松嫩平原自然宜墾性及耕地后備資源開發(fā)潛力*

姜藍(lán)齊，張麗娟，趙慧穎，宮麗娟

(1.中國氣象局東北地區(qū)生態(tài)氣象創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn),黑龍江哈爾濱 150030； 2.黑龍江省氣象院士工作站,哈爾濱 150030； 3.黑龍江省氣象科學(xué)研究所 哈爾濱,150030； 4.黑龍江省普通高等學(xué)校地理環(huán)境遙感監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150025)

0 引言

耕地約占全球陸地表面積的10.2%，是人類活動(dòng)對(duì)地表變化最重要的體現(xiàn)形式。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的基本物質(zhì)保障，耕地資源數(shù)量和質(zhì)量的變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全有直接影響，耕地資源在保障糧食安全、生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[1-3]。據(jù)《2015中國國土資源公報(bào)》顯示，截止2015年底，中國耕地面積為1.35億hm2，人均耕地占有量約0.1hm2，不足世界人均水平的45%[4]?，F(xiàn)有糧食年產(chǎn)量基本滿足全國平均每人每年400 kg的糧食需求，但按照中國科學(xué)院預(yù)測，截止2050年，我國人口將超過15億，糧食產(chǎn)量至少還要再增加1.2億t才能滿足日益增長的人口需求[2， 5]。顯然，現(xiàn)有耕地資源及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式并不能滿足糧食安全需求，供需矛盾亟待解決。2014年國家提出糧食安全戰(zhàn)略：第一，嚴(yán)守耕地紅線； 第二，提高糧食單產(chǎn)； 第三，確?？诩Z安全的基礎(chǔ)上，適度擴(kuò)大糧食進(jìn)口。而開發(fā)適宜的耕地后備資源及時(shí)補(bǔ)充耕地面積是嚴(yán)守耕地紅線的重要手段和措施[6-8]。

目前我國對(duì)耕地后備資源的研究主要以耕地后備資源時(shí)空變化及開發(fā)[9-14]和適宜性等評(píng)價(jià)[15-35]兩大研究內(nèi)容為主。前者主要從時(shí)空變化角度出發(fā)，定量分析全國及區(qū)域單元內(nèi)可開墾、可復(fù)墾資源及景觀格局等時(shí)空變化，為耕地后備資源的開發(fā)提供基本參考意見； 后者主要從評(píng)價(jià)體系的角度出發(fā)，包括適宜性評(píng)價(jià)[15-22]、潛力評(píng)價(jià)[23-29]、地力評(píng)價(jià)[30-31]等方面，通過選擇不同評(píng)價(jià)因子構(gòu)建評(píng)價(jià)體系優(yōu)化耕地后備資源的開發(fā)利用，評(píng)價(jià)因子的選擇是否合理將直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[36]。目前在評(píng)價(jià)體系構(gòu)建中，評(píng)價(jià)因子的選擇大致可以概括為自然、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)3個(gè)方面，如張甘霖等[15]基于SOTER模型，選取氣候、地形和土壤等指示因子對(duì)中國耕地后備資源進(jìn)行自然質(zhì)量適宜性評(píng)價(jià)； 張鳳榮等[32]從生態(tài)安全的角度討論了耕地后備資源的評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則，并建議將生態(tài)用地作為限制因素，不列入耕地后備資源中； 豐雷等[35]對(duì)中國土地資源經(jīng)濟(jì)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)； 綜上可以看出，我國在耕地后備資源的研究中已經(jīng)取得了豐富成果，基本實(shí)現(xiàn)了從定性向定量的轉(zhuǎn)變； 在評(píng)價(jià)體系中，指標(biāo)的選擇逐漸從單一的自然指標(biāo)向多元的結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)可持續(xù)建設(shè)方面轉(zhuǎn)變； 但在指標(biāo)的選擇和體系的構(gòu)建中仍需要進(jìn)行優(yōu)化和統(tǒng)一。如自然指標(biāo)的選擇多為地形、氣候、土壤類型等因子，而較少考慮土壤質(zhì)量，如土壤有機(jī)質(zhì)、pH等理化指標(biāo)的影響； 社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇，其指示意義是否明確有代表性還需進(jìn)一步討論； 而生態(tài)指標(biāo)的選擇仍然是目前的一個(gè)難點(diǎn)。

