基于GIS和耕地質(zhì)量評價劃定基本農(nóng)田
——以江西省余江縣為例

劉美娥 ，葉英聰

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，江西 南昌 330038；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西南昌 330045；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室，江西南昌 330045）

基本農(nóng)田保護是耕地保護工作的重中之重[1]，對保障國家糧食安全、維護農(nóng)民權(quán)益、促進經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的特殊作用[2]?；巨r(nóng)田保護制度確立已經(jīng)20年了，但基本農(nóng)田的落實主要依據(jù)土地利用總體規(guī)劃，層層分解指標而達到保護的數(shù)量，實際的劃定過程中主觀隨意性太強，缺乏一定的科學(xué)性，只從經(jīng)濟建設(shè)的需求考慮，而忽視耕地的質(zhì)量要求和農(nóng)田保護的政策規(guī)定，使基本農(nóng)田保護流于形式。因此，如何劃定好永久性基本農(nóng)田，使基本農(nóng)田真正得到永久保護，是目前迫切需要解決的重要問題。

不少學(xué)者對基本農(nóng)田的劃定進行了研究。例如：基于農(nóng)用地分等的成果進行基本農(nóng)田保護區(qū)劃定[3-5]；構(gòu)建耕地質(zhì)量評價指標體系[6-7]；將GIS技術(shù)[8]與耕地質(zhì)量組合評價[9]構(gòu)建評價模型；對丘陵地區(qū)進行基本農(nóng)田劃定研究[10-11]；對于基本農(nóng)田建設(shè)的工程模式和時序安排[12-13]、重點區(qū)域[14]都進行了一系列的研究。對于南方丘陵地區(qū)的基本農(nóng)田劃定的研究成果較少，尤其是將GIS技術(shù)與耕地質(zhì)量評價相結(jié)合進行基本農(nóng)田保護區(qū)劃定的研究更少。

針對以上問題，本研究運用ARGIS空間分析技術(shù)方法，結(jié)合耕地質(zhì)量評價，以江西省余江縣為例，探討永久性基本農(nóng)田的劃定方法，達到既保護耕地數(shù)量，又保護耕地質(zhì)量的目的。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

余江縣地處江西省東北部，介于北緯28°04'～28°37'、東經(jīng) 116°41'～117°09'。余江縣瀕臨信江中下游，東倚貴溪市，南連金溪縣，西毗東鄉(xiāng)縣，北鄰萬年和余干縣，南北長75 km，東西寬28.65 km，總面積93106.39 hm2。境內(nèi)以平原丘陵為主，南北部群山相連，東南部丘陵山岡連綿，中部河港交錯、沃野平疇。據(jù)余江縣2014年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：余江縣土地總面積為93106.39 hm2，其中，農(nóng)用地77208.34 hm2，占土地總面積的82.92%；建設(shè)用地11004.62 hm2，占土地總面積的11.82%；其他用地4893.43 hm2，占土地總面積的5.26%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

專題圖件：農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫（2013年，余江縣國土資源局）、測土配方施肥樣點分布圖（2012年，余江縣農(nóng)業(yè)局）、土地利用總體規(guī)劃圖（2010—2020年，余江縣國土資源局）。

屬性數(shù)據(jù)：土壤志和耕地地力調(diào)查樣點資料（余江縣農(nóng)業(yè)局），土地利用總體規(guī)劃文本（2010—2020年），耕地保護、土地整治等資料（余江縣國土資源局）。

土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)在實驗室中獲取，采用重鉻酸鉀氧化-比色法測定土壤有機質(zhì)的含量，采用碳酸氫鈉法測定土壤有效磷，采用乙酸銨提取法測定土壤速效鉀，采用電位法測定土壤pH值。

2 評價指標體系的建立

2.1 評價指標的選取

耕地利用是人類活動與自然綜合作用的結(jié)果，受地形、地貌、土質(zhì)、人為等因素影響。而入選基本農(nóng)田的耕地，不僅要注重肥力、區(qū)位、水利設(shè)施等方面的條件，同時也要考慮耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的可能性，否則會對已劃定的基本農(nóng)田進行頻繁調(diào)整。因此，本次研究中從自然條件和分等定級資料兩方面因素，共選取了坡度、灌溉條件、排水條件、土壤類型、有機質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量、土壤酸堿度、土壤侵蝕度、耕地國家質(zhì)量等、耕地國家經(jīng)濟等和耕地國家利用等共計12個指標。指標權(quán)重采用層次分析法判定，確定了基本農(nóng)田劃定的指標與權(quán)重（表1）。

2.2 數(shù)據(jù)處理與評價指標賦值

由于各個指標的差異性較大，本研究中采用［0，100］閉合區(qū)間，分值轉(zhuǎn)化的方法，實現(xiàn)指標屬性到指標評價分值的轉(zhuǎn)化，分值的高低表示各個指標對基本農(nóng)田劃定的影響程度。

