生態(tài)文明建設(shè)視角下的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)①

陳 麟，吳克寧,2*，馮 喆，于 兵，宋恒飛

生態(tài)文明建設(shè)視角下的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)①

陳 麟1，吳克寧1,2*，馮 喆1，于 兵1，宋恒飛1

(1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2 國(guó)土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035)

在全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的當(dāng)下，中國(guó)的耕地保護(hù)工作進(jìn)入數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)新時(shí)代，以耕地質(zhì)量提升為中心的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)對(duì)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的作用意義重大。本文以吉林省梅河口市為研究區(qū)，結(jié)合農(nóng)用地等別更新、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土壤普查報(bào)告及實(shí)地調(diào)查采樣數(shù)據(jù)，從耕地的自然稟賦、基礎(chǔ)設(shè)施狀況、空間特征和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量4個(gè)方面選取耕層質(zhì)地、排水條件、田塊規(guī)模、土壤綜合污染指數(shù)等14個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用貝葉斯概率模型對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，以期為梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃布局與選址提供技術(shù)服務(wù)支撐。研究表明：①在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中，耕地坡度、障礙層距地表深度、有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度、田間道路通達(dá)度、土壤微生物生物量碳和土壤綜合污染指數(shù)7個(gè)指標(biāo)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性的影響程度較大；②根據(jù)后驗(yàn)概率結(jié)果，將梅河口市耕地劃分為4個(gè)不同程度的建設(shè)適宜性區(qū)，今后高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)首先在優(yōu)先建設(shè)區(qū)開展，同時(shí)后備建設(shè)區(qū)為其提供了可靠的保證；③耕地本底質(zhì)量和基礎(chǔ)設(shè)施條件良好狀況下，應(yīng)引入土壤微生物生物量碳、生物豐度系數(shù)和土壤綜合污染指數(shù)等指標(biāo)從生態(tài)保護(hù)的角度進(jìn)一步劃分建設(shè)適宜性程度。本文旨在實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)功能和生產(chǎn)功能同步提升，從而為生態(tài)文明建設(shè)的理論思考和實(shí)踐創(chuàng)新提供科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)環(huán)境；高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)；貝葉斯概率模型；適宜性評(píng)價(jià)

黨的十九大報(bào)告提出建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)，必須樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，其本質(zhì)就是在總結(jié)人與自然關(guān)系歷史的基礎(chǔ)上對(duì)人與自然發(fā)展規(guī)律認(rèn)識(shí)的升華，把可持續(xù)發(fā)展提升到綠色發(fā)展高度[1-5]。為推進(jìn)“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”空間協(xié)調(diào)發(fā)展、轉(zhuǎn)變綠色發(fā)展方式，構(gòu)建山水林田湖草生命共同體，土地整治被賦予更多使命，凸顯出土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值功能，其本質(zhì)上服從并服務(wù)于生態(tài)文明建設(shè)[6]。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)作為土地整理的一種重要形式，是提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、保證農(nóng)村協(xié)調(diào)發(fā)展、優(yōu)化國(guó)土空間布局和保障國(guó)家糧食安全的有效途徑[7]。在新的發(fā)展理念下，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)不再局限于耕地?cái)?shù)量與質(zhì)量問題，更要切實(shí)改善和保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，從而促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和低碳經(jīng)濟(jì)型社會(huì)建設(shè)，如何真正實(shí)現(xiàn)數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體是對(duì)自然資源部門保護(hù)耕地、落實(shí)生態(tài)文明所提出的戰(zhàn)略要求，也是現(xiàn)在及未來工作中亟待解決的重要問題[8-11]。目前的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)主要側(cè)重于耕地質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性和工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)成本[12-13]，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響考慮較少，極大程度地抑制其發(fā)揮生態(tài)效應(yīng)，也增加了生態(tài)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。如何在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中統(tǒng)籌考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，更好地服務(wù)于山水田林湖草生命共同體的構(gòu)建，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)和趨勢(shì)所在[14-18]。