結(jié)合上述問題，文章選取位于我國東北部，具有自然資源豐富、水土資源配置良好，有優(yōu)越農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的松嫩平原為研究區(qū)，從自然資源質(zhì)量的角度出發(fā)，以優(yōu)化更新的自然適宜性評(píng)價(jià)因子—地形地貌、土壤理化性質(zhì)、土地類型和農(nóng)業(yè)氣候4個(gè)方面為指標(biāo)體系構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，對(duì)近35年來松嫩平原自然宜墾性分布特征及后備耕地資源開發(fā)潛力進(jìn)行研究，為優(yōu)化自然資源宜墾指標(biāo)，保證松嫩平原商品糧基地建設(shè)，合理開發(fā)耕地資源提供參考依據(jù)； 同時(shí)為保證耕地總量動(dòng)態(tài)平衡和國家糧食安全等方面提供保障基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

松嫩平原地跨黑龍江省和吉林省，由松花江和嫩江沖積而成，地理坐標(biāo)為北緯42°30′～51°20′，東經(jīng)121°40′～128°30′，總土地面積約23.75萬km2。松嫩平原處于中緯度地帶，屬于溫帶半濕潤、半干旱森林草甸和草甸草原地帶，全區(qū)高程基本小于220 m。松嫩平原土質(zhì)肥沃，適合農(nóng)業(yè)發(fā)展，以黑土、草甸土和黑鈣土分布最為廣泛。松嫩平原為溫帶大陸性半濕潤、半干旱季風(fēng)氣候，具有四季分明，冬季寒冷干燥，夏季溫暖多雨的特點(diǎn)，全區(qū)內(nèi)光熱資源豐富，水熱條件好，年總輻射量變化在4 500～5 300 MJ/m2之間，日照時(shí)數(shù)在2 600～2 900h之間，≥10 ℃積溫多在2 200～3 000 ℃之間； 降水量多在400～500mm之間。

圖1 松嫩平原位置(a)及行政區(qū)劃(b)

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文建立宜墾指標(biāo)評(píng)價(jià)體系采用的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)。

(1)土地利用數(shù)據(jù)。該研究采用1980年和2015年覆蓋松嫩平原的Landsat-TM遙感影像，共19景影像，條帶號(hào)分別是117～120、26～30，下載自USGS GLOBAL VISUALIZATION VIEWER(http：//glovis.usgs.gov/)。影像處理運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件，以人工交互方法進(jìn)行目視解譯，建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，獲取的矢量文件。按照中國《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[37]，結(jié)合GPS定位進(jìn)行野外實(shí)地400個(gè)點(diǎn)的修訂和驗(yàn)證； 并根據(jù)2001年國土資源部頒布的《全國土地分類(試行)》方案[38]進(jìn)行分類。

(2)地形地貌數(shù)據(jù)。包括高程、坡度、坡向及地形起伏程度，其中高程數(shù)據(jù)來自黑龍江省測繪地理信息局(http：//www.hljbsm.gov.cn/)、吉林省測繪地理信息局(http：//chj.jl.gov.cn/)，分辨率為90×90m； 坡度、坡向及地形起伏程度基于ArcGIS 10.2軟件從高程數(shù)據(jù)中提取計(jì)算。

(3)土壤數(shù)據(jù)。包括土壤類型、土壤厚度和土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)，其中土壤類型數(shù)據(jù)來源于Harmonized World Soil Database(世界和諧土壤數(shù)據(jù)庫，HWSD)，該數(shù)據(jù)庫由FAO(聯(lián)合國糧農(nóng)組織)和IIASA(維也納國際應(yīng)用系統(tǒng)研究所)所構(gòu)建的[39]，分辨率為1km，采用的土壤分類系統(tǒng)主要為FAO-90[40]。松嫩平原區(qū)域內(nèi)土壤分布面積為21.159 222 萬km2，共包括15個(gè)土類， 35個(gè)土壤亞類。

土層厚度數(shù)據(jù)來自第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)資料，由中國科學(xué)院南京土壤研究所提供，該數(shù)據(jù)利用中國1： 100萬土壤空間(9.4萬個(gè)圖斑)和屬性(7 292個(gè)土壤剖面)一體化數(shù)據(jù)庫[41]，分別生成不同層次的土壤屬性空間分布數(shù)據(jù)。

