基于作物綜合要素單元的農(nóng)田利用布局

吳金鳳, 方 斌, 方瑋軒

1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 陸地表層格局與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 南京師范大學(xué), 地理科學(xué)學(xué)院, 南京 210023 4 蘇州大學(xué)政治與公共管理系, 蘇州 215123

基于作物綜合要素單元的農(nóng)田利用布局

吳金鳳1,2, 方 斌3,*, 方瑋軒4

1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 陸地表層格局與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 南京師范大學(xué), 地理科學(xué)學(xué)院, 南京 210023 4 蘇州大學(xué)政治與公共管理系, 蘇州 215123

自然和經(jīng)濟(jì)要素相結(jié)合構(gòu)建農(nóng)田利用布局可最大限度地優(yōu)化農(nóng)田經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，是耕地保護(hù)最有效的路徑之一。以浦江縣為例，運(yùn)用ArcGIS技術(shù)，以影響作物生長(zhǎng)的自然因子為自然要素指標(biāo)迭加成9個(gè)自然單元，運(yùn)用生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值確定出431個(gè)經(jīng)濟(jì)單元，兩者結(jié)合形成作物綜合要素單元，并以當(dāng)?shù)卮硇缘募Z食作物水稻、經(jīng)濟(jì)作物蔬菜、水果為參照設(shè)計(jì)出具有最佳適宜性和較高綜合效益的農(nóng)田利用布局。測(cè)算結(jié)果與浦江縣的客觀發(fā)展實(shí)際相應(yīng)證，說(shuō)明生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值NSEV與自然要素的結(jié)合確定作物布局區(qū)的方法，不僅能適度減少人為主觀因素對(duì)結(jié)果的影響，而且該方法實(shí)用性較強(qiáng)，選取的作物自然要素指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)要素指標(biāo)針對(duì)性強(qiáng)。

綜合要素; 單元; 農(nóng)田利用; 布局

耕地價(jià)值的有效提升是促進(jìn)農(nóng)民增收，切實(shí)保護(hù)耕地的重要手段，而合理布局是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田價(jià)值提升的最重要手段，關(guān)鍵是如何合理布局？為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者 對(duì)此開(kāi)展了多角度研究。我國(guó)學(xué)者結(jié)合目前正在推進(jìn)的產(chǎn)能核算、農(nóng)用地分等、糧食生產(chǎn)能力估算等工作[1-6]，對(duì)農(nóng)田生產(chǎn)能力進(jìn)行評(píng)估，以期為我國(guó)土地利用規(guī)劃編制和基本農(nóng)田劃定提供科學(xué)指導(dǎo)。部分學(xué)者則從農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益上加以探討，如譚榮等通過(guò)對(duì)比分析不同作物在蘇南、蘇中、蘇北地區(qū)的所產(chǎn)生的效益差別，確定作物在不同區(qū)域的優(yōu)勢(shì)布局。吳碩從有利于產(chǎn)品商業(yè)化的角度提出作物種植社會(huì)化和專業(yè)化發(fā)展布局理論。申元村以黑龍江嫩江地區(qū)為例，以自然條件為基礎(chǔ)劃分自然帶確定作物布局。羅其友等應(yīng)用區(qū)位商設(shè)計(jì)出區(qū)域農(nóng)業(yè)比較優(yōu)勢(shì)的測(cè)度指標(biāo)，完成我國(guó)12種農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域比較優(yōu)勢(shì)的定量分析，并在此基礎(chǔ)上提出推進(jìn)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域化布局建議[7-12 ]。綜上，我國(guó)學(xué)者已從多方面探討了提升農(nóng)田效益的作物布局模式，并認(rèn)為將自然和經(jīng)濟(jì)要素緊密結(jié)合構(gòu)建農(nóng)田生產(chǎn)布局可實(shí)現(xiàn)農(nóng)田經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的最優(yōu)化，但如何結(jié)合，仍處在探索中。本文以浦江縣為例，嘗試性地將影響作物生長(zhǎng)的自然和經(jīng)濟(jì)要素加以提煉，整合為綜合分析指標(biāo)，劃分作物綜合要素單元，構(gòu)建浦江縣作物種植優(yōu)化布局方案。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)概況