目前學(xué)界針對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行了較為深入的研究，但是仍然存在不足之處。在評(píng)價(jià)指標(biāo)方面，一些研究并沒有考慮生態(tài)環(huán)境對(duì)建設(shè)適宜性的影響，或者只從宏觀角度選取農(nóng)田防護(hù)林等指標(biāo)，并沒有從微觀角度考慮土壤理化性質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，如微生物生物量碳含量和重金屬含量等指標(biāo)[19]，也沒有考慮整治工程對(duì)其水土資源平衡、景觀生態(tài)環(huán)境的影響，如生物豐度系數(shù)、植被覆蓋率等指標(biāo)[20]；在評(píng)價(jià)方法方面，目前主要采用耦合協(xié)調(diào)度模型、改進(jìn)突變級(jí)數(shù)模型、自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[21-26]等，但在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，或多或少引入了專家打分，從而使評(píng)價(jià)結(jié)果增加了主觀性。貝葉斯概率模型是由統(tǒng)計(jì)學(xué)中的貝葉斯理論發(fā)展起來的，在各科研領(lǐng)域已經(jīng)得到了推廣和應(yīng)用[27-28]，并且結(jié)合GIS技術(shù)的貝葉斯理論在充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)集進(jìn)行空間分析和客觀計(jì)算權(quán)重等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

基于此，本文以吉林省梅河口市為研究區(qū)，運(yùn)用貝葉斯概率模型，從生態(tài)文明建設(shè)視角進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)，劃分不同適宜程度的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)，并對(duì)不同分區(qū)的影響因素進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)定量評(píng)價(jià)，為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃布局與選址提供技術(shù)服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)功能和生產(chǎn)功能同步提升，從而為生態(tài)文明建設(shè)的理論思考和實(shí)踐創(chuàng)新提供重要依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

梅河口市，位于吉林省東南部、通化市北部、長(zhǎng)白山西麓、輝發(fā)河上游，125°15′ ~ 126°03′E，42°08′ ~ 43°02′ N，地處松遼平原與長(zhǎng)白山區(qū)的過渡地帶，總面積2 174.6 km2。橫貫腹地的輝發(fā)河、一統(tǒng)河流域兩岸屬平原和丘陵區(qū)，西南和東北部屬低山丘陵區(qū)，地勢(shì)西南和東北兩端稍高，中部較低，構(gòu)成了“六山一水三分田”的土地資源結(jié)構(gòu)，總觀地勢(shì)平緩，梯度不大。梅河口市境內(nèi)山地多為灰棕壤、暗棕壤，山前臺(tái)地多為白漿土，山前洼地的洪積扇區(qū)多發(fā)育為沼澤土、草甸土，河流沿岸高河漫灘的低階地為沖積土、水稻土。

根據(jù)2017年度梅河口市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，2017年末梅河口市耕地面積為122 429.11 hm2，占農(nóng)用地面積的66.18%，而農(nóng)業(yè)人口為32萬人，農(nóng)業(yè)人口人均耕地面積0.31 hm2，隨著外出務(wù)工人數(shù)的逐年增加，人均耕地面積也在逐年增加，土地粗放經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致的產(chǎn)出低下的問題也愈加明顯。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本次高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)主要包括：①2017年梅河口市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)；②2017年梅河口市耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)；③梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目文本及數(shù)據(jù)庫(kù)；④梅河口市第二次土壤普查報(bào)告及土壤圖；⑤測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)；⑥野外實(shí)地調(diào)研采樣數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