2.2.1 坡度 應(yīng)用ARCGIS10，在分辨率為50 m的DEM圖中，提取研究區(qū)域的坡度，在第二次土地利用調(diào)查的現(xiàn)狀圖中提取項目區(qū)的行政界線和耕地圖斑，應(yīng)用ARCGIS的空間分析，得到每塊耕地的坡度等級，并將耕地坡度劃分為：1級（0≤X＜2）、賦值100分，2級（2≤X＜6）、賦值 75分，3級（6≤X＜15）、賦值 50分，4級（15≤X≤25）、賦值 25分，5級（X＞25）、賦值 0 分。

表1 基本農(nóng)田劃定指標權(quán)重

2.2.2 灌溉條件 根據(jù)《農(nóng)用地分等定級規(guī)程》，耕地質(zhì)量的好壞與灌溉條件息息相關(guān)。因此，選取灌溉條件作為劃定基本農(nóng)田的一個基本指標，研究區(qū)域的灌溉條件分3個級別：GG1（充分滿足）、賦值100分，GG2（一般滿足）、賦值75分，GG3（無灌溉）、賦值50分。

2.2.3 排水條件 根據(jù)《農(nóng)用地分等定級規(guī)程》，選取排水條件作為劃定基本農(nóng)田的一個基本指標。研究區(qū)域的排水條件分為4個級別：PS1（排水設(shè)施健全）、賦值100分，PS2（排水設(shè)施基本健全）、賦值75分，PS3（排水設(shè)施一般健全）、賦值50分和PS4（無排水設(shè)施）、賦值25分。

2.2.4 土壤類型 土壤類型影響著水稻產(chǎn)量的高低。研究區(qū)域的土壤類型分為潮沙泥田、賦值100分，紅沙泥田、賦值90分，鱔泥田、賦值80分，黃泥田和壤質(zhì)潮土、賦值70分，沙質(zhì)潮土和紅砂巖類紅壤性土、賦值60分，紅沙泥土和黃泥土、賦值50分。

2.2.5 有機質(zhì)含量 土壤有機質(zhì)包括土壤微生物和土壤動物及其分泌物以及土體中植物殘體和植物分泌物，它是土壤固相物質(zhì)中最活躍的部分，對土壤性狀的影響極大，是植物養(yǎng)分的主要來源，可改善土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，給微生物提供主要能源，給植物提供一些維生素、刺激素等。

研究區(qū)域有機質(zhì)含量分為6級：極豐富（X＞40）、賦值 100分，豐富（30＜X≤40）、賦值 90分，中上（20＜X≤30）、賦值 80分，中等（10＜X≤20）、賦值 70 分，中下（6＜X≤10）、賦值60分，缺乏（X≤6）、賦值50分。

2.2.6 有效磷含量 土壤有效磷也稱速效磷，是土壤中可被植物吸收的磷組分，包括全部水溶性磷、部分吸附態(tài)磷及有機態(tài)磷，有的土壤中還包括某些沉淀態(tài)磷。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般采用土壤有效磷的指標來指導(dǎo)施用磷肥。土壤有效磷含量是決定磷肥有無效果以及效果大小的主要因素。

研究區(qū)域有效磷含量分為6級：極豐富（X＞80）、賦值 100 分，豐富（40＜X≤80）、賦值 90 分，中上（24＜X≤40）、賦值 80 分，中等（12＜X≤24）、賦值70分，中下（6＜X≤12）、賦值 60分，缺乏（X≤6）、賦值50分。

2.2.7 速效鉀含量 速效鉀是土壤中易為作物吸收利用的鉀素。鉀元素可以提高光合作用強度，促進作物體內(nèi)淀粉和糖的形成，增強作物的抗逆性和抗病能力，還能提高農(nóng)作物對氮的吸收利用效率。

研究區(qū)域速效鉀含量分為6級：極豐富（X＞200）、賦值 100 分，豐富（150＜X≤200）、賦值 90 分，中上（100＜X≤150）、賦值 80分，中等（50＜X≤100）、賦值 70分，中下（30＜X≤50）、賦值 60分，缺乏（X≤30）、賦值 50 分。

2.2.8 土壤酸堿度 土壤酸堿度又稱“土壤反應(yīng)”，它是土壤酸堿溶液的反應(yīng)。主要取決于土壤溶液中氫離子的濃度，以pH值等于7的溶液為中性溶液；pH值小于7為酸性；pH值大于7為堿性。土壤酸堿度對土壤肥力及植物生長影響很大，我國西北、北方不少土壤pH值大，南方紅壤pH值小。土壤酸堿度對養(yǎng)分的有效性影響也很大，如中性土壤中磷的有效性大；堿性土壤中微量元素（錳、銅、鋅等）有效性差。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該注意土壤的酸堿度，積極采取措施，加以調(diào)節(jié)。

