襄陽市耕地后備資源開發(fā)時(shí)序與生態(tài)損益評(píng)估

王 娜，李智峰，邵慶軍，祁 瓊

（1.十堰市土地勘測(cè)規(guī)劃院，湖北 十堰 442000；2.湖北省國土資源研究院，湖北 武漢 430071）

襄陽市耕地后備資源開發(fā)時(shí)序與生態(tài)損益評(píng)估

王 娜1，李智峰1，邵慶軍1，祁 瓊2

（1.十堰市土地勘測(cè)規(guī)劃院，湖北 十堰 442000；2.湖北省國土資源研究院，湖北 武漢 430071）

在未利用地和工礦廢棄地宜耕性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，探討了襄陽市耕地后備資源開發(fā)時(shí)序和生態(tài)損益。結(jié)果表明：①襄陽市宜耕性面積為30 074.26 hm2，包括荒草地、灘涂、沙地和工礦廢棄地等；②襄陽市耕地后備資源開發(fā)時(shí)序?yàn)椋合乳_發(fā)（23.62%）＞較先開發(fā)（65.30%）＞較后開發(fā)（7.91%）＞后開發(fā)（3.17%），各縣（區(qū)）開發(fā)時(shí)序依次為宜城市、棗陽市、襄州區(qū)、谷城縣、老河口、南漳縣、襄城區(qū)、樊城區(qū)和?？悼h；③耕地后備資源開發(fā)前后生態(tài)服務(wù)總值由6.42億元降為1.91億元，食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)價(jià)值分別增加0.21億元和0.01億元，氣候調(diào)節(jié)和廢物處理價(jià)值呈現(xiàn)“落勢(shì)”，分別減少1.37億元和1.27億元。

耕地后備資源；宜耕性評(píng)價(jià)；開發(fā)時(shí)序；生態(tài)損益

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，耕地持續(xù)減少[1]，嚴(yán)重威脅著糧食安全和經(jīng)濟(jì)安全，根據(jù)2014年《關(guān)于開展全國耕地后備資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作的通知》，如何充分利用新常態(tài)帶來的機(jī)遇，調(diào)查和開發(fā)耕地后備資源，提高區(qū)域土地利用效率和生態(tài)價(jià)值，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。部分學(xué)者對(duì)北京市、鹽城市和神木縣等地區(qū)耕地后備資源開發(fā)適宜評(píng)價(jià)作了探討[2-4]，但針對(duì)開發(fā)時(shí)序和生態(tài)損益評(píng)估等方面的研究還存在不足。襄陽市作為鄂西生態(tài)旅游中心城市，不僅是首批國家智慧城市，也是國家歷史文化名城，城市發(fā)展和建設(shè)用地需求給耕地保護(hù)帶來了更大的壓力。本文以襄陽市未利用地和工礦廢棄地為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)其宜耕性、開發(fā)模式及開發(fā)生態(tài)損益進(jìn)行了評(píng)估，以期為耕地后備資源開發(fā)利用提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源于2012年度土地變更調(diào)查、土壤普查、農(nóng)業(yè)普查、生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃等資料[5]。首先提取生態(tài)環(huán)境、地形地貌等數(shù)據(jù)并數(shù)字化；再根據(jù)2012年土地利用變更庫和DOM進(jìn)行糾正，并進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)調(diào)和修正；最后得到襄陽市宜耕性評(píng)價(jià)圖斑總計(jì)18 068 個(gè)，總面積為56 311.28 hm2，其中面積最大的圖斑為284.45 hm2，面積最小的僅為0.001 hm2。結(jié)合土壤數(shù)據(jù)和實(shí)際調(diào)查資料，利用鄰近地塊加權(quán)平均法對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和補(bǔ)充，以保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。鄰近地塊加權(quán)平均法公式為：

式中，Ri為第i個(gè)圖斑屬性值；Rij為第i個(gè)圖斑周圍第j個(gè)圖斑屬性值；Sij為第i個(gè)圖斑周圍第j個(gè)圖斑的面積。

2 技術(shù)與方法

2.1 宜耕性評(píng)價(jià)

遵循可反映土地質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境、氣候條件和區(qū)位指標(biāo)的代表性和數(shù)據(jù)可獲取性等原則，選擇生態(tài)條件等11個(gè)指標(biāo)作為宜耕性評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。選取襄陽市未利用地和工礦廢棄地為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)建立圖斑屬性數(shù)據(jù)庫，形成評(píng)價(jià)單元。根據(jù)湖北省耕地后備資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[6]，以無灌溉排水條件為不宜耕的臨界值；以土壤PH值≥9.5或≤4.0為不宜耕的臨界值；各臨界值見表1，采取“限制性因子”進(jìn)行宜耕性評(píng)價(jià)。