為保證本次評(píng)價(jià)研究的統(tǒng)一性和完整性，本次評(píng)價(jià)選取耕地圖斑為評(píng)價(jià)單元；通過調(diào)查得知，梅河口市2017年高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目雖然已經(jīng)完成了質(zhì)量建設(shè)，提升了耕地質(zhì)量，但是在土地變更調(diào)查和耕地質(zhì)量等別更新成果中還未進(jìn)行更新，故選取研究區(qū)內(nèi)所有耕地整治前的現(xiàn)狀值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)值，以此來證明高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)與否是由建設(shè)前所處的條件決定。①在ArcGIS10.2平臺(tái)上將各評(píng)價(jià)指標(biāo)圖層進(jìn)行統(tǒng)一的空間投影處理；②疊加高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目區(qū)界線圖層和耕地圖層，得到已建設(shè)耕地圖層和未建設(shè)耕地圖層；③將建設(shè)圖層(包括已建設(shè)耕地圖層和未建設(shè)耕地圖層)與耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)疊加，獲取圖層中各耕地圖斑的評(píng)價(jià)指標(biāo)值，包括耕地坡度、排水條件、灌溉保證率；④將建設(shè)圖層與土壤圖疊加，并結(jié)合第二次土壤普查報(bào)告，根據(jù)土種類型進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值，包括土壤質(zhì)地、有效土層厚度、障礙層距地表深度；⑤利用測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行空間插值，得到有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分元素評(píng)價(jià)指標(biāo)值；⑥將建設(shè)圖層與土地利用現(xiàn)狀圖層進(jìn)行疊加，提取公路、農(nóng)村道路等線狀地物，水域、草地和林地等圖斑，通過計(jì)算獲取田間道路通達(dá)度、生物豐度系數(shù)和植被覆蓋率；⑦將外業(yè)采集的土樣采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定土壤微生物生物量碳含量和用XOS- Rocksand土壤重金屬測(cè)試儀檢測(cè)8種重金屬元素，在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行空間插值。

2 研究方法

2.1 研究思路

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是以現(xiàn)有的耕地利用狀況為基礎(chǔ)，考慮高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田所發(fā)揮的生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能，選取相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)、土壤圖以及實(shí)地調(diào)研等多種方式獲取評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，建立高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，借助貝葉斯概率模型，以已建設(shè)為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的耕地作為訓(xùn)練樣本，確定各指標(biāo)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是否發(fā)生的影響大小，再根據(jù)其影響程度對(duì)未建設(shè)區(qū)的農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行修正，進(jìn)而根據(jù)后驗(yàn)概率大小體現(xiàn)建設(shè)的適宜程度，更加精確地劃分高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性區(qū)域。

2.2 貝葉斯概率模型

貝葉斯概率方法是基于貝葉斯定理而發(fā)展起來用于系統(tǒng)地闡述和解決統(tǒng)計(jì)問題的方法[29-31]。該方法的核心為貝葉斯公式，其基本形式如下：

式中：()是事件的先驗(yàn)概率，它是由已知的先驗(yàn)信息獲取的最初概率，即研究區(qū)內(nèi)已經(jīng)完成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的面積占總耕地面積的比例；(|)為事件在條件的情況下發(fā)生的后驗(yàn)概率，而(|)為已發(fā)生事件中存在條件的概率；()為隨機(jī)變量條件的概率。由此可知，(|)也可以解釋為：在條件(評(píng)價(jià)指標(biāo))存在的情況下，事件(開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè))發(fā)生的概率。

根據(jù)貝葉斯公式，可得后驗(yàn)幾率的表達(dá)形式：

權(quán)重的確定參考Agterberg提出的證據(jù)權(quán)重方法[32-35]，對(duì)公式(2)取自然對(duì)數(shù)得出其對(duì)數(shù)線性公式，可得因子影響權(quán)重+和–。

如果因子和事件呈正相關(guān)，則+為正，–為負(fù)，相反，因子和事件呈負(fù)相關(guān)，則+為負(fù)，–為正，如果事件與因子不存在關(guān)系，則+=–=0，后驗(yàn)概率等于先驗(yàn)概率。

每個(gè)指標(biāo)因子權(quán)重都有正權(quán)重和負(fù)權(quán)重，因此定義對(duì)比度來衡量指標(biāo)因子與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)事件的空間聯(lián)系大小。對(duì)比度值絕對(duì)值越大表明指標(biāo)因子與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)相關(guān)性越強(qiáng)，指標(biāo)影響權(quán)重越大，若為正值，表明其正相關(guān)，若為負(fù)值，表明其負(fù)相關(guān)。

