基于極限條件法與指數(shù)和法的耕地后備資源評(píng)價(jià)研究
——以江西省安義縣為例

劉　亞，鄒自力，張曉平

(1.東華理工大學(xué) 測(cè)繪工程學(xué)院，江西 南昌 330013；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；3.江西省數(shù)字國(guó)土重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013)

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基于極限條件法與指數(shù)和法的耕地后備資源評(píng)價(jià)研究
——以江西省安義縣為例

劉亞1,2,3，鄒自力1*，張曉平1

(1.東華理工大學(xué) 測(cè)繪工程學(xué)院，江西 南昌 330013；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；3.江西省數(shù)字國(guó)土重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013)

摘要：摸清區(qū)域耕地后備資源的數(shù)量與質(zhì)量，是科學(xué)、合理、有序開(kāi)展區(qū)域土地開(kāi)發(fā)的重要依據(jù).在分析評(píng)述耕地后備資源評(píng)價(jià)主要方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的耕地后備資源評(píng)價(jià)方法，以安義縣為研究區(qū)域，確立了安義縣耕地后備資源開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行了安義縣耕地后備資源宜耕性及適宜程度評(píng)價(jià).結(jié)果表明：安義縣耕地后備資源中宜耕面積1 035.87 hm2，總體分布零散，在黃洲鎮(zhèn)、東陽(yáng)鎮(zhèn)和石鼻鎮(zhèn)相對(duì)較集中，類(lèi)型以其他草地為主；宜耕土地中高度適宜、中度適宜、低度適宜面積分別為493.41、303.43、239.03 hm2，質(zhì)量總體較高.極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的耕地后備資源評(píng)價(jià)方法既綜合考慮了多因素的影響，又兼顧了限制性因素的作用，用于評(píng)價(jià)耕地后備資源的數(shù)量及質(zhì)量時(shí)簡(jiǎn)單且適用.

關(guān)鍵詞：極限條件法；指數(shù)和法；耕地后備資源；安義縣

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)不同地域內(nèi)的耕地后備資源空間分布，開(kāi)發(fā)時(shí)序等方面進(jìn)行研究，王亞坤等[1]在江蘇省農(nóng)用地分等研究的成果上對(duì)江蘇省耕地后備資源進(jìn)行質(zhì)量潛力分析，同時(shí)運(yùn)用聚類(lèi)分析方法對(duì)各類(lèi)耕地后備資源進(jìn)行了開(kāi)發(fā)組合序列分析.關(guān)小克等[3]通過(guò)綜合考慮自然、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等方面的因素后，對(duì)北京市耕地后備資源開(kāi)發(fā)做了適宜性評(píng)價(jià).劉康[4]等從自然、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)視角構(gòu)建了沿海灘涂耕地的開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)體系.潘元慶等[5]運(yùn)用層次分析法對(duì)河南省黃河灘區(qū)耕地后備資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究等.但是我國(guó)地域廣闊，自然條件復(fù)雜，各地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)條件存在差異，評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇存在一定差異性，因此現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)模型體系固然可供借鑒，但還應(yīng)根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)的多樣性、復(fù)雜性和特殊性，因地制宜地選擇與之相匹配的耕地后備資源評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系.本文以江西省安義縣為例，充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀?、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，通過(guò)對(duì)各種評(píng)價(jià)方法的分析比較，采用極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的方法，運(yùn)用層次分析法確定評(píng)價(jià)因子權(quán)重，借助GIS技術(shù)對(duì)該區(qū)域耕地后備資源進(jìn)行宜耕性和適宜程度評(píng)價(jià)，充分掌握區(qū)域耕地后備資源的數(shù)量與質(zhì)量，為區(qū)域在時(shí)序上，科學(xué)合理制定差別化的土地開(kāi)發(fā)規(guī)劃提供科學(xué)的參考依據(jù).

1耕地后備資源評(píng)價(jià)方法

1.1主要評(píng)價(jià)方法評(píng)述

1.1.1模糊綜合評(píng)價(jià)法模糊綜合評(píng)價(jià)法是指用模糊數(shù)學(xué)的方法對(duì)帶有精確值、區(qū)間值和語(yǔ)言值的評(píng)價(jià)因子統(tǒng)一進(jìn)行處理，來(lái)進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)[7-9].在評(píng)價(jià)土地適宜性時(shí)，需要考慮以下兩個(gè)論域：

1)適宜性等級(jí)論域V.將土地適宜性程度分為高度適宜A、中度適宜B、勉強(qiáng)適宜C和不適宜D四個(gè)等級(jí)，V={A，B，C，D}.

