縣域高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)與優(yōu)先區(qū)劃定

湯 峰，徐 磊，張蓬濤※，張貴軍，付梅臣，張俊峰

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，保定 071001； 3.中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)公共管理學(xué)院，武漢 430073）

0 引 言

隨著中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，耕地?cái)?shù)量急劇減少[1]，國家糧食安全受到威脅。針對此，中國先后開展了一系列的戰(zhàn)略舉措，其中以農(nóng)村土地整治及中低產(chǎn)田改造為抓手，開展大規(guī)模高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)，已成為重要突破口之一[2-4]，并于“十二五”和“十三五”規(guī)劃對建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田做出一系列部署，使之成為未來一項(xiàng)長期系統(tǒng)工程。目前部分地區(qū)在開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)時(shí)，還存在諸如建設(shè)區(qū)域不明確、時(shí)序不明晰、項(xiàng)目選址不科學(xué)等問題[1]，如何科學(xué)評價(jià)區(qū)域高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的建設(shè)適宜性并科學(xué)合理的劃定建設(shè)區(qū)域，仍是當(dāng)前及今后一段時(shí)期內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)相關(guān)研究的重要課題之一[5]。

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田是指在一定時(shí)期內(nèi)，通過土地整治形成集中連片、設(shè)施配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強(qiáng)，以及與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式相適應(yīng)的基本農(nóng)田[6]。目前關(guān)于高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的相關(guān)研究主要涉及建設(shè)適宜 性[7-8]、區(qū)域劃定方法[9-10]、建設(shè)時(shí)序安排[11-12]、合理布局與建設(shè)模式[13-14]、潛力估算[15-16]及建設(shè)后效益[17-18]等方面。其中，針對高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的建設(shè)適宜性及建設(shè)時(shí)序方面的研究，學(xué)者們主要是通過構(gòu)建評價(jià)模型和指標(biāo)體系重點(diǎn)解決選址的問題，雖然進(jìn)行了較為深入的探討，但仍存在一些不足之處：從評價(jià)指標(biāo)的選取看，主要集中在以耕地質(zhì)量、立地條件為主的自然因素和以基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)位條件為主的社會經(jīng)濟(jì)因素上[19-22]，而生態(tài)環(huán)境方面的因素考慮較少；評價(jià)方法上幾乎都涉及到指標(biāo)權(quán)重的確定，或使用德爾菲法[23]、層次分析法[24]等主觀確權(quán)法，或使用熵值法[25]等客觀確權(quán)法，或使用主客觀相結(jié)合[26]的確權(quán)法，使得評價(jià)結(jié)果或多或少受到人為因素的干擾，而不涉及權(quán)重的評價(jià)方法使用極少；評價(jià)單元主要集中在網(wǎng)格單元[27]、耕地圖斑[28]和行政村單元[12]3 種上，然而網(wǎng)格單元存在人為割裂地塊，評價(jià)結(jié)果不易落地的缺陷，耕地圖斑單元數(shù)量多破碎化程度高，而行政村單元尺度較大，內(nèi)部田塊特征的差異性考慮不足，若把行政村范圍內(nèi)的全部耕地作為建設(shè)區(qū)誤差較大。本文主要從實(shí)踐操作層面探討如何選用合適的研究單元和方法，科學(xué)合理地評價(jià)縣域尺度高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性及科學(xué)選址的問題。

鑒于此，本文以典型的濱海平原區(qū)河北省昌黎縣為研究區(qū)域，以永久基本農(nóng)田圖斑為評價(jià)單元，從自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等角度出發(fā)綜合構(gòu)建指標(biāo)體系，利用無需權(quán)重的改進(jìn)突變級數(shù)模型進(jìn)行建設(shè)適宜性評價(jià)，并結(jié)合熱點(diǎn)分析法劃定建設(shè)優(yōu)先區(qū)，以期為縣域高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)和相關(guān)土地整治工作提供科學(xué)的參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

