基于土地評價的縣域耕地紅線空間布局研究

a，b，林愛文a，b，鄒 玲a，b，李 婷a，b

（武漢大學(xué)，a.資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；b.教育部地理信息系統(tǒng)重點實驗室，武漢 430079）

摘要：以天門市為例，利用農(nóng)用地分等定級及土地利用變更調(diào)查等數(shù)據(jù)，借助GIS技術(shù)，綜合選取耕地自然質(zhì)量、區(qū)位、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)四方面的因素，采用層次分析法和德爾菲法構(gòu)架評價模型，以探討耕地紅線空間布局。結(jié)果表明，天門市整體耕地條件優(yōu)良，較少部分耕地條件較差無法納入耕地紅線布局范圍。根據(jù)評價結(jié)果將耕地劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級，其中將Ⅰ級、Ⅱ級區(qū)耕地劃入耕地紅線布局范圍，共確定耕地區(qū)域128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。研究認(rèn)為該評價模型能有效量化各影響因素，引入景觀指數(shù)對生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行量化，彌補(bǔ)了以往研究對生態(tài)方面刻畫的不足，評價結(jié)果為縣域耕地紅線布局研究提供了科學(xué)可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土地評價；耕地紅線；空間布局；天門市

中圖分類號：F301.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1782-06

隨著中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展和人口對糧食需求的急劇增加，耕地資源已經(jīng)成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，人們對耕地重要性和對耕地保護(hù)的認(rèn)識也不斷加強(qiáng)[1，2]。在《全國土地利用總體規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中，“18億畝耕地紅線”的目標(biāo)被正式提出，對全球糧食安全的清醒認(rèn)識則成為中國提出“18億畝耕地紅線”的關(guān)鍵起因[3-5]。根據(jù)國土資源部發(fā)布2011年度全國土地變更的調(diào)查數(shù)據(jù)：“截至2011年12月31日，全國耕地保有量為18.247 6億畝，這是繼2009和2010年后，全國耕地面積連續(xù)第3年保持在18.24億畝以上”。這些數(shù)據(jù)結(jié)果說明，保持“18億畝耕地紅線”的形勢依舊不容樂觀。目前中國除了面臨著耕地數(shù)量遞減，更重要的是面臨著耕地生態(tài)的困擾[1，6，7]。2014年中央一號文件指出：“嚴(yán)守耕地保護(hù)紅線，不斷提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，確?；咀越o、口糧絕對安全”，再次強(qiáng)調(diào)糧食安全保障體系，提出在重視糧食數(shù)量的同時應(yīng)更加注重品質(zhì)和質(zhì)量安全，這標(biāo)志著中國的耕地保護(hù)已進(jìn)入以數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)管護(hù)為內(nèi)涵的時代。耕地紅線是指經(jīng)常進(jìn)行耕種的土地面積的最低值，是一個具有底線含義的數(shù)字，現(xiàn)行中國耕地紅線是“18億畝”。嚴(yán)守耕地紅線是關(guān)系到人民基本生活、糧食安全和社會穩(wěn)定的大事，是必須要完成的目標(biāo)任務(wù)。然而目前，中國的耕地紅線保護(hù)主要傾向于量的保護(hù)[8-10]。

國內(nèi)學(xué)者關(guān)于耕地紅線的研究主要集中在耕地紅線劃定的重要意義、耕地紅線保護(hù)的管理措施、區(qū)域耕地紅線的數(shù)量確定、紅線與區(qū)域發(fā)展的關(guān)系等方面。朱登民[11]以確保糧食安全為背景，對“18億畝耕地紅線”保護(hù)提出了6項土地管理措施；李春云[12]采取定量與定性雙管齊下的制約措施劃定太原市耕地紅線，并提出了堅守耕地紅線的對策；賀一梅等[13]為保證山區(qū)糧食安全，通過對云南省耕地資源態(tài)勢分析預(yù)測云南省2020年耕地紅線為500萬hm2；丁志如[14]從中國耕地承載力、耕地數(shù)量變化和糧食安全的角度指出劃定耕地紅線對耕地保護(hù)的重要性；張宏波[15]對耕地紅線內(nèi)涵進(jìn)行了全面解讀，并提出堅守耕地紅線要采取節(jié)約、集約用地為主。這些研究對于耕地紅線劃定和保護(hù)落實具有重要作用，但現(xiàn)階段對耕地紅線的定義和保護(hù)主要集中在數(shù)量上，對耕地紅線的空間涵義研究甚少。隨著生態(tài)紅線和耕地生態(tài)保護(hù)的提出[16-20]，國家開始重視耕地質(zhì)量以及耕地生態(tài)問題。湖北省天門市位于江漢平原，是中國重要的商品糧生產(chǎn)基地，對于保障國家糧食安全具有舉足輕重的作用。以天門市為例研究耕地紅線空間布局，從質(zhì)量以及生態(tài)角度對其耕地進(jìn)行評估、劃分，以期確定耕地紅線保護(hù)范圍達(dá)到既保護(hù)耕地紅線的量，又保證耕地紅線空間落實的目的。