2)適宜性評(píng)價(jià)因子論域U.U={E，F(xiàn)，G，H，I，J}，其中E～J表示選取的評(píng)價(jià)因子.

進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)，實(shí)際上就是研究論域U和V這兩個(gè)模糊子集A1和B1之間的關(guān)系.該方法充分考慮到各種評(píng)價(jià)因子指標(biāo)的模糊性極其對(duì)土地質(zhì)量影響的模糊性，同時(shí)土地質(zhì)量本身的“好”與“較好”也并沒(méi)有截然界限.其缺點(diǎn)是仍然需要事先確定評(píng)價(jià)因子指標(biāo)體系，對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果人為主觀影響性較大，而且計(jì)算復(fù)雜.

1.1.2極限條件法極限條件法是基于系統(tǒng)工程中的“木桶原理”強(qiáng)調(diào)主導(dǎo)限制因子的作用，評(píng)價(jià)單元的最終結(jié)果取決于條件最差的因子的質(zhì)量[7]，即：Yi=min(Yi j),其中：Yi為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元的最終分值；Yi j為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元中第j個(gè)參評(píng)因子的分值.這種方法的缺點(diǎn)是在耕地后備資源評(píng)價(jià)中，只能通過(guò)某些主要的限制條件來(lái)判定評(píng)價(jià)單元是否具有適宜性，只能確定耕地后備資源的數(shù)量，并不能很好的表現(xiàn)后備資源的適宜程度，難以反映耕地后備資源的質(zhì)量.

2.6 指紋圖譜相似系數(shù)分析 采用夾角余弦法，將每個(gè)滇黃精樣品紅外光譜與共有模式指紋圖譜比較，分別計(jì)算12批滇黃精藥材與共有模式指紋圖譜的相似系數(shù)。見(jiàn)表2。12批滇黃精藥材與共有模式比較，相似系數(shù)均大于0.987；各樣品間相互比較相似系數(shù)亦高于0.900，表明滇黃精藥材質(zhì)量穩(wěn)定，均一性好。

1.1.3指數(shù)和法指數(shù)和法是通過(guò)計(jì)算評(píng)價(jià)因子的綜合分值，對(duì)宜耕的耕地后備資源進(jìn)行適宜程度評(píng)價(jià)，評(píng)定各評(píng)價(jià)單元的適宜程度.設(shè)每一評(píng)價(jià)單元有n個(gè)單因子加權(quán)評(píng)價(jià)指數(shù)，則加權(quán)指數(shù)和可表示為[5]：

其中：Ri為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元的耕地適宜性評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)值；Wj為第j個(gè)參評(píng)因素的權(quán)重；Fij為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元、第j個(gè)參評(píng)因子的分值；n為參評(píng)因子的總個(gè)數(shù).

這種方法充分考慮了各參評(píng)因子的影響程度并以量化，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，評(píng)價(jià)結(jié)果能夠很好的反應(yīng)各評(píng)價(jià)單元的適宜程度，但是在劃分宜耕與不宜耕的過(guò)程中，沒(méi)有很好的標(biāo)準(zhǔn)參考，容易忽略某一因素或多個(gè)因素對(duì)于評(píng)價(jià)單元的限制性.

1.2極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的耕地后備資源評(píng)價(jià)方法

在分析了以上幾種方法的優(yōu)劣性之后，為了使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確，具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，本文采用極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的方法，對(duì)于耕地后備資源分兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，一是運(yùn)用極限條件法耕地后備資源宜耕性評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮極限條件法的優(yōu)勢(shì)最大限度的考慮耕地后備資源中不同地類(lèi)宜耕的限制因子，以確定耕地后備資源數(shù)量；二是在宜耕性評(píng)價(jià)結(jié)果基礎(chǔ)之上，對(duì)于那些宜耕的土地，運(yùn)用指數(shù)和法充分考慮各影響因子的重要性，并將各參評(píng)因子進(jìn)行量化，綜合考慮評(píng)價(jià)單元的指數(shù)進(jìn)行適宜程度評(píng)價(jià)，以確定耕地后備資源的質(zhì)量.這樣既能夠發(fā)揮這兩種方法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)兩種方法又相互補(bǔ)充，彌補(bǔ)各自存在不足的地方.具體思路如圖1.