土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)來自2015年野外實(shí)地采樣分析數(shù)據(jù)，研究中布點(diǎn)及采樣方法遵循全國耕地地理調(diào)查與質(zhì)量技術(shù)規(guī)程。采集過程為：以松嫩平原耕地區(qū)55個(gè)行政縣市為布點(diǎn)范圍，每個(gè)縣市設(shè)6～8個(gè)樣地，共計(jì)355個(gè)樣地，每個(gè)樣地按照距離行道樹10m的原則，設(shè)定2m×2m的樣方，確定3個(gè)采樣點(diǎn)，取表層(0～10cm)土樣，約取500 g土樣裝入樣品袋，采回的土樣混均后經(jīng)自然風(fēng)干、研磨、過篩后供分析測定，該研究采用有機(jī)質(zhì)含量、pH。

(4)農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)。包括溫度、降水和土壤相對(duì)濕度3個(gè)氣候指標(biāo)數(shù)據(jù)。氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)來自中國氣象局氣象數(shù)據(jù)中心的1981—2015年月平均數(shù)據(jù)，該文計(jì)算生長季(5—9月)平均氣溫以及全年平均降水量； 土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)來自黑龍江省氣象科學(xué)研究所2015年氣象觀測站數(shù)據(jù)； 基于ArcGIS 10.2軟件對(duì)上述要素進(jìn)行空間插值，獲得松嫩平原各農(nóng)業(yè)氣象要素空間格網(wǎng)數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 AHP層次分析法

層次分析法[42](Analytic Hierarchy Process，AHP)是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，通過將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進(jìn)行簡單的比較和計(jì)算，得出不同要素重要性程度的權(quán)重。

1.3.2 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法

加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法綜合考慮了各個(gè)因子對(duì)總體對(duì)象的影響程度，把各個(gè)具體的指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)綜合，集成為一個(gè)數(shù)值化指標(biāo)，用以對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)比。表達(dá)式為：

(1)

式(1)中，C為綜合評(píng)價(jià)因子，Qi為第i的指標(biāo)(Q≥0)，Wi為指標(biāo)i的權(quán)重值(0≤Wi≤1)，m為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與空間分析

該文運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間處理與分析，包括坡度、坡向提取計(jì)算，各指標(biāo)因子重分類，鄰域分析，柵格計(jì)算，空間疊加，掩膜提取，制圖等。

2 松嫩平原自然宜墾性評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

2.1 宜墾性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

耕地自然宜墾性的實(shí)質(zhì)是不同類別氣候、地形地貌、土壤、水文等自然要素對(duì)研究區(qū)耕作適宜程度高低的評(píng)價(jià)。該文以“耕地后備資源評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)”[43]為參考，廣泛征求專家意見，結(jié)合松嫩平原實(shí)際情況，最后選取地形地貌、土壤、土地利用類型和農(nóng)業(yè)氣象4個(gè)指標(biāo)作為宜墾性評(píng)價(jià)因素，表達(dá)式為：

自然宜墾性=f(土地利用類型、地形地貌、土壤、農(nóng)業(yè)氣象)

(2)

其中地形因素作為自然區(qū)位條件反應(yīng)耕作的實(shí)現(xiàn)程度，該文選取地勢、起伏程度、坡向和坡度作為綜合評(píng)價(jià)影子； 土壤條件作為自然立地條件直接反應(yīng)耕作適宜程度，該文結(jié)合研究區(qū)土壤類型、土層厚度、2015年土壤實(shí)地采樣調(diào)查理化性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮； 農(nóng)業(yè)氣象因素作為反應(yīng)環(huán)境限制的主要因子，選取降水、氣溫和土壤相對(duì)濕度3個(gè)指標(biāo)作為作物生長所需熱量和水份的指示因子； 土地利用類型作為松嫩平原土地利用實(shí)際情況指標(biāo)，對(duì)界定研究區(qū)后備資源時(shí)空分布及宜墾程度起主要作用。該研究按照各因子重要性原則，用層次分析法[42]確定各指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建松嫩平原耕地自然宜墾性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(圖2)。