昌黎縣（39°25′—39°48′N，118°45′—119°20′E）位于河北省東北部，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)性氣候，地形起伏較小，大致由西北向東南傾斜，總面積為1 212.4 km2。截止2018年末，昌黎縣下轄11 個(gè)鎮(zhèn)、5 個(gè)鄉(xiāng)、1 個(gè)城郊區(qū)，共446個(gè)行政村，人口56.4 萬?？h域內(nèi)地勢平坦，且水系發(fā)達(dá)，地表水資源豐富，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了良好的資源和自然地理環(huán)境。長期以來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和人口數(shù)量的穩(wěn)定增長，昌黎縣建設(shè)用地迅速擴(kuò)張，耕地面積持續(xù)萎縮，根據(jù)昌黎縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)顯示（圖1a）：2016 年耕地面積為63 065.69 hm2，占全縣土地總面積的52.02%，較2009 年減少1 804.09 hm2?？傮w來說昌黎縣的耕地總量和平均單產(chǎn)屬于中等偏下水平，且后備土地資源不足，隨著京津冀一體化的推進(jìn)和“全面二孩”政策的實(shí)施，該縣域的經(jīng)濟(jì)和人口總量在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)仍呈持續(xù)增長態(tài)勢，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和耕地保護(hù)矛盾依舊突出，總體糧食安全前景不容樂觀。2017 年昌黎縣在上一輪基本農(nóng)田成果基礎(chǔ)上通過調(diào)出低質(zhì)量及建設(shè)占用耕地調(diào)入連片優(yōu)質(zhì)耕地，最終劃定永久基本農(nóng)田50 500.48 hm2（圖1b），占全縣耕地面積的80.08%，成為秦皇島市永久基本農(nóng)田保有量最多的縣（區(qū)）。作為秦皇島市的“糧袋子”，如何在現(xiàn)有永久基本農(nóng)田成果的基礎(chǔ)上建設(shè)一大批高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田以確保糧食安全已成為當(dāng)下昌黎縣亟待解決的重要課題。

圖1 昌黎縣2016 年土地利用類型及永久基本農(nóng)田空間分布 Fig.1 Spatial distribution of land use types in 2016 and permanent basic farmland in Changli County

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所用的數(shù)據(jù)來源主要包括4個(gè)方面：1）2016年土地利用變更數(shù)據(jù)、2015年耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)、2017年永久基本農(nóng)田劃定數(shù)據(jù)均來源于昌黎縣自然資源和規(guī)劃局； 2 ） 坡度數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http://www.gscloud.cn/）下載的30m分辨率DEM數(shù)據(jù)中提取生成，土壤數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院南京土壤研究所（http://vdb3.soil.csdb.cn/）的全國1∶100萬土壤分類數(shù)據(jù)庫；3）社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2016年《昌黎縣統(tǒng)計(jì)年鑒》；4）土壤樣品數(shù)據(jù)來源于作者所在課題組2014年10月下旬和2015年6月中旬采集的兩批樣品共635個(gè)，樣品采集及檢測過程與方法詳見張貴軍等[29]的研究成果。

2 研究方法

2.1 評價(jià)單元選取

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的建設(shè)要求各項(xiàng)建設(shè)須落實(shí)到地塊，與網(wǎng)格單元和行政村單元比較地塊單元具有明顯優(yōu)勢。昌黎縣永久基本農(nóng)田劃定時(shí)基本考慮到地塊的質(zhì)量及連片狀況，將保護(hù)地塊責(zé)任落實(shí)到戶，與耕地圖斑相比較，多數(shù)永久基本農(nóng)田圖斑具有質(zhì)量更優(yōu)、連片度更高、數(shù)量更少、權(quán)責(zé)主體明確的優(yōu)勢。綜合考慮，本文以永久基本農(nóng)田圖斑作為基本評價(jià)單元，最終確定3 547個(gè)評價(jià)單元，總面積50 500.48 hm2。

2.2 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

依據(jù)農(nóng)業(yè)區(qū)位論、地租理論以及生態(tài)服務(wù)價(jià)值等理論[5]，在明晰高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田概念的基礎(chǔ)上，參考大量相關(guān)研究成果[5,7-28]，結(jié)合昌黎縣實(shí)際情況，從自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)條件和生態(tài)環(huán)境3 個(gè)層次出發(fā)，從地力質(zhì)量、空間質(zhì)量、區(qū)位條件、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)水平、生態(tài)質(zhì)量、環(huán)境狀況7 個(gè)方面入手，構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