當(dāng)存在個(gè)相互獨(dú)立因子時(shí)，存在2種不同的組合，其表達(dá)形式為：

式中：W為因子B存在或者不存在的權(quán)重值。

其后驗(yàn)概率為：

2.3 耕地整治適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

評(píng)價(jià)指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)遵循差異性、主導(dǎo)性和現(xiàn)實(shí)性原則。新時(shí)期，生態(tài)文明建設(shè)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提出新的要求，本文在考慮遵循自然資源稟賦、實(shí)施針對(duì)性整治、挖掘農(nóng)田生態(tài)價(jià)值功能、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、注重景觀生態(tài)保護(hù)、實(shí)現(xiàn)山水田林湖草綜合整治的要求下，根據(jù)梅河口市獨(dú)特的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)條件，在考慮耕地的生產(chǎn)和生活功能的同時(shí)，注重發(fā)揮其生態(tài)功能，融合生態(tài)文明理念，充分考慮水土資源平衡，生態(tài)環(huán)境保持工程建設(shè)，從耕地的自然稟賦、基礎(chǔ)設(shè)施狀況、空間特征和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量4個(gè)方面選取14個(gè)指標(biāo)[7]。自然稟賦即耕地的地力條件，決定耕地的生產(chǎn)能力，是耕地質(zhì)量的核心，選擇耕層質(zhì)地、有效土層厚度、障礙層距地表深度、有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分元素5個(gè)指標(biāo)[36-37]；基礎(chǔ)設(shè)施狀況是耕地的外部條件，決定耕地生產(chǎn)能力的實(shí)現(xiàn)程度，同時(shí)也是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的重要內(nèi)容，選擇排水條件、灌溉保證率和田間道路通達(dá)度3個(gè)指標(biāo)；空間特征是指耕地地塊所處的空間位置及形態(tài)，選擇耕地坡度和田塊規(guī)模2個(gè)指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，也是耕地可持續(xù)利用和自我凈化能力的重要表征，包含生態(tài)和環(huán)境兩方面。生態(tài)質(zhì)量主要是指耕地系統(tǒng)在本質(zhì)上作為一種陸地生態(tài)系統(tǒng)所能呈現(xiàn)出的水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)、空氣凈化等生態(tài)系統(tǒng)功能服務(wù)狀況[38]。而土壤微生物生物量碳、生物豐度系數(shù)和植被覆蓋率指標(biāo)能夠表征耕地系統(tǒng)的土壤生物活性、水土資源平衡、生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)、防風(fēng)固沙等生態(tài)系統(tǒng)功能，因此生態(tài)質(zhì)量方面選取上述3個(gè)指標(biāo)；耕地受到污染會(huì)導(dǎo)致其凈化能力喪失，進(jìn)而造成環(huán)境凈污能力下降，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，因此環(huán)境質(zhì)量方面選取土壤綜合污染指數(shù)指標(biāo)[39]。最終構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體如表1所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 獨(dú)立性檢驗(yàn)成果

各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相互獨(dú)立是貝葉斯概率模型適用的前提條件。在SPSS軟件平臺(tái)上，根據(jù)克拉姆系數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行卡方檢驗(yàn)[40]，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的獨(dú)立性檢驗(yàn)結(jié)果(克拉姆系數(shù))如表2。由表2可知，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)性系數(shù)均小于0.5，滿足獨(dú)立性檢驗(yàn)，符合貝葉斯概率模型的適用條件。

3.2 權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表1 梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