研究區(qū)域pH值分為3級：1級（4.5＜X≤5）、賦值 100分，2級（5＜X≤5.5）、賦值 80分，3級（5.5＜X≤6）、賦值 60分。

2.2.9 土壤侵蝕程度 土壤侵蝕程度是指地殼表層土壤在自然營力（水力、風(fēng)力、重力及凍融等）和人類活動綜合作用下，單位面積和單位時段內(nèi)被剝蝕并發(fā)生位移的土壤侵蝕量，以土壤侵蝕模數(shù)表示。研究區(qū)域內(nèi)的土壤侵蝕程度受水土流失和人類活動的影響，可分為6級：無明顯侵蝕、賦值100分，輕度侵蝕、賦值90分，中度侵蝕、賦值80分，強度侵蝕、賦值70分，極強度侵蝕、賦值60分，堆積、賦值50分。

2.2.10 耕地國家自然質(zhì)量等 根據(jù)余江縣2011年度耕地質(zhì)量等別更新成果，得到余江縣耕地國家級自然等別從8等到11等均有分布，其中以9等分布最為廣泛，面積為21341.43 hm2，占全縣總耕地面積的59.38%；最高等別8等，主要分布在錦江鎮(zhèn)、潢溪鎮(zhèn)、畫橋鎮(zhèn)、平定鄉(xiāng)，面積為12500.84 hm2，占全縣耕地面積的34.78%（表2）。

表2 余江縣耕地國家自然質(zhì)量等面積及分值

2.2.11 耕地國家級利用等 余江縣耕地國家級利用等別從4等到13等均有分布，其中以6等分布最為廣泛，面積為10402.96 hm2，占全縣總耕地面積的28.95%。最低等別13等地，都為旱地，主要分布在平定鄉(xiāng)、中童鎮(zhèn)，面積為18.89 hm2，占全縣總耕地面積的0.05%；最高等別4等地面積較少，主要分布在畫橋鎮(zhèn)、春濤鄉(xiāng)，面積為4815.03 hm2，占全縣耕地面積的13.40%（表3）。

2.2.12 耕地國家級經(jīng)濟等 余江縣耕地國家級經(jīng)濟等別從4等到13等均有分布，其中以7等分布最為廣泛，面積為9676.13 hm2，占全縣總耕地面積的26.92%。最低等別13等地，主要分布在中童鎮(zhèn)、春濤鄉(xiāng)，面積為5.22 hm2，占全縣耕地面積的0.01%；最高等別4等地，主要分布在畫橋鎮(zhèn)、春濤鄉(xiāng)，面積為3819.71 hm2，占全縣耕地面積的10.63%（表4）。

表3 余江縣耕地國家利用等面積及分值

表4 余江縣耕地國家經(jīng)濟等面積及分值

3 結(jié)果與分析

利用ARCGIS軟件將以上各個指標圖層進行疊加分析，結(jié)合權(quán)重得到每個耕地評價單元的綜合評價分值。根據(jù)確定的余江縣基本農(nóng)田布局，經(jīng)過統(tǒng)計后，選取綜合分值大于85分的耕地劃入基本農(nóng)田，總面積為28775.32 hm2。其中錦江鎮(zhèn)基本農(nóng)田保護面積最大，為 4670.94 hm2；其次為春濤鄉(xiāng) 3909.51 hm2；面積最少的黃莊鄉(xiāng)，為405.13 hm2。全縣13個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場）基本農(nóng)田保護面積平均達到2213.49 hm2。經(jīng)過評價后，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本農(nóng)田數(shù)量（表5）。

表5 余江縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本農(nóng)田面積統(tǒng)計

4 結(jié)論

基本農(nóng)田保護關(guān)系到國家的糧食安全，根據(jù)規(guī)程“數(shù)量不減少、質(zhì)量有提高、總體布局保持穩(wěn)定”的具體要求，本研究對基本農(nóng)田劃定的相關(guān)政策進行了分析，并以余江縣為例介紹了基本農(nóng)田劃定過程及劃定結(jié)果實證研究，得到如下結(jié)論：

在劃定基本農(nóng)田質(zhì)量方面，選擇了應(yīng)用最新的耕地質(zhì)量等級調(diào)查評定結(jié)果，明確了每個劃定圖斑的等級，注重了劃入基本農(nóng)田的耕地質(zhì)量，便于劃定后對基本農(nóng)田質(zhì)量進行管理。

綜合考慮劃定基本農(nóng)田數(shù)量、質(zhì)量及空間布局因素，劃定的余江縣基本農(nóng)田主要集中在錦江鎮(zhèn)、春濤鄉(xiāng)、潢溪鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地以水田為主，質(zhì)量上在余江縣耕地中處于較高水平，空間布局上也是集中連片分布。

在空間布局確定方面，本次劃定中充分應(yīng)用了GIS軟件的空間分析功能，獲取研究資料時亦多次征詢地方人民政府及當(dāng)?shù)卮迕竦囊庖姡舜蔚膭澏ú季质墙?jīng)過科學(xué)論證及實際使用者認可的，是當(dāng)前可以確定的較優(yōu)基本農(nóng)田布局方式。

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