表1 宜耕性評(píng)價(jià)指標(biāo)表

2.2 宜耕地開發(fā)時(shí)序評(píng)價(jià)

2.2.1 指標(biāo)因子選取

在宜耕性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)襄陽市耕地后備資源開發(fā)難易程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并由此確定開發(fā)時(shí)序。考慮了湖北省劃分標(biāo)準(zhǔn)和本地實(shí)際情況，選取土壤質(zhì)地、地形坡度等7個(gè)指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系（見表2），并用AHP確定指標(biāo)權(quán)重[7]，再結(jié)合指數(shù)加權(quán)模型對(duì)耕地后備資源9 310個(gè)圖斑進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析指標(biāo)因素之間的因果關(guān)系，將指標(biāo)C1～C7分解為不同層次的要素，建立判斷矩陣（見表3），計(jì)算得到判斷矩陣最大特征值及對(duì)應(yīng)的正交特征向量λmax為7.740 2，計(jì)算每一層次各要素的權(quán)重值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果CR=0.090 7＜0.1，即判斷矩陣的一致性符合精度要求。

表2 耕地后備資源開發(fā)時(shí)序評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重表

表3 判斷矩陣構(gòu)建表

2.2.2 指標(biāo)因子影響程度綜合分析法及評(píng)價(jià)

根據(jù)不同指標(biāo)的相對(duì)重要性，確定各指標(biāo)權(quán)重，按照湖北省耕作制度二級(jí)區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)[8]，除?？悼h位于盆周秦巴山區(qū)外，其余縣（區(qū)）均位于鄂豫皖丘陵山區(qū)，地形坡度對(duì)宜耕土地開發(fā)影響較大，其權(quán)重較高。用指數(shù)加權(quán)模型計(jì)算耕地后備資源開發(fā)時(shí)序等級(jí)，公式為：

式中，Nc為第c個(gè)因素的權(quán)重；Mc為第c個(gè)因素的指標(biāo)分值。F值越大，表明宜耕土地質(zhì)量越好，開發(fā)成本越低，適于優(yōu)先開發(fā)；反之，則土地質(zhì)量較差（如鹽堿地、沙地、裸地等），開發(fā)成本較高，難以開發(fā)。

由于評(píng)價(jià)結(jié)果為單變量分類，可用Jenks自然間斷點(diǎn)分級(jí)法進(jìn)行分類?；跀?shù)據(jù)中固有的自然分組，對(duì)相似值進(jìn)行分組，數(shù)據(jù)值差異相對(duì)較大的位置設(shè)為邊界（圖1a）。據(jù)此將每個(gè)耕地后備資源圖斑劃分為后開發(fā)（0.676～0.737）、較后開發(fā)（0.738～0.799）、較先開發(fā)（0.800～0.866）和先開發(fā)（0.867～0.922），并對(duì)耕地后備資源開發(fā)時(shí)序進(jìn)行評(píng)價(jià)。

襄陽市轄8縣（區(qū)），由于先開發(fā)和較先開發(fā)耕地后備資源質(zhì)量較優(yōu)，容易開發(fā)，研究該部分耕地后備資源在各縣（區(qū)）的分布及開發(fā)時(shí)序，對(duì)于合理開發(fā)各縣（區(qū)）耕地后備資源具有重要意義。因此采用聚類方法[9]，通過ArcGIS的Jenks的自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（圖 1b），將該部分耕地后備資源在各縣（區(qū)）進(jìn)行聚類。

圖1 Jenks自然間斷點(diǎn)分級(jí)法分類圖

2.3 生態(tài)損益評(píng)價(jià)

食物、空氣、水源等是人類生存必需品，同樣，原材料、娛樂、休閑等也都是生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的生態(tài)物品和服務(wù)，有著極高的價(jià)值[10]。我國人均生態(tài)資產(chǎn)稀缺，迫切需要在土地開發(fā)中對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算和評(píng)價(jià)。本文基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法，根據(jù)襄陽市實(shí)際情況修正了謝高地[11]等提出的生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表，對(duì)襄陽市耕地后備資源開發(fā)利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益進(jìn)行了評(píng)估。