1 研究區(qū)概況

天門市位于湖北省中部，地處江漢平原北部、漢江下游北岸，介于112°35′—113°38′E、30°23′—30°54′N，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候。東鄰漢川，西與沙洋，南與潛江、仙桃隔江相望；北靠京山，西北與鐘祥毗鄰，東北與應(yīng)城接壤（圖1）。四季分明，光照充足，雨量充沛，無霜期長，嚴(yán)寒和酷暑較短，年平均氣溫16.4 ℃，日照時間1 872.4 h，年降水量1 113.3 mm，無霜期249 d。境內(nèi)河流渠道縱橫交錯，土壤深厚肥沃，是一個主產(chǎn)優(yōu)質(zhì)糧棉油和多種作物的大縣（市）。全市版圖面積為2 622.78 km2，占全省版圖面積的1.4%。全市總耕地168 317.98 hm2，其中旱地97 604.82 hm2，水田66 263.14 hm2，水澆地4 450.02 hm2。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本研究數(shù)據(jù)來源于天門市2012年1∶10 000土地利用變更調(diào)查矢量數(shù)據(jù)、《天門市土地利用總體規(guī)劃（2010-2020）》和天門市農(nóng)業(yè)局提供的農(nóng)用地分等定級圖件及表格數(shù)據(jù)、《天門市統(tǒng)計年鑒（2012年）》。

以天門市全部耕地作為評價對象，采用層次分析法，從自然質(zhì)量、區(qū)位、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)四個方面構(gòu)建天門市耕地紅線布局指標(biāo)體系，基于已有數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件獲取指標(biāo)值，并計算各地塊的綜合得分，根據(jù)評價結(jié)果確定耕地紅線布局區(qū)域。

3 耕地紅線空間布局綜合評價

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的基本資源，具有自然特殊性的同時又具有社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)功能，因此對于耕地的評估應(yīng)該進(jìn)行多元化分析。已有的研究多從耕地人口數(shù)量以及耕地與區(qū)域發(fā)展的關(guān)系來確定耕地紅線的數(shù)量[21]，鮮有考慮耕地的自然因素以及生態(tài)條件。為了實現(xiàn)耕地紅線“確保數(shù)量、提升質(zhì)量、落實布局”的目標(biāo)，從耕地的自然條件、區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)條件和生態(tài)條件四個方面出發(fā)對耕地進(jìn)行全面評價，分別選取土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、有機(jī)質(zhì)含量等14個因子作為耕地評價指標(biāo)，確定耕地質(zhì)量等級[22，23]，結(jié)合最小人均耕地面積與區(qū)域發(fā)展情況分析區(qū)域耕地紅線指標(biāo)量，最終實現(xiàn)“‘質(zhì)’‘量’結(jié)合定空間”的技術(shù)路線。