浙江省浦江縣位于浙江省中部偏西，金衢盆地的北緣，是浦陽(yáng)、壺源兩江之發(fā)源地。地理坐標(biāo)界于119°42′—120° 07′E、29°21′—29°41′N。東西寬39.25 km，南北長(zhǎng)36.5 km。全縣土地面積為907.66 km2。境內(nèi)地貌分西北山區(qū)和浦江盆地兩大類型。浦江耕地集中于浦江盆地以及沿江沿湖兩側(cè)。林地面積占縣域的三分之二。

浦江縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣溫適中，光照充足，雨量豐沛，自然資源豐富。由于農(nóng)業(yè)用地分別鄰近浦陽(yáng)江、壺源江和大陳江，因而又形成3種小氣候帶，分別是浦江盆地溫暖少雨區(qū)(Ⅰ區(qū))、壺源江谷溫和次多雨區(qū)(Ⅱ區(qū))、中低山溫涼多雨區(qū)(Ⅲ區(qū))(圖1)。浦江縣區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平略高于全國(guó)平均水平，但隨著產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張速度的不斷加快，耕地保護(hù)的壓力也面臨前所未有的挑戰(zhàn)，如何優(yōu)化區(qū)域資源，提升耕地利用效率，讓耕地得到切實(shí)保護(hù)也是該縣所面臨的重要問(wèn)題。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

通過(guò)走訪浦江縣國(guó)土局、農(nóng)業(yè)局等相關(guān)部分獲取與自然特征和社會(huì)發(fā)展相關(guān)的資料，包括地形圖、氣候圖、地貌圖、土地利用現(xiàn)狀圖、土地利用規(guī)劃圖、交通圖、土壤志、近30年的氣象資料和近10年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以及人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

1.3 作物綜合要素單元的構(gòu)建

(1)作物綜合要素單元由作物自然要素單元和作物社會(huì)要素單元共同組成。

(2)作物自然要素單元強(qiáng)調(diào)的是作物的適宜性，作物社會(huì)要素單元重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)作物各環(huán)節(jié)管理的便利性。

(3)作物自然要素主要包括土壤要素、地形地貌要素、氣候要素、水資源等，這些要素主要通過(guò)圖形疊加與農(nóng)田采樣數(shù)據(jù)的Kriging插值相結(jié)合的方式獲得。該單元處理結(jié)果通過(guò)了歐盟IRMLA(Integrated Resource Management and Land use Analysis in E and SE Asia)項(xiàng)目的論證[13-14]。

(4)影響耕地效益的社會(huì)因子很多，本研究在參考有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，確定評(píng)價(jià)因子選取的原則：①對(duì)耕地的產(chǎn)出效益有較大影響；②評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)差異明顯、相關(guān)性小；③以穩(wěn)定性因子為主，但對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響大、變化規(guī)律明顯的不穩(wěn)定性因子也適當(dāng)考慮；④盡可能選擇可定量的因子。基于上述原則，最終選擇了道路通達(dá)度、農(nóng)田路網(wǎng)密度、河流水面密度、居民點(diǎn)密度、集鎮(zhèn)密度、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力密度等6個(gè)因子。從表面看，除勞動(dòng)力指標(biāo)是直接影響農(nóng)業(yè)投入效益的指標(biāo)外，其余指標(biāo)似乎不是直接作用指標(biāo)，但調(diào)查結(jié)果表明，河流水面密度對(duì)水的供應(yīng)、道路通達(dá)度(便捷性)、集鎮(zhèn)密度(市場(chǎng))對(duì)資源投入、居民點(diǎn)密度、農(nóng)田路網(wǎng)密度對(duì)規(guī)模性效益分別有著決定性的作用。