基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法，調(diào)研了資源供給服務(wù)、環(huán)境調(diào)節(jié)服務(wù)、生產(chǎn)支持服務(wù)以及文化娛樂服務(wù)等效益的能值。其中，供給服務(wù)包括食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)；調(diào)節(jié)服務(wù)包括氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)；支持服務(wù)包括土壤保持、廢物處理和維持生物多樣性；文化服務(wù)則包括美學(xué)景觀服務(wù)。

生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式為：

式中，ESV為年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值（單位：元）；Ai為研究區(qū)第i種地類面積（單位：hm2）；Vij為第i種地類第j種生態(tài)服務(wù)功能的單價(jià)（單位：元·hm-2·a-1）。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 宜耕性分析

如圖2所示，襄陽市耕地后備資源主要分布在宜城市和棗陽市，類型主要以荒草地和內(nèi)陸灘涂為主，該區(qū)域耕地后備資源地形坡度小、降雨豐富，耕作便利，宜耕程度較高；襄州區(qū)和老河口市次之；襄城區(qū)再次之，主要以可開墾裸地和可復(fù)墾工礦用地為主；樊城區(qū)主要以可開墾其他草地和可復(fù)墾工礦用地為主；而?？悼h的未利用地分布零散且位于丘陵山區(qū)的內(nèi)部，地形起伏較大，土壤質(zhì)地也較差，宜耕程度不高。

圖2 宜耕性評(píng)價(jià)結(jié)果圖

非宜耕類別包括非宜耕未利用地和非宜耕工礦用地兩類，共計(jì)26 237.02 hm2，其中，非宜耕未利用地為24 710.03 hm2；非宜耕工礦用地為1 526.99 hm2。宜耕性耕地后備資源包括可開墾未利用地、可復(fù)墾工礦用地等，總面積為30 074.26 hm2。其中，可復(fù)墾工礦用地為946.79 hm2；可開墾未利用地總面積為29 127.47 hm2，主要包括可開墾裸地、荒草地、內(nèi)陸灘涂和沙地等。

圖3 耕地后備資源開發(fā)時(shí)序空間分布圖

3.2 開發(fā)時(shí)序分析

如圖3所示，襄陽市較先開發(fā)的耕地后備資源所占比重最大（71.98%），先開發(fā)比重次之（17.70%），第三為較后開發(fā)比重（7.20%），后開發(fā)比重最少。由此可見，襄陽市耕地后備資源開發(fā)時(shí)序?yàn)椋合乳_發(fā)（5 323.13 hm2）＞較先開發(fā)（21 647.27 hm2）＞較后開發(fā)（2 164.67 hm2）＞后開發(fā)（939.19 hm2）。其中，耕地后備資源中先開發(fā)和較先開發(fā)所占比重最大，為89.68%。該部分耕地后備資源坡度小、土壤有機(jī)質(zhì)含量高，適宜將該部分優(yōu)先開墾為耕地，緩解土地供求矛盾。而對(duì)于比重為10.32%的較后開發(fā)和后開發(fā)耕地后備資源，由于自身土地質(zhì)量不高，對(duì)技術(shù)、資金和生態(tài)環(huán)境均要求較高，開發(fā)時(shí)序較為靠后。

對(duì)各縣（區(qū)）先開發(fā)和較先開發(fā)耕地后備資源面積進(jìn)行空間聚類，如圖4所示，宜城市和棗陽市為I級(jí)，優(yōu)先開發(fā)；襄州區(qū)次之，為Ⅱ級(jí)；谷城縣和老河口市再次之，為Ⅲ級(jí)；南漳縣為Ⅳ級(jí)；襄城區(qū)、樊城區(qū)和?？悼h為Ⅴ級(jí)。在各縣（區(qū)）中，宜城市和棗陽市先開發(fā)和較先開發(fā)面積所占比重較大，耕地后備資源類型也多以荒草地和灘涂為主，通過土地規(guī)整、農(nóng)田水利規(guī)劃設(shè)計(jì)、田間和生產(chǎn)道路建設(shè)、農(nóng)田防護(hù)林配套等改善措施，可提高土壤質(zhì)量、田塊耕作便利度和灌溉保證率，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，促進(jìn)農(nóng)業(yè)規(guī)?；瘷C(jī)械化；樊城區(qū)、襄城區(qū)和?？悼h先開發(fā)和較先開發(fā)面積所占比重較小，耕地后備資源也多以沙荒地和工礦廢棄地為主，通過生物化學(xué)等方法，建立現(xiàn)代水利工程和排堿措施以改善土壤酸堿度，提高土壤質(zhì)量，并通過山、水、田、林、路綜合整治，配套農(nóng)田水利、道路和防護(hù)林設(shè)施，增強(qiáng)糧食綜合生產(chǎn)能力，建立高效、高質(zhì)、生態(tài)一體化的開發(fā)方式。