圖1　評(píng)價(jià)思路圖Fig.1　Evaluation method

2安義縣耕地后備資源評(píng)價(jià)

2.1研究區(qū)概況

安義縣是江西省會(huì)南昌市所屬郊縣，地處贛西北，介于115°27′～115°45′E，28°26′～29°01′N(xiāo)之間，東鄰灣里區(qū)，南接高安市，西南與奉新縣相連，西北與靖安縣接壤，東北與永修縣毗鄰.安義縣總面積為666 km2，全縣可分為低山、高丘、低丘、平原四部分，其中低山占8%，高丘占9.3%，低丘占32.24%，平原占43.71%，水域占6.75%.安義縣總的概況是：“五山、一水、三分田、一分道路和莊園”.

2.2宜耕性評(píng)價(jià)

根據(jù)安義縣2012年度土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合最新遙感影像資料，從DLTB圖層中提取其他草地(043)2 633.68 hm2，裸地(127)110.83 hm2，內(nèi)陸灘涂(116)621.46 hm2，共2 032個(gè)圖斑作為評(píng)價(jià)單元.

通過(guò)對(duì)影響安義縣耕地后備資源是否宜耕的土壤、生態(tài)和地貌水文等因素的分析，同時(shí)結(jié)合有關(guān)研究[10-12]，選取了土層厚度、土壤pH值、土壤質(zhì)地、地形坡度、生態(tài)條件、排水灌溉條件和耕作便利度作為影響耕地后備資源是否宜耕的主導(dǎo)限制因素(表1).根據(jù)安義縣土壤圖和土壤志，利用arcgis進(jìn)行矢量化、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和空間屬性鏈接制作了安義縣土壤指標(biāo)圖；利用安義縣縣域的高程點(diǎn)和高程線在arcgis平臺(tái)中建立了TIN模型，從而制作生成安義縣地形坡度指標(biāo)圖；通過(guò)實(shí)地調(diào)查結(jié)合安義縣生態(tài)林分布圖制作了安義縣生態(tài)條件指標(biāo)圖，同時(shí)根據(jù)農(nóng)田水利分布圖及相關(guān)資料，在arcgis中制作了安義縣排水條件指標(biāo)圖和灌溉條件指標(biāo)圖；通過(guò)實(shí)地調(diào)查確定了每個(gè)評(píng)價(jià)單元的耕作便利情況.采用極限條件法評(píng)價(jià)后，結(jié)果顯示安義縣耕地后備資源評(píng)價(jià)對(duì)象中宜耕面積為1 035.87 hm2，不宜耕面積為2 330.10 hm2.在宜耕的土地中，可開(kāi)墾其他草地面積為969.17 hm2，可開(kāi)墾裸地面積為17.31 hm2，可開(kāi)墾內(nèi)陸灘涂面積為49.39 hm2.

表1　各類(lèi)耕地后備資源不宜耕評(píng)價(jià)指標(biāo)表

2.3適宜程度評(píng)價(jià)

1)評(píng)價(jià)單元的確定.通過(guò)耕地后備資源的宜耕性評(píng)價(jià)，已經(jīng)確定了安義縣耕地后備資源的數(shù)量，適宜程度評(píng)價(jià)是為了進(jìn)一步掌握耕地后備資源的質(zhì)量.因此，其評(píng)價(jià)單元為耕地后備資源中宜耕的831個(gè)圖斑.

2)參評(píng)因素的選擇.結(jié)合研究區(qū)域的具體情況和已有的資料，采用野外實(shí)地考察、座談訪問(wèn)與專(zhuān)家咨詢的方法，建立了安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)因子指標(biāo)體系，包括土壤和地貌水文的6個(gè)因子(表2).