(5)綜合要素單元的建立，利用ArcGIS提取浦江縣土壤相關(guān)的信息，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；提取地形相關(guān)(如坡度、坡向、山地和平原)的信息；并與氣候圖、地形圖迭加得到作物9個(gè)自然要素單元。以村為單位，選取6方面的因子組合構(gòu)成431個(gè)社會(huì)要素單元，進(jìn)而構(gòu)建作物綜合要素單元，測(cè)算生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值(ecological niche socio-economic value,NSEV)(圖2)。

圖2 作物綜合要素單元的構(gòu)建

1.4 耕地社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因子的算法

研究參考相關(guān)文獻(xiàn)[15-17]，設(shè)計(jì)了各指標(biāo)NSEV的計(jì)算模型：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

式中,a、b、h、j、x、g分別表示道路通達(dá)度(km/hm2)、農(nóng)田路網(wǎng)密度(km/hm2)、河流水面密度(hm2/hm2)、集鎮(zhèn)密度(hm2/hm2)、居民點(diǎn)密度(hm2/hm2)、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力密度(人/hm2)；S、S1、S2、S3表示耕地總面積、河流水面面積、居民點(diǎn)面積、集鎮(zhèn)面積，L1、L2、L3、L4、L5表示高速公路、省道、縣道、鄉(xiāng)道、小道的長(zhǎng)度，G表示勞動(dòng)力個(gè)數(shù)。

1.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)最適值的確定

對(duì)作物而言，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子值一般是越大越好，但也有一個(gè)下限值，小于這個(gè)值，即成為限制因子。依據(jù)FAO 《土地評(píng)價(jià)綱要》中關(guān)于土地適宜性評(píng)價(jià)的原則、方法及有關(guān)資料[17-18]，以樣點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)置調(diào)查問(wèn)卷請(qǐng)浙江大學(xué)土壤學(xué)系、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系的教師和從事相關(guān)研究的博士和碩士研究進(jìn)行權(quán)重和下限值確定，用于測(cè)定以上6個(gè)指標(biāo)的NSEV(表1)。

表1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子權(quán)重及下限值

-表示不受限制; 道路通達(dá)度:Accessibility to roads; 農(nóng)田路網(wǎng)密度:Farmland network density; 河流水面密度:Rivers and lakes density; 集鎮(zhèn)密度:The density of town; 居民點(diǎn)密度:Residential spots density; 農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力密度:Agricultural labor density

1.6 計(jì)算作物生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值

在Hutchinson的“n維超體積”生態(tài)位概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的NSEV[19]，是用以測(cè)算作物的現(xiàn)實(shí)資源位與其最適生態(tài)位之間的貼近程度，用于表征作物對(duì)其生境條件的適宜程度。采用加權(quán)平均模型計(jì)算各評(píng)價(jià)單元對(duì)水稻、蔬菜、水果、其它作物的NSEV，公式如下：

當(dāng)Li存在時(shí)，公式可以表現(xiàn)為：

(7)

當(dāng)Li不存在時(shí)，公式可以設(shè)置為：

(8)

式中,NSEV為作物生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值;ρi和Li分別為第i個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子的實(shí)測(cè)值和下限值;ωi為第i個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子的權(quán)系數(shù);n為生態(tài)因子數(shù)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子(ρi)的實(shí)測(cè)值是以村為單位，通過(guò)公式(1—6)得出，由于數(shù)據(jù)量大，涉及431個(gè)單元，受篇幅限制，論文只能隨機(jī)選取了7組數(shù)據(jù)(表2)，其余省略。

表2 不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)單元的NSEV值

2 研究結(jié)果

2.1 作物自然要素單元結(jié)構(gòu)與限制性分析

圖3 作物自然要素單元

利用ArcGIS將土壤圖、地形圖、地貌圖、氣候圖等進(jìn)行疊加、要素合并，最終形成9個(gè)單元(圖2)。各單元占區(qū)域總面積由多到少的順序分別為5>2>6>4>1>8>3>9>7。結(jié)合土壤志、土地志及183塊田塊土壤抽樣數(shù)據(jù)[20-21]，運(yùn)用ArcGIS提取得出各個(gè)單元其它數(shù)據(jù)(表3)。