3.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

耕地自然環(huán)境是作物生長、發(fā)育、成熟的基礎(chǔ)條件，是糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)，作為自然環(huán)境的一部分也是區(qū)域生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容，對區(qū)域生態(tài)保持、生態(tài)調(diào)節(jié)具有重要作用，通過對耕地自然環(huán)境的正確認(rèn)識能促使耕地朝著對人類有益的方向發(fā)展。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及研究[23]，從自然質(zhì)量、區(qū)位、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)4個方面構(gòu)建耕地紅線空間布局指標(biāo)體系（表1）。耕地自然質(zhì)量是土地生產(chǎn)力評估的基礎(chǔ)，主要體現(xiàn)在土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、土壤有機(jī)質(zhì)含量、坡度、土壤pH以及水利基礎(chǔ)設(shè)施方面；區(qū)位條件體現(xiàn)了距道路、村莊的遠(yuǎn)近對農(nóng)資投入效率、農(nóng)產(chǎn)品商品化便捷度及耕作便利度的影響；社會經(jīng)濟(jì)條件主要體現(xiàn)在人口密度，人均耕地面積以及耕地利用投入對耕地紅線空間布局的影響，本研究以機(jī)械化水平來表征耕地利用投入；生態(tài)條件主要體現(xiàn)在土壤污染狀況、是否為生態(tài)保護(hù)區(qū)以及景觀指數(shù)所反映的耕地田塊形狀對于農(nóng)田生態(tài)建設(shè)的影響。由于研究區(qū)屬于平原區(qū)，耕地的連片度相對較高，故選用田塊的形狀來衡量其景觀指數(shù)。根據(jù)《農(nóng)用地定級規(guī)程》，耕地的田塊形狀屬于面狀因素，具有非擴(kuò)散性，可以直接測算田塊形狀系數(shù)確定其作用分值[24]。田塊形狀系數(shù)計算公式：

K=■ （1）

式中，S為田塊面積；L為田塊的周長。

3.2 獲取評價指標(biāo)值

對天門市的6 677塊耕地進(jìn)行評價指標(biāo)的統(tǒng)計。自然質(zhì)量、區(qū)位等空間數(shù)據(jù)主要使用土地利用變更數(shù)據(jù)和農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)，在ArcGIS 9.3軟件的支持下，通過疊置分析、緩沖區(qū)分析和空間統(tǒng)計分析獲取。社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自統(tǒng)計年鑒，并通過屬性掛接的方式賦值給片塊。景觀指數(shù)則通過計算得到。以鎮(zhèn)或村為單位計算的指標(biāo)賦值給統(tǒng)計單元中的所有地塊，以圖斑為單位獲取的指標(biāo)通過面積加權(quán)匯總至地塊。

3.3 確定評價模型

選用層次分析法（AHP）以及德爾菲法來確定體系中各項指標(biāo)的權(quán)重。層次分析法是一種系統(tǒng)、簡潔、靈活而實用的多準(zhǔn)則決策方法，通過建立一個多層次、具有隸屬關(guān)系的結(jié)構(gòu)模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性與定量分析，構(gòu)造兩兩對比判斷矩陣，從而確定各要素的權(quán)重。共有來自部門、科研院校、技術(shù)單位的10位專家填寫指標(biāo)體系判斷矩陣，據(jù)此確定指標(biāo)權(quán)重[25]。為消除指標(biāo)量綱影響，參照相關(guān)研究[26-28]，結(jié)合專家意見及天門市實際情況，采用分級給分法對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。由此建立耕地紅線空間布局評價模型（表2）。

將獲取的指標(biāo)按表計算得分后，利用加權(quán)求和法計算綜合得分：

A=∑■■？棕iai（2）

其中，A表示評價單元的綜合得分，i表示評價因素個數(shù)，？棕i表示第i個評價因素權(quán)重，ai表示第i個評價因素的得分。

3.4 耕地紅線空間布局

根據(jù)上述評價模型對天門市6 677塊耕地進(jìn)行評價，綜合得分分布情況如圖2所示。耕地綜合得分介于63～96分，主要集中在80～90分，均值為83.96分。這說明從數(shù)量而言，天門市耕地整體質(zhì)量為優(yōu)，僅部分耕地條件較差。

依據(jù)綜合得分頻率分布，將耕地分為四個級別：90～100分為Ⅰ級，80～90為Ⅱ級，70～80為Ⅲ級，60～70為Ⅳ級。級別越高說明各項條件越好，能夠滿足耕地紅線的空間布局的要求，分級結(jié)果如圖3所示。

Ⅰ級區(qū)耕地面積15 491.93 hm2，占全市耕地總面積的9.20%，集中分布在天門市中部平原地區(qū)的河流、主要道路兩側(cè)。該區(qū)耕地自然質(zhì)量等級高，連片規(guī)模大，非常適宜大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)，有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模推進(jìn)。緊鄰公路、離集鎮(zhèn)較近的區(qū)位優(yōu)勢為物資投放及農(nóng)產(chǎn)品交易提供了充分保證。