圖2 松嫩平原自然宜墾性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重值

2.2 松嫩平原自然宜墾性指標(biāo)界定

表1為地形地貌、土壤、農(nóng)業(yè)氣象、土地類型指標(biāo)中各指示因子的界定情況，其中分值包括5類，分值越高代表進(jìn)行耕種的適宜性越好，反之亦然， 0分代表在該條件下不宜進(jìn)行耕種。

一般說來海拔越低，水熱條件越好，越適合作物生長； 地表起伏程度越小，水土性質(zhì)越穩(wěn)定，作物長勢越好，該文參考《中國1： 100萬地貌圖制圖規(guī)范》《中國1： 400萬地貌圖》中采用的海拔及中國陸地地貌起伏度分級(jí)指標(biāo)[44]，進(jìn)行分級(jí)賦分； 坡度的大小直接影響侵蝕作用的強(qiáng)弱和水土流失的狀況，坡度平緩地區(qū)適宜種植，一般坡度>25°的地區(qū)不宜進(jìn)行耕作活動(dòng)，按照“中國科學(xué)院自然資源綜合考察委員會(huì)調(diào)查資料分級(jí)方法”[45]進(jìn)行分級(jí)賦值； 同一海拔，地面接收的光、熱資源隨坡向的不同而不同，通常陽坡較陰坡更適宜種植，根據(jù)坡向在農(nóng)業(yè)適宜程度上的優(yōu)劣進(jìn)行分級(jí)賦值[46]。土壤厚度影響著土壤水分、養(yǎng)分的貯量和作物根系分布的空間大小，土層愈厚容量愈大，所含土壤水分和養(yǎng)分越多； 不同土壤類型，肥力大小不同； 因此土層厚度、土壤肥力越大作物生長愈好，同時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，pH在6～7.8之間，作物生長越好，按照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分值賦分。水熱條件對(duì)農(nóng)作物的長勢有直接影響，而天然降水是農(nóng)業(yè)用水的主要來源，降水量與耕地如果不平衡將嚴(yán)重影響耕地資源利用，該研究按我國干濕地區(qū)降水量劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)年均降水量進(jìn)行分級(jí)賦分； 熱量則以生長季(5—9月)平均氣溫為指標(biāo)進(jìn)行界定； 土壤相對(duì)濕度作為松嫩平原農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況的干旱指示因子，按干旱等級(jí)進(jìn)行分級(jí)賦分。同時(shí)根據(jù)松嫩平原不同土地性質(zhì)，按照可開發(fā)耕地資源的難易程度，對(duì)各地類進(jìn)行賦值打分。

表1 松嫩平原自然宜墾因子分級(jí)及賦值

海拔高度(m)地形起伏程度(m)坡度(°)坡向分值地形地貌<2000～20≤2平坡、南4200～50020～752～6東南、西南3500～80075～2006～15東、西、東北、西北2800～2 000200～60015～25北1——>25—0土壤厚度(cm)土壤類型有機(jī)質(zhì)含量(%)pH分值土壤因子≥150黑土、黑鈣土、白漿土、熟黑土≥406～7.84100～150暗棕壤、棕壤、北方水稻土、潮土30～405.5～6.0/7.8～8.4360～100暗色草甸土、栗鈣土、漂灰土20～30<5.5/≥8.4250～60沼澤土、風(fēng)沙土10～20—1<50—<10—0生長季平均氣溫(℃)年均降水(mm)土壤相對(duì)濕度(%)分值農(nóng)業(yè)氣象15～20450～550>70312～15/20～25550～600—2—400～450/>60050～701<12/>25<400≤500類型分值類型分值類型分值土地利用草地1鹽堿地3森林、耕地、建設(shè)用地0沼澤地/濕地2其他4