地力質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)參考昌黎縣耕地質(zhì)量等別更新技術(shù)規(guī)范的指標(biāo)分級賦分規(guī)則實(shí)現(xiàn)量化（表2）?？臻g質(zhì)量的指標(biāo)層中，圖斑規(guī)模利用永久基本農(nóng)田圖層的面積字段獲??；圖斑規(guī)整度利用斑塊形狀指數(shù)[30]獲??；坡度通過DEM計(jì)算獲取平均水平。區(qū)位條件指標(biāo)層中，圖斑到交通干線距離用緩沖區(qū)分析與疊加分析獲取，圖斑到農(nóng)村居民點(diǎn)距離和城鎮(zhèn)距離用鄰近分析獲取?；A(chǔ)設(shè)施指標(biāo)層中，灌溉保證率參考昌黎縣耕地質(zhì)量等別更新技術(shù)規(guī)范中指標(biāo)分級賦分規(guī)則進(jìn)行量化（表2）；田間道路密度利用田間道路圖層與永久基本農(nóng)田圖層疊加后，單位面積圖斑內(nèi)道路長度來表示；溝渠密度獲取方法與田間道路密度相同。經(jīng)濟(jì)水平通過統(tǒng)計(jì)年鑒分別得到分鄉(xiāng)鎮(zhèn)人均GDP和分村人均純收入，再分別以鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村為單位進(jìn)行屬性賦值獲取。生態(tài)用地覆蓋率從土地利用現(xiàn)狀圖中分村選取林地、草地和水域這3類主要生態(tài)用地來計(jì)算，再以村為單位進(jìn)行屬性賦值獲取；土壤可蝕性K值通過在全國1∶100萬土壤類型數(shù)據(jù)上提取昌黎縣土壤類型數(shù)據(jù)，借助EPIC模型計(jì)算得到；土壤污染程度選擇As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr共8種重金屬利用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)[31]計(jì)算得到。

表1 昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)指標(biāo)體系 Table 1 Construction suitability assessment index system of high standard basic farmland in Changli County

表2 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)部分指標(biāo)分值標(biāo)準(zhǔn) Table 2 Indicators score standard of construction suitability assessment of high standard basic farmland

2.3 建設(shè)適宜性評價(jià)模型

突變理論用勢函數(shù)來描述系統(tǒng)的狀態(tài)[32]。勢函數(shù)有7種基本突變模型，其中，折疊突變、尖點(diǎn)突變、燕尾突變和蝴蝶突變在多目標(biāo)綜合評價(jià)中較常用（表3）。

突變級數(shù)模型對于多指標(biāo)綜合評價(jià)研究無需確定權(quán)重，卻通過歸一公式的內(nèi)在機(jī)制考慮了指標(biāo)相對重要性，具有客觀科學(xué)、計(jì)算簡便等優(yōu)點(diǎn)[32]。然而，大量研究實(shí)例表明，該方法得到的初始突變評價(jià)值普遍偏高，不能直觀反映出優(yōu)劣方案間的差距，為克服此缺陷，部分學(xué)者采用符合突變評價(jià)模型運(yùn)算特點(diǎn)的冪函數(shù)作為擬合函數(shù)，對突變評價(jià)值進(jìn)行擬合，得到改進(jìn)的突變評價(jià)值，這種改進(jìn)突變級數(shù)模型使評價(jià)結(jié)果的差距擴(kuò)大，有助于方案的選擇[33]。基于此，本文運(yùn)用改進(jìn)突變級數(shù)模型評價(jià)昌黎縣的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性。計(jì)算步驟如下：

1）構(gòu)建分層遞階式評價(jià)指標(biāo)體系并排序。本文構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)指標(biāo)體系包含決策層、目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，共18 項(xiàng)指標(biāo)，并運(yùn)用SPSS19.0 進(jìn)行主成分分析實(shí)現(xiàn)指標(biāo)重要性的排序（見表1）。

2）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。底層指標(biāo)原始數(shù)值相差很大且量綱各不相同，為便于指標(biāo)數(shù)據(jù)間相互比較，在運(yùn)用突變模型計(jì)算前，需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到［0，1］上的初始隸屬度值，公式為

對于正向指標(biāo)：

對于負(fù)向指標(biāo)：

式中xij為第j 個(gè)單元第i 個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的初始隸屬度，yij為指標(biāo)原始值，yimax為第i 個(gè)指標(biāo)的最大值，yimin為第i 個(gè)指標(biāo)的最小值。

