综合评价模型(式2)，得到拜城县耕地综合评价分值在[45.1，94.01]之间如图2所示，可以看出，拜城县的耕地综合质量较好，分值在85分以上的耕地自然质量高、区位条件优越，耕地斑块形状规整且连片分布，主要分布在察尔齐镇、温巴什乡、赛里木镇、亚吐尔乡，其中察尔齐镇、温巴什乡、赛里木镇、亚吐尔乡土地利用类型多以经济效益较高的水田与水浇地为主，靠近县城中心，且耕地集中分布，利于耕地规模化管理。分值在60分以下的耕地自然质量较差、区位条件较差，连片度较差，主要分布在黑英山乡与老虎台乡，其中黑英山乡和老虎台乡受地貌影响，耕地与村庄分布零散，耕作自然条件较差，土地利用类型以旱地为主。

3.2 基于综合评价结果划定基本农田

耕地质量综合评价结果综合分值位于45.1～94.09分之间，依据综合分值采用自然断点法实现耕地质量标准化分级，结合基本农田划定目标将耕地综合质量评价分为三类，分别为不宜调入、适宜调入、优先调入(图3)，其中优先调入型为优先选入基本农田的耕地，综合分值在[94.09，80]之间，地块数有4566块，占全县耕地总面积比为42.52%，是基本农田理想建设区，资金与资源优先投放区；适宜调入型为自然条件、区位条件较好，整治后可入选基本农田的耕地，综合分值在[80，60]之间，地块数为5144块，占全县耕地总面积比为11.06%，是重点建设区，今后集中整治，重点推进连片建设；不宜调入型为自然条件、区位条件较差，整治花费代价高且难以利用的耕地，综合分值在[60，45.01]之间，地块数为4308块，占全县耕地总面积比为46.42%，为暂不整治区(表2)。优先调入型和适宜调入型耕地都可选入基本农田，占全县耕地总面积比为53.58%，主要分布在南部地势平坦地区，乡与乡比邻，交通便利，自然条件优越，如察尔齐镇、温巴什乡和亚吐尔乡。不宜调入型耕地不宜选入基本农田，耕地空间上零星分布，主要位于北部山区，受地貌因素、脆弱的地质条件等因素影响，改造为高产稳产的耕地成本较大，如黑英山和老虎台乡。

图2 拜城县耕地质量综合评价量化结果

图3拜城县基本农田划定类型划分

Fig.3 Basic cultivated land demarcated classification in Baicheng county

表2 拜城县基本农田类型划分结果

(1) 优先调入耕地，优先划定为基本农田，该区域耕地的有机质含量和有效土层厚度较高；土壤质地、水利基础设施条件好且耕作便利；土壤盐渍化程度较轻，自然灾害不宜发生；耕地斑块面积较大且连片分布，主要分布在察尔齐镇、温巴什乡和亚吐尔乡。将优先调入耕地与行政区乡、原有基本农田矢量数据相叠加得到表3，可以看出，若该乡优先调入耕地面积大于原有基本农田面积，则对该乡优先调入型耕地的剩余部分进行基本农田划入，如拜城镇优先划入基本农田耕地面积为457.2 hm2，原有基本农田面积为9.01 hm2，则将剩余448.19 hm2耕地划入为基本农田。在今后基本农田调整过程中，优先将优先调入耕地剩余部分划入为基本农田，充分利用其自身的自然、区位条件以及集中连片分布优势，提高基本农田划定的效率及准确性，促进农业向机械化、规模化、市场化发展。