3 結(jié)果與分析

3.1 松嫩平原自然宜墾性等級(jí)區(qū)劃

該研究基于ArcGIS 10.2軟件，按表1中各指示因子進(jìn)行分級(jí)賦分，并按圖2中相應(yīng)權(quán)重賦值計(jì)算，采用自然分級(jí)原則進(jìn)行區(qū)劃(表2)，得到松嫩平原自然宜墾性等級(jí)空間區(qū)劃圖，如圖3所示，可以看出松嫩平原宜墾程度空間上整體呈由中部腹地向四周逐漸降低趨勢，最適宜墾區(qū)、較適宜墾區(qū)、中度適宜墾區(qū)、輕度適宜墾區(qū)以及不適宜墾區(qū)所占比例為19： 32： 27： 16： 7。其中最適宜墾區(qū)與較適宜墾區(qū)分布在松嫩平原腹地大部地區(qū)，以中部、中北部、中南部等地較為集中，共占松嫩平原面積的50.68%，其中最適宜墾區(qū)占18.98%，較適宜墾區(qū)占31.70%； 不適宜墾區(qū)約占松嫩平原面積的6.53%，主要分布在松嫩平原西部，包括通榆縣、洮南縣西部、白城市、鎮(zhèn)賚縣東部、泰來縣、杜爾伯特等地，以及東部五常市、木蘭縣、慶安縣、綏棱縣等地邊界區(qū)附近； 中度宜墾區(qū)和輕度宜墾區(qū)占松嫩平原面積的42.79%，分散分布在最適宜墾區(qū)周圍。

表2 松嫩平原自然宜墾性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

自然宜墾分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2.87～3.482.66～2.872.45～2.662.20～2.451.23～2.20等級(jí)最適宜墾較適宜墾中度宜墾輕度宜墾不適宜墾

3.2 1980—2015年松嫩平原已有耕地自然宜墾性分布特征

3.2.1 松嫩平原持續(xù)及新增耕地空間分布

圖4為1980—2015年松嫩平原持續(xù)耕地及新增耕地空間分布圖，可以看出松嫩平原整體以農(nóng)業(yè)用地為主，近35年來持續(xù)耕地面積為1 04 萬hm2，占松嫩平原面積的48.14%； 新增耕地面積為270萬hm2，占區(qū)域面積的12.6%，新增耕地空間分布整體上較為分散，但從影像上可以看出新增耕地在已有耕地空間范圍向外擴(kuò)張的趨勢特點(diǎn)，其中西部地區(qū)新增耕地面積和集中程度相對(duì)較高。

圖3 松嫩平原自然宜墾性等級(jí)區(qū)劃 圖4 1980—2015年松嫩平原耕地持續(xù)利用及新增耕地空間分布

圖5 1980—2015年松嫩平原持續(xù)利用耕地自然宜墾性等級(jí)空間分布

3.2.2 松嫩平原持續(xù)耕地宜墾性

該研究基于ArcGIS10.2空間分析功能，提取1980—2015年松嫩平原持續(xù)耕地(圖4)空間自然宜墾性(圖3)，結(jié)果如圖5所。松嫩平原持續(xù)利用耕地空間分布范圍與宜墾程度高值區(qū)高度吻合(圖3，圖4)，其中較適宜墾區(qū)占持續(xù)耕地面積比例最大，為38.24%，分布在松嫩平原北部齊齊哈爾市東部、綏化市中部，以及南部長春市中西部、四平市北部、松原市東南部等地區(qū)； 其次為中度宜墾區(qū)和最適宜墾區(qū)，分別占持續(xù)耕地面積的24.11%和23.85%，其中最適宜墾區(qū)主要在齊齊哈爾市中南部、中北部、西部，綏化市、哈爾濱市、長春市和松原市部分地區(qū)有所分布，中度宜墾區(qū)則在齊齊哈爾市西部、中西部地區(qū)，松原市東部，長春市、四平市、白城市、大慶市部分地區(qū)分布較多； 不適宜墾區(qū)所占面積比例最小，僅為3.76%，分布在西部白城市、大慶市西部部分地區(qū)(圖5)。

為加深對(duì)松嫩平原耕地資源適宜性開發(fā)進(jìn)程的了解，該研究將耕地持續(xù)利用資源自然宜墾性(圖5)與松嫩平原整體自然宜墾性(圖3)進(jìn)行比較，結(jié)果表明近35年來持續(xù)耕地區(qū)域中各自然宜墾等級(jí)開發(fā)程度按照最優(yōu)原則分配，所占比例由大到小依次為最適宜墾區(qū)，較適宜墾區(qū)，中度宜墾區(qū)，輕度宜墾區(qū)和不適宜墾區(qū)，開發(fā)比例分別為60.83%， 58.41%， 43.01%， 31.07%和27.9%，可以看出松嫩平原耕地資源的開發(fā)與自然宜墾程度相吻合，符合人類活動(dòng)對(duì)耕地資源擴(kuò)張的影響進(jìn)程，也進(jìn)一步證明了自然適宜性對(duì)耕地開發(fā)選擇的決定作用。