3）計(jì)算初始突變評價(jià)值。根據(jù)突變模型相關(guān)規(guī)則和評價(jià)指標(biāo)體系不同層級特征逐層分解，按上級指標(biāo)包含的下級指標(biāo)數(shù)量匹配表3 中不同突變類型控制變量維數(shù)來確定每個(gè)上級指標(biāo)計(jì)算使用的突變類型，例如地力質(zhì)量由表層土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型和鹽漬化程度4 個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，那么在計(jì)算地力質(zhì)量的的突變值時(shí)選擇蝴蝶模型，而自然質(zhì)量適宜性由地力質(zhì)量和空間質(zhì)量2 個(gè)準(zhǔn)則變量構(gòu)成則使用尖點(diǎn)模型來計(jì)算自然質(zhì)量適宜性突變值，依此判斷得到不同層級指標(biāo)的突變類型，構(gòu)建昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)的遞級突變模型（圖2）。

圖2 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)的遞級突變模型 Fig.2 Hierarchical mutation model of construction suitability assessment of high standard basic farmland

表3 突變模型的勢函數(shù)及歸一公式 Table 3 Potential function and normalization formula of catastrophe model

4）構(gòu)造擬合函數(shù)。令所有評價(jià)指標(biāo)體系底層指標(biāo)的隸屬度值均為xi，xi分別取值0、0.01、0.025、0.04、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，代入歸一公式求得對應(yīng)突變綜合評價(jià)值 yi( i = 1，2，…16 )；在 xoy 平面上點(diǎn)繪 (xi，yi)，采用冪函數(shù)（y = axb）進(jìn)行擬合，得到二者的擬合函數(shù)關(guān)系式（表4）。

表4 初始突變評價(jià)值與底層指標(biāo)隸屬度值的擬合函數(shù) Table 4 Fitting function of initial mutation evaluation value and underlying index membership value

5）計(jì)算改進(jìn)突變評價(jià)值。將步驟3）所求各評價(jià)單元的初始突變評價(jià)值當(dāng)做y 帶入擬合函數(shù)，求得對應(yīng)的x值即為改進(jìn)后的昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和綜合適宜性的突變評價(jià)值。

2.4 優(yōu)先區(qū)劃定方法

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田不僅要求耕地質(zhì)量優(yōu)越，還要求集中連片以滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作和方便管理的需求，所以在進(jìn)行建設(shè)選址時(shí)應(yīng)該在優(yōu)質(zhì)耕地的基礎(chǔ)上，考慮地塊適宜性的空間集聚特征，只有空間上集聚的地塊才更方便進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)。本文在適宜性評價(jià)基礎(chǔ)上通過熱點(diǎn)分析得到適宜性高值和低值要素在空間上發(fā)生局部聚類的位置，顯著的熱點(diǎn)區(qū)域是本文中所要尋找的聚類區(qū)域，這些區(qū)域圖斑綜合適宜性較高且在空間上呈現(xiàn)集中連片分布，應(yīng)進(jìn)行優(yōu)先建設(shè)[34]。采用Getis-Ord Gi*指數(shù)法進(jìn)行熱點(diǎn)分析，得到改進(jìn)的綜合適宜性突變評價(jià)值的“熱點(diǎn)”與“冷點(diǎn)”分布格局，依此劃分高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)區(qū)，計(jì)算公式[35]為

式中Gi*為統(tǒng)計(jì)Z 得分；xj為評價(jià)單元j 的綜合適宜性得分；wij為評價(jià)單元i 和j 的空間權(quán)重；n 為評價(jià)單元個(gè)數(shù)；為指標(biāo)得分均值，S 為指標(biāo)的得分標(biāo)準(zhǔn)差。

利用熱點(diǎn)分析法對綜合適宜性得分進(jìn)行局部聚類，所得結(jié)果共分為7 個(gè)級別，其中高高相鄰、高中相鄰聚類區(qū)內(nèi)的圖斑綜合適宜性最好，劃分為一級優(yōu)先建設(shè)區(qū)；高低相鄰、中中相鄰、無顯著性聚類區(qū)內(nèi)的圖斑綜合適宜性較好，劃分為二級優(yōu)先建設(shè)區(qū)；低低相鄰，低中相鄰聚類區(qū)內(nèi)的圖斑綜合適宜性最差，劃分為三級優(yōu)先建設(shè)區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 建設(shè)適宜性分析