3)確定參評(píng)因素權(quán)重及對(duì)應(yīng)分值.本文利用層次分析法[13-14]來(lái)確定各因素的權(quán)重，本次分析保持了各參評(píng)因素之間的一致性，對(duì)層次總排序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，CR=CI/RI=0.067<0.1，層次總排序的結(jié)果具有滿意的一致性.同時(shí)，根據(jù)安義縣實(shí)際情況和已有研究成果，采用經(jīng)驗(yàn)法[3]確定評(píng)價(jià)因素的對(duì)應(yīng)分值.參評(píng)因素權(quán)重及對(duì)應(yīng)分值見(jiàn)表3.

表2　安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)因子指標(biāo)體系

表3　安義縣耕地后備資源適宜性評(píng)價(jià)因子分級(jí)指標(biāo)、分值及權(quán)重

圖2　安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)結(jié)果分布圖Fig.2　The distribution of cultivated land resourses suitability evalution results in Anyi

4)耕地后備資源適宜程度綜合分值計(jì)算.運(yùn)用指數(shù)和法，計(jì)算出安義縣耕地后備資源各評(píng)價(jià)單元的適宜程度評(píng)價(jià)綜合分值.

5)適宜性等級(jí)臨界值的確定.將計(jì)算出的每個(gè)評(píng)價(jià)單元的適宜程度綜合總分值作為評(píng)價(jià)單元適宜程度等級(jí)劃分的依據(jù)，對(duì)各單元得分的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)各評(píng)價(jià)單元總分的頻率直方圖劃分各適宜程度級(jí)別區(qū)間，其劃分標(biāo)準(zhǔn)是：高度適宜(>85)、中度適宜(78～85)、低度適宜(≤78).通過(guò)以上分析，可以得出安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)結(jié)果，各個(gè)不同適宜等級(jí)的面積和分布見(jiàn)表4，圖2.

表4安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)結(jié)果匯總表單位：hm2

Tab.4Cultivated land resources suitability evaluation results summary in Anyihm2

鄉(xiāng)鎮(zhèn)名高度適宜中度適宜低度適宜總計(jì)龍津鎮(zhèn)10.3217.5526.1053.97鼎湖鎮(zhèn)12.8016.4414.6643.90黃洲鎮(zhèn)72.5661.62157.96292.14東陽(yáng)鎮(zhèn)78.0571.930.00149.98石鼻鎮(zhèn)88.2620.6737.06145.99長(zhǎng)埠鎮(zhèn)68.9125.983.2598.14萬(wàn)埠鎮(zhèn)57.227.150.0064.37長(zhǎng)均鄉(xiāng)48.5126.270.0074.78新民鄉(xiāng)10.9915.670.0026.66喬樂(lè)鄉(xiāng)39.8540.150.0080.00萬(wàn)埠墾殖場(chǎng)5.940.000.005.94總計(jì)493.41303.43239.031035.87

2.4評(píng)價(jià)結(jié)果分析

1)在安義縣耕地后備資源宜耕性評(píng)價(jià)中，在GIS空間分析功能支持下，運(yùn)用極限條件法得到安義縣耕地后備資源中宜耕面積為1 035.87 hm2，不宜耕面積為2 330.10 hm2，宜耕面積占總評(píng)價(jià)面積的30.77%，宜耕土地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，其中主要分布在黃洲鎮(zhèn)、東陽(yáng)鎮(zhèn)和石鼻鎮(zhèn).在耕地后備資源宜耕土地中，主要以其他草地為主，宜耕的其他草地為969.17 hm2，占總宜耕面積的93.56%.

2)在安義縣耕地后備資源適宜程度評(píng)價(jià)中，充分考慮了當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選取了相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子，構(gòu)建耕地后備資源適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重.最終評(píng)價(jià)結(jié)果顯示在1 035.87 hm2的宜耕面積中，高度適宜面積為493.41 hm2，中度適宜面積為303.43 hm2，低度適宜面積為239.03 hm2.高度適宜土地主要分布在石鼻鎮(zhèn)、東陽(yáng)鎮(zhèn)、黃洲鎮(zhèn)、長(zhǎng)埠鎮(zhèn)等，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有零星分布.