3.2.3 松嫩平原新增耕地宜墾性

該研究基于ArcGIS10.2空間分析功能，提取1980—2015年松嫩平原新增耕地(圖4)空間自然宜墾性(圖3)，結(jié)果如圖6所示。可以看出，近35年來松嫩平原新增耕地空間分布較為零散，新增耕地以中度適宜墾區(qū)和較適宜墾區(qū)為主，共占新增耕地面積的60.13%，以齊齊哈爾市、黑河市、綏化市、哈爾濱市、松原市分布最多，其中中度適宜墾區(qū)占31.04%，較適宜墾區(qū)占29.09%； 其次輕度宜墾區(qū)和最適宜墾區(qū)分別占新增耕地的18.32%和13.86%，最適宜墾區(qū)在松原市乾安縣分布最為集中，齊齊哈爾市、黑河市、哈爾濱市、綏化市、長春市均有分布； 輕度宜墾區(qū)在白城市、大慶市及齊齊哈爾市西部地區(qū)分布較多； 不適宜墾區(qū)主要分布在西部白城市，占新增耕地面積的60.13%(圖6)。

圖6 1980—2015年松嫩平原新增耕地自然 宜墾性等級(jí)空間分布

與松嫩平原整體自然宜墾性(圖3)相比，近35年來松嫩平原新增耕地中最適宜墾區(qū)占總適宜區(qū)的9%，在各宜墾等級(jí)中所占比例最低； 其次為較適宜墾區(qū)，為11.33%； 中度宜墾區(qū)、輕度宜墾區(qū)和不適宜墾區(qū)開發(fā)程度相對(duì)較大，且比例相近，依次為14.11%、14.45%和14.52%，可以看出近35年松嫩平原各宜墾等級(jí)開發(fā)程度按自然適宜性由劣到優(yōu)順序排列，說明松嫩平原耕地自然宜墾優(yōu)質(zhì)資源已在不斷減少。

3.3 耕地后備資源自然宜墾性時(shí)空分布

3.3.1 松嫩平原耕地后備資源空間分布

該文基于ArcGIS 10.2，從2015年松嫩平原土地利用類型圖中提取了可作為耕地后備資源的草地、沼澤地、濕地、鹽堿地、裸土地、沙地和灘地等利用類型，考慮到實(shí)際土地利用類型的性質(zhì)，該研究將沼澤、濕地和灘地合并為沼澤/濕地，將裸土地、沙地合并為其他，如圖7a所示?？梢钥闯?，松嫩平原可墾耕地主要分布在西部地區(qū)大慶市和白城市內(nèi)，齊齊哈爾市中部、松原市西部以及松嫩平原中部綏化市、東北部的黑河市也有分散分布，耕地后備資源總面積為340萬hm2，占松嫩平原土地面積的15.56%，約為近35年新增耕地的1.3倍。其中草地、沼澤/濕地、鹽堿地和其他利用類型分別占總后備資源面積的41.65%、25.84%、20.05%和12.46%。

圖7 松嫩平原耕地后備資源(a)及自然宜墾性等級(jí)(b)區(qū)劃

3.3.2 松嫩平原耕地后備資源宜墾性

圖7b為松嫩平原耕地后備資源自然宜墾性時(shí)空分布圖，可以看出松嫩平原耕地后備資源整體以中度宜墾和較適宜墾區(qū)為主，分別占耕地后備資源面積的28.20%和26.47%，主要分布在西部齊齊哈爾市中部、白城市東部、松原市西部綏化市西部等地； 其次為最適宜墾區(qū)和輕度適宜墾區(qū)，分別為19.98%和17.93，其中最適宜墾區(qū)集中分布在大慶市中東部和松原市中部地區(qū)，輕度宜墾區(qū)集中分布在大慶市西部、白城市東北部和西南部以及松原市西南部地區(qū)； 西部齊齊哈爾市與大慶市交界處、齊齊哈爾市、大慶市與白城市交界處以及白城市西部等地區(qū)為不適宜墾區(qū)，約占后備資源面積的6.53%，不易作為耕地后備資源儲(chǔ)備。