3.1.1 子系統(tǒng)適宜性

利用改進(jìn)突變級數(shù)模型測算自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境3 個(gè)子系統(tǒng)的建設(shè)適宜性（圖3a～圖3c），發(fā)現(xiàn)不同建設(shè)要素適宜性具有明顯的空間分異特征。自然質(zhì)量適宜性呈現(xiàn)高低值區(qū)交錯(cuò)分布、高值區(qū)包圍低值區(qū)的特征；其中高值區(qū)較為均勻地分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而低值區(qū)集中分布在中部七里海河沿線地帶，是昌黎縣沙地的集中分布區(qū)域，土壤綜合質(zhì)量較低，故圖斑自然質(zhì)量適宜性較差。社會經(jīng)濟(jì)適宜性呈現(xiàn)縣域東部和西南部偏高，而東南部和西北部地區(qū)相對較低的特征；其中高值區(qū)集中分布于昌黎縣三大主要水系的下游地帶，由于灌溉水源充足基礎(chǔ)設(shè)施較好，國道和主要縣道的貫穿，區(qū)位條件十分優(yōu)越；低值區(qū)零星分布在遠(yuǎn)離交通干線和農(nóng)村居民點(diǎn)的地區(qū)，該區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)耕作與管理不便，建設(shè)適宜性較差。生態(tài)環(huán)境適宜性空間分布格局較為分散，但南部地區(qū)整體高于北部地區(qū)，東部靠近國有林場附近以及西南部河流上游地帶的生態(tài)環(huán)境適宜性較高。

3.1.2 綜合適宜性

基于自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的指標(biāo)體系評價(jià)建設(shè)適宜性，測算高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)綜合適宜性分值，根據(jù)自然斷點(diǎn)法將其劃分為完全適宜、基本適宜、臨界適宜、基本不適宜和完全不適宜5 個(gè)等級（圖3d），同時(shí)統(tǒng)計(jì)各個(gè)等級區(qū)的面積。

1）完全適宜區(qū)。適宜性值為[0.459,0.661]，平均值為0.554，面積和單元個(gè)數(shù)為13499.01 hm2和504 個(gè)，占永久基本農(nóng)田圖斑總面積和總數(shù)量的26.73%和14.21%；空間上主要分布在灤河及飲馬河沿河地區(qū)、國道及縣道沿線地帶，呈連片集中式分布格局。該區(qū)域地形起伏度極小，空間延展性強(qiáng)，從面積占比和單元個(gè)數(shù)占比來看，圖斑連片度明顯高于其他地區(qū)，土壤綜合質(zhì)量亦高于其他地區(qū)；由于鄰近昌黎縣主要水系，灌溉水源充足，加之近年來政府加大對基本農(nóng)田的建設(shè)投入，田間道路以及溝渠的配置程度也都明顯優(yōu)于其他地區(qū)；同時(shí)秦濱高速和205 國道均貫穿該區(qū)，附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)與農(nóng)村居民點(diǎn)集聚明顯，社會經(jīng)濟(jì)區(qū)位優(yōu)勢突出。

2）基本適宜區(qū)。適宜性值為[0.396,0.459)，平均值為0.426，面積和單元個(gè)數(shù)為14486.56 hm2和996 個(gè)，占永久基本農(nóng)田圖斑總面積和總數(shù)量的28.69%和28.08%；空間上主要分布在縣道及鄉(xiāng)道沿線地帶、中南部農(nóng)村居民點(diǎn)附近，呈集中與零散鑲嵌式分布格局。基本適宜區(qū)圖斑大都鑲嵌分布于完全適宜等級圖斑周圍，從面積和單元個(gè)數(shù)占比來看，圖斑破碎度較高，空間集聚程度較差，同完全適宜等級相比較，基本適宜區(qū)綜合適宜性條件稍遜，但是與其他地區(qū)相比優(yōu)勢仍然明顯。

3）臨界適宜區(qū)。適宜性值為[0.333,0.396)，平均值為0.366，面積和單元個(gè)數(shù)為11799.36 hm2和973 個(gè)，分別占永久基本農(nóng)田圖斑總面積和總數(shù)量的23.36%和27.43%；空間上主要分布在灤河附近、西北和中南部分鄉(xiāng)道周邊，呈小面積組團(tuán)零散式分布格局。臨界適宜區(qū)適宜條件介于適宜與不適宜等級之間，屬于過渡區(qū)間；該等級圖斑分布范圍廣泛，距離農(nóng)村居民點(diǎn)、主要交通干線稍遠(yuǎn)，社會經(jīng)濟(jì)條件較差，但與不適宜區(qū)相比綜合優(yōu)勢仍然突出。