圖4 先開發(fā)和較先開發(fā)耕地后備資源開發(fā)時(shí)序圖

3.3 生態(tài)損益評(píng)估

隨著耕地后備資源開墾或復(fù)墾為耕地，襄陽市生態(tài)服務(wù)價(jià)值由6.42億元降為1.91億元，下降了4.51 億元。從微觀而言（圖5），食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值分別增加0.21億元和0.01億元；而氣候調(diào)節(jié)、廢物處理和水文調(diào)節(jié)則呈“落勢(shì)”，分別減少1.37億元、1.27億元和1.26億元。究其原因，耕地后備資源復(fù)墾為耕地，通過種植水稻或小麥等農(nóng)作物，食物生產(chǎn)能力和原材料生產(chǎn)能力大大提高；相關(guān)研究表明，濕地可清除和轉(zhuǎn)化毒物和雜質(zhì)，并對(duì)水文涵養(yǎng)和氣候調(diào)節(jié)有明顯功效[12]，而耕地后備資源中灘涂所占比重較大，因此，將灘涂開墾為耕地的過程中，水文涵養(yǎng)、氣體調(diào)節(jié)、水土保持和廢物處理等價(jià)值呈現(xiàn)“落勢(shì)”。

圖5 耕地后備資源開發(fā)前后生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化圖

因此，在耕地后備資源開發(fā)中，針對(duì)內(nèi)陸灘涂、荒草地、沙地、裸地、工礦廢棄地等不同類型的耕地后備資源，要進(jìn)行功能分區(qū)，因地制宜地對(duì)其進(jìn)行開發(fā)，防止生態(tài)惡化和生態(tài)服務(wù)價(jià)值的大幅度降低。同時(shí)，在提高土壤質(zhì)量的基礎(chǔ)上，要提高水源涵養(yǎng)和水文調(diào)節(jié)功能，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，提高整體生物多樣性及美學(xué)景觀價(jià)值，增強(qiáng)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境綜合效益。

例如，荒草地開發(fā)時(shí)，在田塊平整、河道清淤、灌排設(shè)施建設(shè)、田間生產(chǎn)道路配套、防護(hù)林建設(shè)等傳統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上，還要合理布局田塊大小，對(duì)土壤進(jìn)行有機(jī)肥培肥和深耕曬垡，并加強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)景觀型設(shè)計(jì)，增加區(qū)域氣體調(diào)節(jié)能力和氣候調(diào)節(jié)能力，同時(shí)增強(qiáng)廢物處理功能和生物多樣性保護(hù)功能。露天采場(chǎng)、廢棄采石場(chǎng)、廢棄工業(yè)廣場(chǎng)和采空塌陷區(qū)等工礦廢棄地開發(fā)時(shí)，在進(jìn)行傳統(tǒng)的田、水、路、林、村綜合整治和增強(qiáng)糧食生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行充填注漿、防滲防污染、鹽堿度調(diào)解、深度覆蓋、隔離有毒有害放射性成分等處理，提高區(qū)域廢物處理和氣候調(diào)節(jié)功能，防治水土流失和美學(xué)景觀的減少。沙荒地開發(fā)時(shí)，在傳統(tǒng)的土地平整、農(nóng)田水利工程和道路工程的基礎(chǔ)上，要因地制宜地進(jìn)行固沙改良，種植固沙改良植物，修建節(jié)水型灌溉設(shè)施及生態(tài)護(hù)坡；在種植植物選擇上，可根據(jù)需要選擇玉米等節(jié)水型農(nóng)作物和土豆等耐沙性蔬菜，避免地表裸露等處理，防止水土流失和環(huán)境惡化，增強(qiáng)區(qū)域生物多樣性和水土保持能力。內(nèi)陸灘涂開發(fā)時(shí)，要做好水土保持和鹽堿化調(diào)解，防治河水倒灌，加強(qiáng)生態(tài)景觀型農(nóng)業(yè)建設(shè)和保持區(qū)域生物多樣性和美學(xué)景觀價(jià)值。

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：B

：1672-4623（2016）11-0074-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.11.027

王娜，碩士，研究方向?yàn)橥恋乩靡?guī)劃與評(píng)價(jià)。

2016-08-01。