與松嫩平原整體自然宜墾性(圖3)相比，松嫩平原耕地后備資源中以輕度宜墾和不適宜墾區(qū)所占比例最高，分別為21.94%和21.75%； 其次為最適宜墾區(qū)，占總適宜區(qū)的20.16%，中度較適宜墾區(qū)所占比例最小，為15.99%。中度及以上宜墾區(qū)可開發(fā)總比例為56.05%，說明松嫩平原現(xiàn)階段依然具備較大的耕地開發(fā)潛力。

3.3.3 松嫩平原各市耕地后備資源自然宜墾性

表3為松嫩平原各市耕地后備資源各宜墾度等級(jí)占各市面積比例情況，可以看出，在松嫩平原9個(gè)市中，大慶市、白城市和松原市耕地后備資源占全市面積的20%以上，其中大慶市耕地后備資源所占比例最大，為39.16%，其次為白城市，約占36.09%，松原市約占23.52%； 黑河市、綏化市和齊齊哈爾市耕地后備資源在10%～20%之間，依次為19.13%、16.82%和15.53%； 哈爾濱市、長春市和四平市耕地資源較少，依次約占耕地后備資源比例的6.9%、4.13%和2.35%。松嫩平原各市中，中度以上宜墾區(qū)比例以長春市、綏化市和哈爾濱市最大，分別占95.7%、95.12%和93.98%； 松原市、齊齊哈爾市、黑河市、四平市和大慶市中度以上宜墾區(qū)比例依次減少，分別為82.9%、82.55%、74.79%、70.59%和69.31%，白城市中度以上宜墾區(qū)所占比例最小，為46.96%。

表3 松嫩平原各市耕地后備資源及宜墾程度等級(jí)面積比例%

各市耕地后備資源最適宜墾較適宜墾中度宜墾輕度宜墾不適宜墾白城36.092.56 15.23 29.18 32.16 20.87大慶39.1620.11 23.28 25.93 23.28 7.41哈爾濱6.9038.89 31.48 23.61 6.02 0.00黑河19.1315.51 29.09 30.19 24.10 1.11齊齊哈爾15.5313.52 31.36 37.66 10.37 7.09四平2.350.00 35.29 35.29 29.41 0.00松原23.5231.92 28.66 22.31 14.17 2.93綏化16.8237.57 34.02 23.52 4.59 0.30長春4.1318.28 39.78 37.63 4.30 0.00

通過上述分析可以看出，雖然長春市、哈爾濱市和四平市中度以上宜墾地區(qū)面積所占耕地后備資源比例最大，但其整體耕地后備資源面積較小，因此可開發(fā)資源有所限制； 綜合考慮耕地后備資源和中度以上宜墾區(qū)所占比例，大慶市宜墾資源最為豐富，為27.14%，其次為松原市、白城市、綏化市、黑河市及齊齊哈爾市，中度宜墾資源依次占耕地后備資源面積的19.5%、16.95%、16%、14.31%和12.82%。上述各市中，以綏化市、松原市和大慶市最適宜墾區(qū)所占比例最大，分別為37.57%、31.92%和20.11%； 其次為黑河市和齊齊哈爾市，分別為15.51%和13.52%； 白城市最適宜墾區(qū)僅占耕地后備資源的2.56%； 較適宜墾區(qū)中，以綏化市、齊齊哈爾市、黑河市和松原市所占耕地后備資源比例最大，依次為34.02%、31.36%、19.09%和28.66%； 中度宜墾區(qū)以綏化市和齊齊哈爾市所占比例最高，其余各市所占比例相近。各市輕度宜墾及不適合宜墾區(qū)中，以白城市所占比例最大，為53.04%； 其次為大慶市、四平市、黑河市和松原市，依次為30.69%、29.41%、25.21%和17.1%； 其余各市輕度宜墾及不適宜墾區(qū)所占比例較小。