4）基本不適宜區(qū)。適宜性值為[0.251,0.333)，平均值為0.299，面積和單元個(gè)數(shù)為7311.31 hm2和570 個(gè)，分別占永久基本農(nóng)田圖斑總面積和總數(shù)量的14.48%和16.07%；空間上主要分布在七里海河流域沙土帶、東南灤河出?？?，呈集中與零散鑲嵌式分布格局。雖然集中于七里海河流域的圖斑連片度較高，但由于地處沙土帶土壤綜合質(zhì)量差，而零散分布的該等級圖斑分布地區(qū)均較為偏遠(yuǎn)，受城鎮(zhèn)和主要交通干線輻射影響較小，社會經(jīng)濟(jì)條件差。

5）完全不適宜區(qū)。適宜性值為[0.047,0.251)，平均值為0.196，面積和單元個(gè)數(shù)為3404.24 hm2和504 個(gè)，分別占永久基本農(nóng)田圖斑總面積和總數(shù)量的 6.74%和14.21%；分布格局較為零散，主要分布在七里海河流域沙土帶，集中于龍家店和城郊區(qū)委等鎮(zhèn)。該等級圖斑分布范圍最小，圖斑破碎度最高，雖然有部分圖斑集中于七里海河沿線地帶，但受沙土帶的影響自然質(zhì)量差，若想建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田必須進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)改良，投入大成效慢，因此完全不適宜開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)。

3.2 建設(shè)優(yōu)先區(qū)分析

3.2.1 空間集聚性

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)追求集中連片、方便管理的目標(biāo)，所以在選址時(shí)除了考慮自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境條件，還要考慮圖斑綜合適宜性的空間聚類特征。由圖4a可知，昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)綜合適宜性空間聚類以高高相鄰和無顯著性為主，這兩種類型面積和單元個(gè)數(shù)總占比均超過61%，主要分布在縣域中部和南部地區(qū)；低低相鄰集聚類型面積較大，占總面積23.29%，涉及單元個(gè)數(shù)也較多，占單元總數(shù)的22.83%，主要分布在縣域西北部、東南部和中偏北部地區(qū)；高中相鄰、中中相鄰、高低相鄰和低中相鄰這4種集聚類型面積均較小，零星分布在縣域各處。

圖4 昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)劃定 Fig.4 Construction priority zone delineation of high standard basic farmland in Changli County

3.2.2 建設(shè)時(shí)序

在空間聚類分析基礎(chǔ)上，根據(jù)2.4 的劃分規(guī)則得到昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)空間分布（圖4b）。

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)一級優(yōu)先區(qū)綜合適宜性得分為[0.196,0.661]，平均得分0.484，空間上具有顯著高值聚集特征，共有圖斑單元1221 個(gè)，占單元總數(shù)的34.42%，總面積16301.53 hm2，占比32.28%；主要分布在靖安鎮(zhèn)東南部與新集鎮(zhèn)西部、泥井鎮(zhèn)中南部與劉臺莊鎮(zhèn)北部、荒佃莊鎮(zhèn)中南部與茹荷鎮(zhèn)西部、葛條港鄉(xiāng)中部等地區(qū)。將一級優(yōu)先區(qū)與綜合適宜性等級空間分布圖疊加分析（圖4c），發(fā)現(xiàn)超過60%的一級優(yōu)先區(qū)圖斑位于完全適宜等級區(qū)內(nèi)，33%的圖斑位于基本適宜區(qū)內(nèi)，不足7%的圖斑位于臨界適宜區(qū)。一級優(yōu)先區(qū)綜合質(zhì)量高、建設(shè)適宜性強(qiáng)、空間高值聚類明顯，土地整治難度小，應(yīng)優(yōu)先劃入高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)區(qū)域，嚴(yán)格禁止非農(nóng)建設(shè)，可在最短的時(shí)間內(nèi)建成高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田。雖然一級優(yōu)先區(qū)總體條件優(yōu)越，但內(nèi)部不同區(qū)域之間存在較明顯的差異，靖安鎮(zhèn)東南部和新集鎮(zhèn)西部地區(qū)的基本農(nóng)田自然質(zhì)量略低于其他地區(qū)，主要由于土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，在未來開展整治工作時(shí)應(yīng)注重采取增施有機(jī)肥、推廣秸稈還田、種植綠肥等多種手段提高這一區(qū)域基本農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量；而荒佃莊鎮(zhèn)南部和茹荷鎮(zhèn)西部地區(qū)的基本農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件略差于其他地區(qū)，未來在這一區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)開展田間道路工程和灌溉排水工程，增加田間道路密度和溝渠密度，完善基礎(chǔ)設(shè)施。