續(xù)表1

3.3 適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)公式(7)計(jì)算梅河口市未開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)耕地圖斑的后驗(yàn)概率，概率值的大小代表高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性的高低，其值區(qū)間為0 ~ 1，數(shù)值越大，代表高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性越高。由此，得到梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性分布圖，具體情況見圖1。根據(jù)類內(nèi)差異最小，類間差異最大原則[41]，在ArcGIS平臺(tái)對(duì)梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性分布情況采用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行分類，得到后驗(yàn)概率的臨界值，并結(jié)合實(shí)地情況劃分為4個(gè)不同程度的建設(shè)適宜性區(qū)：①高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田優(yōu)先建設(shè)區(qū)；②高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)后備區(qū)；③高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田有條件建設(shè)區(qū)；④高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田不適宜建設(shè)區(qū)。

表2 獨(dú)立性檢驗(yàn)中各指標(biāo)之間的克拉姆系數(shù)

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重相關(guān)參數(shù)表

續(xù)表3

圖1 梅河口市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性分布圖

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田優(yōu)先建設(shè)區(qū)，后驗(yàn)概率在0.262 ~ 0.644，面積為8 056.32 hm2，占未開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)耕地總面積的7.03%，主要分布在梅河口市中部的灣龍鎮(zhèn)、雙興鎮(zhèn)、海龍鎮(zhèn)和杏嶺鎮(zhèn)，西南部的山城鎮(zhèn)和中和鎮(zhèn)，位于輝發(fā)河和一統(tǒng)河流域兩岸的河漫灘和河流二級(jí)階地。該區(qū)地勢(shì)平坦，空間延展性好，田間基礎(chǔ)設(shè)施完善，便于機(jī)械化作業(yè)，土壤類型主要為水稻土和沖積土，有效土層較厚，耕層質(zhì)地為黏壤質(zhì)，無障礙層；生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢(shì)明顯，土壤微生物含量高，土壤生物活性好，生物多樣性和景觀多樣性豐富，植被覆蓋率高，防風(fēng)固沙、農(nóng)田保護(hù)作用明顯。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)后備區(qū)，后驗(yàn)概率在0.098 ~ 0.262，面積為51 883.03 hm2，占未建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地總面積的45.28%，分布在輝發(fā)河、一統(tǒng)河和大沙河流域沿岸，途徑東北部的康大營(yíng)鎮(zhèn)、一座營(yíng)鎮(zhèn)、牛心頂鎮(zhèn)，中部的中和鎮(zhèn)、黑山頭鎮(zhèn)、杏嶺鎮(zhèn)和新合鎮(zhèn)等。該區(qū)地勢(shì)較平坦，主要分布在河流二級(jí)階地，少數(shù)分布在東北部或西南部的臺(tái)地和崗坡地，土種類型有水稻土、新積土和沖積土，土層較厚，無障礙層；位于城鎮(zhèn)周邊的耕地受人為干擾影響較大，生物多樣性和景觀多樣性低于距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)的耕地，但整體生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢(shì)較明顯，土壤微生物含量較高，生物活性較好。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田有條件建設(shè)區(qū)，后驗(yàn)概率在0.036 ~ 0.098，面積為35 761.81 hm2，占未建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地總面積的31.21%，主要分布在中部的臺(tái)地和東北部的山地緩坡，由于該區(qū)域土壤類型多為白漿土，存在白漿層，有效土層較薄，肥力較差，而在整治工程中，改良白漿土的主要方法有深耕打破心土層或逐步加深耕作層，工程量巨大，耗費(fèi)財(cái)力，是整治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田不可建設(shè)區(qū)，后驗(yàn)概率在0.002 ~ 0.036，面積為18 891.66 hm2，占未建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地總面積的16.49%，主要分布在西南部和東北部的低山丘陵區(qū)，地勢(shì)較高，坡度較大，土壤類型主要為灰棕壤和暗棕壤，表層土壤質(zhì)地為砂壤，有效土層較薄，肥力較差；灌溉保證率低，路網(wǎng)稀疏，道路通達(dá)度較差；生態(tài)環(huán)境適中，生物活性一般，生物多樣性和景觀多樣性較好。