有機(jī)質(zhì)、Ph值、堿解氮、速效磷、速效鉀各值是運(yùn)用ArcGIS將縣域耕地183個(gè)采樣點(diǎn)土壤樣品測(cè)試結(jié)果進(jìn)行Kriging插值得出。其過(guò)程與方法見(jiàn)已發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)[20-21]。

以作物種植單元為基礎(chǔ)，根據(jù)浦江的作物習(xí)性、作物分布特征及農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果，確定作物自然單元對(duì)作物種植的限制性。其中8、9單元由于坡度大，侵蝕性較強(qiáng)及無(wú)土壤而不適宜作物種植，7號(hào)單元面積較小，受土壤習(xí)性的影響只能種植水稻(表4)。

2.2 根據(jù)NSEV值的作物可布局區(qū)域的確定

以431個(gè)行政村為評(píng)價(jià)單元，計(jì)算各單元的NSEV值，并以此為基礎(chǔ)確定作物可布局區(qū)域。由于作物被劃為4類，因此，只有先確定出三類作物需要的耕地面積才能得出各類作物所需要的耕地面積。因子分析發(fā)現(xiàn)道路通達(dá)度和城鎮(zhèn)密度兩個(gè)因素對(duì)水稻種植基本不限制，而對(duì)水果和蔬菜的影響卻較大，借助這一差異性特征，結(jié)合因子及作物權(quán)重與分值進(jìn)一步測(cè)算得出水稻、蔬菜、水果的最低NSEV值分別為0.82、1和1，也即各區(qū)位的NSEV值只有超過(guò)作物的這一限制值才能被認(rèn)為是適合種植該作物的區(qū)域。進(jìn)而通過(guò)對(duì)各單元適合種植作物的區(qū)域進(jìn)行匯總得出，水稻作物適合種植的區(qū)域面積達(dá)到13260.11 hm2，不適合種植的區(qū)域達(dá)到9014.82 hm2，其中，有可能發(fā)展成為種植水稻的區(qū)域面積為6538.72hm2(圖4)。

表3 浦江縣自然要素單元性質(zhì)

表4 自然要素單元對(duì)作物種植的限制性

同理，根據(jù)蔬菜的NSEV值，可確定其布局區(qū)域。從布局上看，盡管可布局的面積達(dá)7077.19 hm2，但在區(qū)位上與人們慣常布局在縣城周邊，特別是城郊結(jié)合部?jī)?nèi)的常規(guī)觀念有出入，可能的原因在于城郊結(jié)合部的部分區(qū)域河流面積指數(shù)與可參與種植蔬菜的農(nóng)村勞動(dòng)力指數(shù)較低，特別縣城勞動(dòng)力就業(yè)機(jī)會(huì)多，愿意從事種植費(fèi)勞動(dòng)力的蔬菜的農(nóng)民較缺乏，相比較而言，他們更愿意種植不需要太多勞動(dòng)力的水稻，且水資源能滿足單季稻的種植條件。不適合種植區(qū)域蔬菜的區(qū)域面積達(dá)15097.74 hm2，其中可發(fā)展為蔬菜種植區(qū)的面積達(dá)7561.79 hm2。

同理，水果主要種植區(qū)分布在城郊結(jié)合部的浦南街道、黃宅鎮(zhèn)、白馬鎮(zhèn)、鄭家塢鎮(zhèn)、前吳鄉(xiāng)、大販鄉(xiāng)，可布局面積達(dá)4142.81 hm2，不可布局區(qū)域面積達(dá)1813.21 hm2，可發(fā)展為水果種植區(qū)域面積達(dá)9048.86 hm2。