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)二級優(yōu)先區(qū)綜合適宜性得分為[0.109,0.604]，平均得分0.369，空間上高值聚集性不夠顯著，共有圖斑單元1318 個(gè)，占單元總數(shù)的37.16%，總面積19516.84 hm2，占比38.65%；二級優(yōu)先區(qū)圍繞在一級優(yōu)先區(qū)周邊，主要分布在安山鎮(zhèn)東南部與龍家店鎮(zhèn)北部、馬坨店鄉(xiāng)中南部和新集鎮(zhèn)東部、靖安鎮(zhèn)西部、劉臺莊鎮(zhèn)中南部、城郊區(qū)委東部和葛條港鄉(xiāng)中部、大蒲河鎮(zhèn)西北部等地區(qū)。將二級優(yōu)先區(qū)與綜合適宜性等級空間分布圖疊加分析（圖4c），發(fā)現(xiàn)二級優(yōu)先區(qū)圖斑主要位于基本適宜等級區(qū)內(nèi)，部分位于完全適宜等級區(qū)內(nèi)，也有一部分位于臨界適宜和基本不適宜等級區(qū)內(nèi)。與一級優(yōu)先區(qū)相比，二級優(yōu)先區(qū)綜合質(zhì)量較差，空間高值聚類不明顯，土地整治難度較大，但仍具備一定的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)條件，只是需要較多投入資金和人力，在建設(shè)時(shí)序上應(yīng)該后移，可在一級優(yōu)先區(qū)建成高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田以后，綜合考慮財(cái)政支持和實(shí)際需要再進(jìn)行建設(shè)。二級優(yōu)先區(qū)內(nèi)部差異明顯，安山鎮(zhèn)東南部、馬坨店鄉(xiāng)中部的基本農(nóng)田灌溉條件較差，靖安鎮(zhèn)和朱各莊鎮(zhèn)西部的基本農(nóng)田田間溝渠密度極低，未來在這些區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)灌溉排水工程建設(shè)，提高基礎(chǔ)設(shè)施條件；龍家店鎮(zhèn)北部和大蒲河西北部的基本農(nóng)田土壤重金屬污染較為嚴(yán)重，其中主要是鎳污染，未來在這些區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)開展土壤修復(fù)工作；此外二級優(yōu)先區(qū)內(nèi)普遍存在土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低的現(xiàn)象，極大降低了土壤肥力，未來應(yīng)采取增施有機(jī)肥、推廣秸稈還田、種植綠肥等多種手段提高基本農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量。

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)三級優(yōu)先區(qū)綜合適宜性得分為[0.047,0.518]，平均得分0.289，空間上具有顯著低值聚集性，共有圖斑單元1008 個(gè)，占單元總數(shù)的28.42%，總面積14682.11 hm2，占比29.07%；主要分布在安山鎮(zhèn)西部、龍家店鎮(zhèn)南部與馬坨店鄉(xiāng)北部、城郊區(qū)委南部與泥井鎮(zhèn)北部、茹荷鎮(zhèn)東部等地區(qū)。將三級優(yōu)先區(qū)與綜合適宜性等級空間分布圖疊加分析（圖4c），發(fā)現(xiàn)三級優(yōu)先區(qū)圖斑基本上都位于完全不適宜與基本不適宜等級區(qū)內(nèi)，小部分位于臨界適宜等級區(qū)內(nèi)。這些區(qū)域圖斑綜合質(zhì)量差、不具備空間高值聚類特征、各方面建設(shè)條件均不足，土地整治難度大，短期內(nèi)不宜建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，但是作為永久基本農(nóng)田的一部分，仍要加以保護(hù)防止建設(shè)占用，充分發(fā)揮農(nóng)田的生產(chǎn)功能，并注重生態(tài)保護(hù)兼顧生態(tài)功能。三級優(yōu)先區(qū)雖然各方面條件差，但若是在未來建設(shè)資金充沛的情況下，也可考慮建設(shè)為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，對于集中分布于七里海河沙土帶的基本農(nóng)田要重點(diǎn)開展土壤結(jié)構(gòu)改良工作以提高土壤質(zhì)量，位于安山鎮(zhèn)西部的基本農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件極差，應(yīng)優(yōu)先開展灌溉排水工程建設(shè)，而茹荷鎮(zhèn)東部的基本農(nóng)田位于灤河出?？谌菀装l(fā)生洪澇災(zāi)害，需要重點(diǎn)開展農(nóng)田防護(hù)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程。