4 結(jié)論

1)本研究從數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體的角度，以影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的因素在已完成區(qū)和未開展區(qū)的發(fā)生概率為基礎(chǔ)，采用貝葉斯概率模型，運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法對(duì)梅河口市的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行研究，結(jié)果表明，耕地坡度、障礙層距地表深度、有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度、田間道路通達(dá)度、土壤微生物生物量碳和土壤綜合污染指數(shù)7個(gè)指標(biāo)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性的影響程度較大。對(duì)于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的選址，決策者更愿意選擇地勢(shì)平坦、空間延展性好、土層深厚、土壤肥沃、沒有障礙層限制、交通方便、通達(dá)度高、生物特性優(yōu)質(zhì)、沒有污染的區(qū)域開展建設(shè)。

2)本研究借助貝葉斯概率模型，利用已建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田所處的條件來指導(dǎo)其他耕地順利開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，最后通過計(jì)算出來的后驗(yàn)概率大小表示建設(shè)的適宜程度，通過自然斷點(diǎn)法劃分高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性，包括高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田優(yōu)先建設(shè)區(qū)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)后備區(qū)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田有條件建設(shè)區(qū)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田不適宜建設(shè)區(qū)。根據(jù)劃分結(jié)果，梅河口市今后高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)首先在優(yōu)先建設(shè)區(qū)開展，同時(shí)后備建設(shè)區(qū)為其提供了可靠的保證。

3)本研究通過對(duì)4個(gè)分區(qū)的主要限制因素進(jìn)行對(duì)比分析可知，在耕地本底質(zhì)量和基礎(chǔ)設(shè)施條件良好狀況下，引入土壤微生物生物量碳、植被覆蓋率、生物豐度系數(shù)和土壤綜合污染指數(shù)指標(biāo)為細(xì)劃建設(shè)適宜性分區(qū)提供科學(xué)依據(jù)。但在基礎(chǔ)條件較差的區(qū)域，表征生態(tài)環(huán)境指標(biāo)無法對(duì)適宜性劃分結(jié)果起到主導(dǎo)性作用，對(duì)區(qū)域劃分影響較小，這也是本文研究的不足之處。

[1] 徐強(qiáng). 我國(guó)土地整治與生態(tài)文明建設(shè)存在的問題與對(duì)策研究[J]. 中國(guó)集體經(jīng)濟(jì), 2018(35): 22–23

[2] 王敬, 高世昌. 土地生態(tài)整治助推綠色發(fā)展[J]. 中國(guó)土地, 2018(3): 35–37

[3] 趙德芳. 基于生態(tài)文明視角下西安市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)分析研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2018, 43(3): 143–147

[4] 王飛, 石祖梁, 王久臣, 等. 生態(tài)文明建設(shè)視角下推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的思考[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃, 2018, 39(8): 17–22

[5] 肖義, 黃寰, 鄧欣昊. 生態(tài)文明建設(shè)視角下的生態(tài)承載力評(píng)價(jià)——以成渝城市群為例[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì), 2018, 34(10): 179–183, 208

[6] 李華, 龔健. 生態(tài)文明背景下的土地整治思考[J]. 中國(guó)土地, 2018(11): 45–46

[7] 宋文. 基于耕地綜合質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)與監(jiān)測(cè)研究[D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2018

[8] 譚少軍. 基于生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的西南丘陵區(qū)土地整治工程布局研究[J]. 地理研究, 2018, 37(4): 659–677

[9] 李義龍, 廖和平, 張亞飛, 等. 鄉(xiāng)村振興背景下鎮(zhèn)域高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件及發(fā)展模式研究[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 41(2): 90–99

[10] 孫正東. 安徽省生態(tài)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)范初探[J]. 土壤, 2016, 48(6): 1063–1067

[11] 馮銳, 吳克寧, 王倩. 四川省中江縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)時(shí)序與模式分區(qū)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(22): 243–251

[12] 王晨, 汪景寬, 李紅丹, 等. 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田區(qū)域分布與建設(shè)潛力研究[J]. 中國(guó)人口·資源與環(huán)境, 2014, 24(Z2): 226–229