2.3 作物布局區(qū)優(yōu)化

運(yùn)用ArcGIS將作物自然要素單元和社會(huì)經(jīng)濟(jì)單元疊加后發(fā)現(xiàn)，三類作物所布局的耕地面積分別為：水稻11032.65 hm2，蔬菜3270.17 hm2，水果3880.60 hm2。各作物的鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展優(yōu)勢(shì)與布局優(yōu)先的是：(1)蔬菜在浦陽(yáng)街道、浦南街道、杭坪鎮(zhèn)、花橋鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)比水果更具發(fā)展優(yōu)勢(shì)，且自然地理?xiàng)l件及區(qū)位條件對(duì)蔬菜本身有一定的限制性，而且，蔬菜需求量仍然是以浦江縣城區(qū)最大，故這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)只要是符合蔬菜種植條件的區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先考慮布局蔬菜；(2)考慮到水果是重要的經(jīng)濟(jì)作物，且在浦江也有一定的種植規(guī)模和種植傳統(tǒng)，特別是在白馬鎮(zhèn)、鄭宅鎮(zhèn)、黃宅鎮(zhèn)等地有較好的發(fā)展基礎(chǔ)和較大的市場(chǎng)需求，因此，這些區(qū)域應(yīng)優(yōu)先布局水果；(3)其它作物對(duì)水源和地理?xiàng)l件要求較低，故布局可考慮在水稻、蔬菜、水果布局后進(jìn)行(圖6)。

圖4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素下的水稻作物NSEV值空間分布

圖5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素下的蔬菜作物NSEV值空間分布

圖6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素下的水果作物NSEV空間分布

圖7 綜合單元下各作物布局在不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的優(yōu)勢(shì)

依據(jù)以上條件，優(yōu)化后的空間布局為:(1)水稻作物主要是以浦陽(yáng)江、壺源江兩江為依托，灌溉條件好，也符合傳統(tǒng)種植習(xí)慣，面積達(dá)6389.57 hm2，這一數(shù)據(jù)與近3年來(lái)浦江縣的水稻播種面積的平均值6758 hm2十分接近，種植區(qū)位僅小有偏差。而調(diào)查數(shù)據(jù)也顯示浦江縣95%的農(nóng)田都只種單季稻，即其播種面積實(shí)際就是所用耕地面積[22]；(2)蔬菜種植地主要分布在縣城周邊浦南、浦陽(yáng)街道，以及黃宅、白馬等公路延線，此外，在山區(qū)大販鄉(xiāng)及杭坪鎮(zhèn)也布局了800 多hm2蔬菜，主要原因是兩地均屬高山區(qū)，氣溫較低，蔬菜上市期較常規(guī)蔬菜晚。布局之后，蔬菜全部種植面積達(dá)2552.87 hm2；這一數(shù)據(jù)較浦江縣近3年的蔬菜播種面積3890 hm2(復(fù)種系數(shù)2.0)略有偏高。不過(guò)，隨著杭坪鎮(zhèn)的高山蔬菜和大販等地的山區(qū)蔬菜市場(chǎng)份額的逐步加大，這一增長(zhǎng)是符合預(yù)期的。(3)水果種植地主要是在鄭宅鎮(zhèn)和白馬鎮(zhèn)平原地帶且離城鎮(zhèn)公路較近的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先布局，全縣面積達(dá)2751.80 hm2，這一數(shù)值較浦江縣近3年的水果種植面積的平均值2819 hm2略微偏低，不足部分可以在可發(fā)展種植區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)然，農(nóng)戶也可以根據(jù)市場(chǎng)行情適度增加。(4)其余地方用于種植其它作物，也可作為區(qū)域布局的調(diào)整區(qū)。

圖8 作物綜合布局

3 結(jié)論與展望3.1 結(jié)論

論文以浦江縣為例，以ArcGIS為手段，以作物自然與經(jīng)濟(jì)要素指標(biāo)構(gòu)建作物綜合要素單元，構(gòu)建浦江縣作物優(yōu)化布局，得出了以下結(jié)論：

(1)利用作物綜合要素單元系統(tǒng)構(gòu)建縣域農(nóng)田利用布局的思路與方法，可進(jìn)一步豐富農(nóng)業(yè)規(guī)?；碚摚瑢?duì)區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品種植規(guī)?；季痔峁├碚撝笇?dǎo)的實(shí)踐借鑒。