4 結(jié)論與討論

以永久基本農(nóng)田圖斑為評價(jià)單元，基于改進(jìn)的突變級數(shù)模型開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評價(jià)，在此基礎(chǔ)上利用熱點(diǎn)分析法劃定建設(shè)優(yōu)先區(qū)。主要結(jié)論如下：

1）昌黎縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)子系統(tǒng)適宜性空間分布特征迥異。自然質(zhì)量適宜性高值區(qū)較為均勻地分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而低值區(qū)集中分布在中部七里海河沿線地帶；社會經(jīng)濟(jì)適宜性高值區(qū)集中分布于三大主要水系的下游地帶，以及國道和主要縣道的貫穿地區(qū)，而低值區(qū)則零星分布在遠(yuǎn)離交通干線和農(nóng)村居民點(diǎn)的地區(qū)；生態(tài)環(huán)境適宜性空間分布格局較為分散，但東部靠近國有林場附近以及西南部河流上游地帶的圖斑生態(tài)環(huán)境適宜性較其他地區(qū)高。

2）改進(jìn)突變級數(shù)模型克服了傳統(tǒng)評價(jià)方法中指標(biāo)權(quán)重的缺陷，具有客觀科學(xué)、計(jì)算簡便的優(yōu)勢，同時(shí)所得結(jié)果能夠直觀反映出評價(jià)單元之間的差距，利于優(yōu)劣比較。通過評價(jià)可知高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)綜合適宜性以適宜為主不適宜為輔，空間分異明顯。灤河及飲馬河沿河地區(qū)、國道及縣道沿線地帶綜合適宜性最強(qiáng)，鄉(xiāng)道沿線地帶、中南部農(nóng)村居民點(diǎn)附近綜合適宜性次之，七里海河流域沙土帶、東南灤河出海口綜合適宜性最差。

3）基于熱點(diǎn)分析劃定的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田優(yōu)先區(qū)以二級優(yōu)先區(qū)為主、一級優(yōu)先區(qū)次之，三級優(yōu)先區(qū)最少。一級優(yōu)先區(qū)空間上具有顯著高值聚集性，占單元總面積的32.28%，與完全適宜等級區(qū)高度重合；二級優(yōu)先區(qū)空間上高值聚集性不顯著，占單元總面積的38.65%，與基本適宜等級區(qū)高度重合；三級優(yōu)先區(qū)空間上具有顯著低值聚集性，占單元總面積的29.07%，基本位于完全不適宜與基本不適宜等級區(qū)。

運(yùn)用無需指標(biāo)權(quán)重的改進(jìn)突變級數(shù)模型評價(jià)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性，在一定程度上避免了主觀干擾；以永久基本農(nóng)田圖斑為評價(jià)單元，計(jì)算量較小并且評價(jià)結(jié)果易于落地，責(zé)任主體明確便于開展建設(shè)，研究結(jié)果能夠?yàn)椴杩h高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目選址工作提供一定參考。值得說明的是，本文主要探討高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田選址以及時(shí)序問題，至于如何建及如何與當(dāng)?shù)赝恋卣喂ぷ飨嚆暯邮枪P者未來研究的方向；此外，構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)，雖然綜合考慮自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等因素，但是農(nóng)戶意愿和行為特征并未納入指標(biāo)體系，未來需要進(jìn)一步開展實(shí)地調(diào)研，深入了解農(nóng)戶意愿和行為特征來完善指標(biāo)體系。