[13] 方勤先, 嚴(yán)飛, 魏朝富, 等. 丘陵區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)條件及潛力分析——以重慶市榮昌縣為例[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 39(3): 122–130

[14] 未紅紅, 張慧, 張毅功. 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)時(shí)序與分區(qū)研究[J]. 土壤通報(bào), 2015, 46(3): 526–532

[15] 周琳琳, 朱嘉偉, 王海帆, 等. 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田分區(qū)建設(shè)研究——以舞陽(yáng)縣為例[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2018, 34(19): 159–164

[16] 宋文, 吳克寧, 張敏, 等. 基于村域耕地質(zhì)量均勻度的高標(biāo)農(nóng)田建設(shè)時(shí)序分區(qū)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2017, 33(9): 250–259

[17] 趙素霞, 牛海鵬, 張合兵, 等. 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田生態(tài)位障礙因子診斷模型建立與應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2018, 49(1): 194–202

[18] 朱傳民, 黃雅丹, 姚治國(guó), 等. 基于生態(tài)位理論的曲周縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)研究[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 54(3): 321–326

[19] 齊虹凌, 元野, 劉世豐, 等. 安徽省黟縣農(nóng)田耕層土壤中微量元素含量研究[J]. 土壤, 2017, 49(6): 1280–1284

[20] 陶睿. 重慶市土地整治工程布局生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2017

[21] 陳寧麗. 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目區(qū)優(yōu)選研究[D]. 河南焦作: 河南理工大學(xué), 2016

[22] 譚少軍, 邵景安, 張琳, 等. 西南丘陵區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)與選址——以重慶市墊江縣為例[J]. 資源科學(xué), 2018, 40(2): 310–325

[23] 徐小千, 汪景寬, 李雙異, 等. 基于生態(tài)位理論的東北黑土區(qū)耕地整治適宜性評(píng)價(jià)——以公主嶺市為例[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 26(3): 432–441

[24] 張合兵, 趙素霞, 陳寧麗, 等. 基于耦合協(xié)調(diào)度模型的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目區(qū)優(yōu)選研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2018, 49(8): 161–168

[25] 孫茜, 牛海鵬, 雷國(guó)平, 等. 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域劃定與項(xiàng)目區(qū)選址研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2016, 47(12): 337–346

[26] 郄瑞卿, 關(guān)俠, 鄢旭久, 等. 基于自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的耕地自然質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(23): 298–305

[27] 陳小祥. 基于貝葉斯概率城市土地利用動(dòng)態(tài)變化模擬研究[D]. 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué), 2007

[28] 陳夢(mèng)成, 方葦, 楊超, 等. Bayes 統(tǒng)計(jì)學(xué)與MCMC 方法——Metropolis-Hastings(M-H)算法的Matlab 程序?qū)崿F(xiàn)[J]. 華東交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 35(1): 1–8

[29] 劉付勇, 高賢強(qiáng), 張著. 基于改進(jìn)貝葉斯概率模型的推薦算法[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué), 2017, 44(5): 285–289

[30] 吳濤, 劉喜, 李大垣, 等. 基于貝葉斯理論的鋼筋混凝土框架中節(jié)點(diǎn)抗剪強(qiáng)度計(jì)算[J]. 工程力學(xué), 2015, 32(3): 167–174

[31] 王哲. 現(xiàn)代貝葉斯統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法研究[J]. 價(jià)值工程, 2012, 31(1): 276–277

[32] 李磊, 楊小芬. 河南省上宮–吉家洼礦集區(qū)基于MRAS證據(jù)權(quán)重法的成礦預(yù)測(cè)[J]. 華南地質(zhì)與礦產(chǎn), 2018(2): 1–8

[33] 李強(qiáng), 鄒志友, 王昱凱. 證據(jù)權(quán)重法在中天山沙壟地區(qū)金礦成礦預(yù)測(cè)的應(yīng)用[J]. 桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2018(3): 401–409