(2) 适宜调入耕地，可通过土地整治工程等途径对其空间形态特征、水利基础设施加以改造后划入为基本农田，该区域自然、区位条件及空间形态较优先划入基本农田较低，较不宜调入基本农田耕地有一定的自然条件优势，主要分布在米吉克乡、赛里木镇、黑英山乡。将重点调入耕地与行政区乡、原有基本农田矢量数据相叠加得到表3，可以看出，若该乡重点调入耕地面积>原有基本农田面积，则对该乡重点调入型耕地整治后进行基本农田划入，如拜城镇重点调入耕地面积139.08 hm2，原有基本农田面积9.29 hm2，则将剩余148.37 hm2耕地整治后划入为基本农田。今后基本农田调整过程中，适宜调入型耕地应依据限制因素及改造的难易程度，通过土地整治，完善水利基础设施，优化耕地空间布局，提高耕地的综合质量，将整治后的耕地划入为基本农田。

(3) 不宜调入耕地，受限制因素如自然质量、区位条件和空间形态等的影响，综合评价结果较低，耕地空间分布零散，农业生产产量低，耕作不便利且不宜使农业向机械化、规模化、市场化方向发展。土地整治工程量大且不宜改造，建议不划入基本农田，可以退耕还林还草，主要分布在黑英山乡、老虎台乡。将不宜调入耕地与行政区乡、原有基本农田矢量数据相叠加得到表3，可以看出，各乡在不宜调入耕地中的原有基本农田应进行调出。不宜调入耕地，多为旱地，农业产量低，对其进行基本农田调出，提高了基本农田质量，利于今后建设高标准基本农田。如拜城镇不宜调入耕地面积433.4 hm2，则将原有原有基本农田面积162.55 hm2，全部进行调出，将这部分耕地从生产功能向生态保护功能转化。

依据耕地质量综合评价结果与原有基本农田作对比分析，针对耕地质量综合评价特点，提出相应的基本农田调整措施，提高耕地选入基本农田的效率，提供了高标准基本农田的建设方向。

4 讨论与结论

本研究以拜城县耕地综合质量作为基本农田划定对象，综合考虑耕地自然质量、区位条件和空间形态并选取相应指标，利用ArcGIS建立综合适宜性评价体系。依据耕地综合评价结果将耕地划分为三类：优先调入基本农田、适宜调入基本农田、不宜调入基本农田，为基本农田划定提供依据主要结论如下：

1) 通过综合评价模型，拜城县耕地综合评价分值在[45.01，94.09]之间，耕地质量较好，但耕地质量差异较大，主要受自然环境因素如北高南低、区位条件、社会经济条件影响。分值较高区域主要分布在南部地势平坦，交通便利地区；分值较低区域主要分布在北部高山，自然环境恶劣区。

2) 拜城县耕地质量分为三类，分别为优先调入、适宜调入、不宜调入耕地分别占全县耕地面积的42.52%、11.06%、46.42%，优先调入为理想建设基本农田区，适宜调入为重点建设基本农田区，不宜调入为暂不整治区。可以划定为基本农田的耕地集中分布在察尔齐镇、温巴什乡和亚吐尔乡，不适宜划定为基本农田的耕地主要分布在黑英山和老虎台乡。

表3 拜城镇各乡镇基本农田划定类型结果

3) 将耕地质量综合评价结果与现状基本农田图斑进行对比分析，提高耕地选入基本农田效率，针对耕地质量综合评价特点，提出相应的基本农田调整措施，为建设高标准基本农田提供方向。

县域内划定基本农田范围较大，需要投入大量的人力财力进行实地调查，由于人为因素导致划定结果质量参差不齐，未达到划定基本农田真正目的。基于耕地质量综合评价结果为耕地选入基本农田提供现实依据，贯彻落实基本农田保护工作，充分考虑耕地自然条件、区位条件、空间形态影响因素，研究结果具有重要的现实意义，通过耕地质量类型划分，利用分区的优势，集中整治耕地，提高工作效率，实现耕地质量与数量并重的基本农田保护目标，为基本农田划定提供科学参考依据。但划定永久性基本农田是一项复杂的工程，无法对一些因素做定量化分析如居民意愿、政策因素等，本文没有考虑到政策因素对基本农田划定的影响，如土地利用规划发展方向对基本农田划定的影响。将政策、规划因素考虑到耕地评价指标体系中是下一步研究的关键和重点。

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