綜上，可以看出，目前大慶市和白城市可開發(fā)耕地后備資源最為豐富，但其中輕度及不適宜開墾區(qū)所占比例也大，開發(fā)難度有所提升，且白城市的開發(fā)難度大于大慶市； 松原市、黑河市、綏化市和齊齊哈爾市耕地后備資源持有量其次，從自然宜墾度的角度出發(fā)，松原市可開發(fā)資源相對(duì)豐富且開墾難度小，黑河市開墾難度相對(duì)較大； 哈爾濱市、長春市和四平市耕地后備資源少，雖然哈爾濱市和長春市自然適宜性等級(jí)較大、比例較大，但并不適宜進(jìn)行開墾。

4 結(jié)論與討論

該文以中國東北地區(qū)主要的商品糧生產(chǎn)基地松嫩平原為研究對(duì)象，從自然適宜性的角度出發(fā)，構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，分析1980—2015年松嫩平原耕地開發(fā)對(duì)自然適宜性的選擇特征，并對(duì)現(xiàn)階段松嫩平原可開發(fā)的后備資源進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，得到如下結(jié)論。

(1)松嫩平原耕地自然宜墾程度較大，空間上呈現(xiàn)出由中部腹地向四周逐漸降低趨勢； 最適宜墾區(qū)與較適宜墾區(qū)占松嫩平原面積的50.68%，分布在松嫩平原腹地大部地區(qū)，以中部、中北部、中南部等地。

(2)松嫩平原已開墾耕地資源中， 1980—2015年持續(xù)利用耕地占松嫩平原面積的48.14%，空間上與宜墾程度高值區(qū)高度吻合，并按照宜墾度等級(jí)由高到低的比例特征開發(fā)，其中最適宜墾區(qū)開發(fā)程度約為61%，其次較適宜墾區(qū)開發(fā)程度約為58%； 新增耕地占區(qū)域面積的12.6%，西部地區(qū)新增耕地面積和集中程度相對(duì)較高，以中度適宜墾區(qū)和較適宜墾區(qū)為主，共占新增耕地面積的60.13%。

(3)松嫩平原耕地后備資源占松嫩平原土地面積的15.56%，在松嫩平原西部地區(qū)大慶市和白城市分布較為集中、中部綏化市、東北部黑河市分散分布； 耕地后備資源中度及以上宜墾區(qū)占后備資源總量的74.65%，在齊齊哈爾市中部、白城市東部、松原市中西部、綏化市西部和大慶市中東部等地分布相對(duì)集中。

(4)目前松嫩平原后備資源中以大慶市和白城市可開發(fā)資源最為豐富，分別占耕地后備資源比例的39.16%和36.09%，中度以上宜墾區(qū)比例分別為69.31%和49.96，%，輕度及不適宜開墾區(qū)所占比例分別為30.69%和50.04%。松原市耕地后備資源約占23.52%，其中度以上宜墾區(qū)比例為82.9%，輕度及不適宜墾區(qū)比例為17.1%，整體來看，是松嫩平原各市中后備資源豐富且開發(fā)難度較小的地區(qū)； 黑河市、綏化市和齊齊哈爾市耕地后備資源在10%～20%之間，其中綏化市中度以上宜墾區(qū)所占比例最大，為95.12%； 哈爾濱市、長春市和四平市耕地資源較少，均在10%以下，雖然自然宜墾性程度較高但并不適宜作為后備資源進(jìn)行開發(fā)。

該文選取地形地貌、土壤、氣象、土地利用等因子建立耕地自然宜墾性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)近35年來松嫩平原耕地已開發(fā)資源及可開發(fā)后備資源的宜墾性特征進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。從耕地開發(fā)的連續(xù)性著手，從自然適宜性角度出發(fā)，對(duì)認(rèn)識(shí)松嫩平原耕地開發(fā)過程、自然選擇特征提供新的認(rèn)識(shí)和理解，并對(duì)人類活動(dòng)對(duì)陸面過程的影響機(jī)制研究提供支持； 同時(shí)，對(duì)松嫩平原可開發(fā)耕地資源及其潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，為我國糧食安全、土地評(píng)價(jià)等方面的研究提供了典型案例，但該文僅從自然適宜性的角度出發(fā)構(gòu)建宜墾性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，在后續(xù)的研究中還要充分考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等指標(biāo)加以完善。