[34] 馬玉寬, 趙安, 姚忠. 運(yùn)用證據(jù)權(quán)重與確定性系數(shù)合成模型進(jìn)行釘螺–環(huán)境因子的空間關(guān)系研究[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2017, 26(9): 1446–1455

[35] Agterberg F. A modified weights-of-evidence method for regional mineral resource estimation[J].Natural Resources Research, 2011, 20(2): 95–101

[36] 李衛(wèi)東, 陳永波, 黃光昱, 等. 恩施州耕地土壤剖面理化特征及養(yǎng)分分布變化規(guī)律[J]. 土壤, 2018, 50(6): 1134– 1138

[37] 杜佩穎, 張海濤, 郭龍, 等. 平原丘陵過渡區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)空間變異及其影響因素[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2018, 55(5): 1286–1295

[38] 杜國(guó)明, 孫曉兵, 王介勇. 東北地區(qū)土地利用多功能性演化的時(shí)空格局[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2016, 35(2): 232–244

[39] 謝龍濤, 潘劍君, 白浩然, 等. 基于GIS的農(nóng)田土壤重金屬空間分布及污染評(píng)價(jià)——以南京市江寧區(qū)某鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例[J/OL].土壤學(xué)報(bào):1-10[2019-02-28].http://kns.cnki.net/ kcms/detail/32.1119.P.20190103.0927.002.html

[40] 呂世杰, 許茂發(fā), 任佳, 等. 卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)的實(shí)踐與可操作性研究[J]. 統(tǒng)計(jì)與管理, 2015(5): 41–44

[41] 武增海, 李濤. 高新技術(shù)開發(fā)區(qū)綜合績(jī)效空間分布研究——基于自然斷點(diǎn)法的分析[J]. 統(tǒng)計(jì)與信息論壇, 2013, 28(3): 82–88

Suitability Evaluation of High Standard Farmland Construction from Perspective of Ecological Civilization Construction

CHEN Lin1, WU Kening1,2*, FENG Zhe1, YU Bing1, SONG Hengfei1

(1 School of Land Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2 Key Laboratory of Land Remediation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100035, China)

At the moment of comprehensively promoting the construction of ecological civilization, China’s arable land protection work has entered a new era of “three-in-one” protection of quantity, quality and ecology. The promotion of high-standard farmland construction with the improvement of cultivated land quality is of great significance to ecological protection and restoration. In order to provide the technical services for planning layout and site selection of the high standard farmland construction project in Meihekou City of Jilin Province, combined with agricultural land renewal, land use status survey, soil survey report and field survey sampling data, from the natural endowment, infrastructure status, spatial characteristics and ecological environment quality of cultivated land, 14 indicators were selected which included plough layer texture, drainage condition, field size and soil comprehensive pollution index, and the Bayesian probability model was used to evaluate the suitability of high standard farmland construction. The results showed that in the construction of high standard farmland, the slope of cultivated land, depth of the barrier layer, organic matter content, thickness of the effective soil layer, accessibility of the field road, soil microbial carbon and soil comprehensive pollution index had a great influence on the suitability of high-standard farmland construction. According to the posterior probability results, the cultivated land in Meihekou City was divided into four different levels of construction suitability areas. In the future, the construction of high-standard farmland should first be carried out in the priority construction area. At the same time, the reserve construction area could provide a reliable guarantee. Under the good conditions of cultivated land background quality and infrastructure, the indicators such as soil microbial biomass carbon, biological abundance coefficient and soil comprehensive pollution index could be introduced for further dividing construction suitability from the perspective of ecological protection. This paper provide scientific bases in theoretical thinking and practical innovation of ecological civilization construction to realize the simultaneous improvement of ecological service functions and production functions and the effective mode of target integration.

Ecological environment; High standard farmland construction; Bayesian probability model; Suitability evaluation

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40971127)資助。

(wukening@cugb.edu.com)

陳麟(1994—)，男，山東日照人，碩士研究生，主要從事土地資源評(píng)價(jià)與利用規(guī)劃研究。E-mail: 1520398439@qq.com

S282

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.04.023