Ⅱ級區(qū)耕地面積112 838.69 hm2，所占比例達(dá)67.04%，廣泛分布在中部平原區(qū)。中部平原區(qū)地勢較平坦，海拔較低，土壤熟化度高，土層深厚，河流較多，各大河流加上密布的溝渠為農(nóng)田灌溉提供了充分可靠的保障。由省道及公路構(gòu)成的交通路網(wǎng)發(fā)達(dá)，很好地連接了各集鎮(zhèn)，為物資集散、農(nóng)產(chǎn)品交易提供了便利。該地區(qū)是天門市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腹地，農(nóng)技水平高，機(jī)械化生產(chǎn)有一定的基礎(chǔ)。

Ⅲ級區(qū)耕地面積34 589.03 hm2，所占比例為20.55%，主要分布在東部、北部及西南部少數(shù)地區(qū)。這部分地區(qū)土壤質(zhì)地較差，保水保肥能力差，耕地多為小面積形狀復(fù)雜的片塊，分布分散，僅作為耕地紅線范圍后備區(qū)域。

Ⅳ級區(qū)耕地面積僅為5 398.33 hm2，所占比例僅為3.21%，集中在東南和西南部分地區(qū)。受地形因素影響，該地區(qū)的坡度較大，且十分破碎，土類多為沙石、礫石，土層薄，有機(jī)質(zhì)含量低，且易發(fā)生水土流失等地質(zhì)災(zāi)害，生態(tài)安全度低。該地區(qū)基本無灌溉水利設(shè)施，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件差，且地處偏遠(yuǎn)，不適宜作為耕地紅線的布局范圍。

綜上分析，將Ⅰ、Ⅱ級區(qū)劃為耕地紅線布局區(qū)域，共5 435塊耕地，面積合計128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。

3 結(jié)論

耕地紅線空間布局需要“質(zhì)”與“量”相結(jié)合，以保證糧食安全生產(chǎn)和生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展。本研究充分利用農(nóng)用地分等定級成果，引入景觀生態(tài)學(xué)，從耕地自然質(zhì)量、區(qū)位、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)四方面篩選了14個指標(biāo)因子，建立了兼顧“質(zhì)”和“量”的指標(biāo)體系，并構(gòu)建耕地紅線空間布局評價模型。以湖北省天門市為例進(jìn)行耕地紅線空間布局，進(jìn)一步對耕地紅線空間布局進(jìn)行限制因素分析，確定具體空間布局范圍，得出以下結(jié)論。

1）天門市位于江漢平原區(qū)，整體耕地條件優(yōu)良，耕地質(zhì)量呈現(xiàn)以城區(qū)為中心沿河流以及道路向四周放射的特點。根據(jù)評價結(jié)果將全部耕地分為四級，并將Ⅰ、Ⅱ級區(qū)域確定為耕地紅線空間布局區(qū)域，面積共128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。Ⅲ級耕地作為后備區(qū)域，Ⅳ級耕地不具備劃入耕地紅線空間布局范圍的條件。

2）天門市東部、東南以及西南部地區(qū)主要受區(qū)位條件和社會經(jīng)濟(jì)條件限制，且主要集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊緣地區(qū)，應(yīng)進(jìn)一步完善交通路網(wǎng)，消除交通死角，同時加強(qiáng)耕地集約化利用；南部、西部地區(qū)主要受自然質(zhì)量條件和社會經(jīng)濟(jì)條件限制，應(yīng)以提升地力為主要建設(shè)目標(biāo)，加大政府投資力度，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平；生態(tài)條件是全市范圍的限制因素，尤其是西北地區(qū)受限明顯，應(yīng)以實施土地平整和景觀提升工程為主，同時推廣精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)，減輕農(nóng)田污染負(fù)荷。

本研究所提出的評價模型能夠有效地量化各影響因素，為耕地紅線空間布局的確定提供科學(xué)依據(jù)，具有現(xiàn)實意義。在生態(tài)條件刻畫方面，嘗試借助景觀指數(shù)來量化耕地的生態(tài)良好程度，彌補(bǔ)了以往研究對耕地生態(tài)方面刻畫的不足，但由于耕地生態(tài)內(nèi)涵廣泛，此次選取的指標(biāo)僅能體現(xiàn)景觀形態(tài)，具有一定的片面性，有待進(jìn)一步研究。

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