3結(jié)語(yǔ)

本文采用極限條件法和指數(shù)和法相結(jié)合的方法，充分考慮了評(píng)價(jià)區(qū)域的自然、生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面的因素，對(duì)安義縣耕地后備資源進(jìn)行了宜耕性評(píng)價(jià)和適宜程度評(píng)價(jià).在評(píng)價(jià)過(guò)程中，首先利用極限條件法，通過(guò)不同地類(lèi)的不同主要限制性因素，得出了耕地后備資源的數(shù)量，為了進(jìn)一步掌握耕地后備的質(zhì)量，接著運(yùn)用指數(shù)和法，建立了適宜程度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，最終評(píng)價(jià)得出了高度適宜、中度適宜和低度適宜的面積.極限條件法與指數(shù)和法相結(jié)合的耕地后備資源評(píng)價(jià)方法既綜合考慮了多因素的影響，又兼顧了限制性因素的作用，用于評(píng)價(jià)耕地后備資源的數(shù)量及質(zhì)量時(shí)簡(jiǎn)單且適用.

當(dāng)前我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程日益加快，耕地被大量占用，保護(hù)耕地和確保糧食安全任務(wù)十分艱巨，有序合理開(kāi)發(fā)耕地后備資源是緩解這一任務(wù)的有效途徑.從總體上來(lái)看，安義縣耕地后備資源數(shù)量較少，只在中南部和北部中集中連片、寬闊平坦，其余很多后備資源都是在縣域內(nèi)零散分布，土地開(kāi)發(fā)行為的選擇應(yīng)該慎重。在今后耕地后備資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中結(jié)合不同地區(qū)后備資源的組合情況應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①統(tǒng)籌規(guī)劃，合理選擇開(kāi)發(fā)利用模式；②開(kāi)發(fā)與保護(hù)相結(jié)合，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用；③加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)；④改良土壤，提高地力，加強(qiáng)后期管理.

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責(zé)任編輯：時(shí)凌

Study on the Investigation and Evaluation of Reserve Resources of Cultivated Land Based on the Limit Conditions Method and Index Method ——A case study in Anyi County,Jiangxi Province

LIU Ya1,2,3,ZOU Zili1*,ZHANG Xiaoping1

(1.Faculty of Geomatics，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China;2.Key Laboratory of Watershed Ecology and Geographical Environment Monitoring，NASG，Nanchang 330013，China;3.Jiangxi Province Key Lab for Digital Land，Nanchang 330013，China)

Abstract：The purpose of this paper is to find out the area of reserve resources of cultivated land quantity and quality which is a scientific,rational and orderly conduct of regional land development.This paper structures the limit conditions and index method，takes Anyi as an example，established Anyi cultivated land resources suitability assessment system，conducting suitability evaluation，based on the analysis of the main method of cultivated land resourses evaluation.The results showed that the area of reserve resourses of cultivated land that could be developed is 1 035.87hm2，mainly distributing in Huangzhou，Dongyang and Shibi town.The main type of the reserve resourses is grassland.The paper classifies the reserved resourses of cultivated land that could be developed into 3 categories，which are the first ranked feasible area (493.41 hm2),the second ranked feasible area (303.43 hm2)，the third ranked feasible area (239.03 hm2),higher quality overall.The combination of limit conditions and index method of the reserve resources of cultivated land，not only considers the effect of multiple factors，but also takes into account the effect of the limiting factor，which is simple and suitable for evaluating the quantity and quality of reserve resources of cultivated land.

Key words：limit conditions method;index method;reserve resources of cultivated land;Anyi County

收稿日期：2015-11-18.

基金項(xiàng)目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究省級(jí)立項(xiàng)課題(JXJG-14-6-25);測(cè)繪地理信息江西省研究生創(chuàng)新教育基地項(xiàng)目資助.

作者簡(jiǎn)介：劉亞(1990- )，男，碩士生，主要從事土地利用規(guī)劃與評(píng)價(jià)的研究；*通信作者：鄒自力(1963- )，男，碩士，教授，主要從事土地利用規(guī)劃與評(píng)價(jià)、變形監(jiān)測(cè)分析與預(yù)測(cè)、3S技術(shù)與應(yīng)用的研究.

文章編號(hào)：1008-8423(2016)01-0099-05

DOI:10.13501/j.cnki.42-1569/n.2016.03.025

中圖分類(lèi)號(hào)：F323.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A