(2)對(duì)比分析微觀測(cè)算結(jié)果與宏觀分析的客觀實(shí)際，兩者表現(xiàn)出較高程度的契合，體現(xiàn)出該方法的實(shí)用性和可靠性，而且也體現(xiàn)了所選取的作物自然要素指標(biāo)和社會(huì)要素指標(biāo)具很強(qiáng)的客觀性和針對(duì)性。

(3)生態(tài)位社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值NSEV與自然要素單元疊加相結(jié)合能較好地選擇出作物的最佳種植區(qū)域，從很大程度上減少人為因素對(duì)結(jié)果的影響，更具科學(xué)性。

3.2 存在的不足

(1)本論文主要是探討該方法的可行性，因此，只是選擇了一個(gè)縣域范圍作為研究對(duì)象，在研究的過(guò)程中，沒(méi)有考慮到糧食自給率等方面的要求，在今后的研究中可將其對(duì)象作進(jìn)一步放大，甚至用以指導(dǎo)全國(guó)的作物布局。

(2)論文為分析方便將作物分為4類，在各類型中耕地面積如何進(jìn)行分配，還有待作進(jìn)一步研究。

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Farmland utilization layout based on comprehensive factors unit of crop

WU Jinfeng1,2, FANG Bin3,*, FANG Weixuan4

1KeyLaboratoryofLandSurfacePatternandSimulation,InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3CollegeofGeography,NanjingNormalUniversity,Nanjing210023,China4Instituteofpoliticsandpublicadministration,Suzhouuniversity,Suzhou215123,China

Increment of cultivated lands value is an important way to increase farmers′ income and the most effective way to protect cultivated land. A reasonable layout of cultivated land is considered as one of most effective method to raise land value. Domestic and foreign studies, which focus on how to establish cultivated land use layout from variant perspectives, suggested that designing farmland production layout based on integration of natural and economic factors can not only optimize economic and ecological benefits, but also be the most effective way to protect cultivated land. However, there has no practical method to integrate two types of factors at present yet. In this study, taking Pujiang County as an example, natural and economic factors that affect crop growth are refined and integrated as a comprehensive index to build an optimization model for the county cropland layout using the GIS technology. First, the cultivated land of Pujiang county was divided to 9 natural units by overlapping relative natural factors in ArcGIS, such as topography, landform, soil, hydrology, and climate; then 431 economic units were generated based on ecological niche socio-economic value (NSEV), which were further integrated with natural units to construct comprehensive factors unit of crop. Finally, taking account of the local representative crop, such as rice, vegetables and fruits as reference, optimized county cropland layout aimed to obtain maximum suitability and comprehensive benefits was build. According to the designed cultivated land layout, the total area of rice paddy field of Pujiang county is about 6389.57 hm2, which is very close to the last three years averaged area of planted rice paddy land of 6758 hm2; the total area of vegetable land is estimated as 2552.87 hm2, which is higher than the averaged planted area—3890 hm2(multiple cropping coefficient is 2.0). However, it is coincident with the expectation of development; the total area of orchard land is 2751.80 hm2, which is smaller lower than averaged area—2819 hm2. Nevertheless orchard land use can be adjusted according to market situation at farmer′s will. In general, the results of designed cultivated land layout are consistent with the local practice, indicating practicability and validity of the proposed method. The results also suggest that designing cropland production layout based on comprehensive index by integrating natural factors and NSEV can reduce the arbitrary effect of subjective factors and has pointed strategy in terms of selecting suitable natural and economic factors for local representative crops.

comprehensive factors unit；farmland utilization；layout

國(guó)家自然科學(xué)基金(40971105, 41271189); 江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(2010ZDIXM049); 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

2013-11-18;

2014-08-22

10.5846/stxb201311182754

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wenyanfang731@163.com

吳金鳳, 方斌, 方瑋軒.基于作物綜合要素單元的農(nóng)田利用布局.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(14):4733-4741.

Wu J F, Fang B, Fang W X.Farmland utilization layout based on comprehensive factors unit of crop.Acta Ecologica Sinica,2015,35(14):4733-4741.