基于三象限法的永豐縣高標準基本農(nóng)田建設布局研究

黃春財

(永豐縣水利局建管股，江西 吉安 331500)

0 引 言

通過土地整治建設形成的與現(xiàn)代經(jīng)營方式及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相適應，高產(chǎn)穩(wěn)定、設施配套、集中連片、自然環(huán)境良好且抗災能力強的高標農(nóng)田。相比于其他國家，我國的糧食安全問題比較嚴峻且人均耕地資源較為匱乏，提升耕地質量受到人們的高度重視，針對高標準基本農(nóng)田建設諸多學者從不同的角度開展研究[1]。一方面，從建設效益的角度評價高標準基本農(nóng)田，如蔡潔、姜雨辰等從社會、生態(tài)和綜合效益的角度運用熵權可拓模型、熵權法、模糊線性規(guī)劃法等評價了高標準基本農(nóng)田建設；另一方面，從建設因子的角度評價高標準基本農(nóng)田，如錢鳳奎等以東港市為例，對研究區(qū)立地條件和耕地質量運用LESA體系研究，從正向和負向的角度分析了耕地和立地條件對高標農(nóng)田建設的影響；同時，有學者從建設規(guī)模、適宜性和建設潛力的角度深入探討了高標農(nóng)田的發(fā)展模式，如崔勇、李濤等對背景懷柔區(qū)高標農(nóng)田建設適宜性和都市邊緣高標農(nóng)田潛力運用GIS分析法進行評價，在此基礎上建立適宜性評價等級和3大建設模式；胡業(yè)翠等以達縣為研究對象，對研究區(qū)高表農(nóng)田規(guī)模運用構建的多因素綜合評價模型分析，對高高標農(nóng)田發(fā)展模式從人口規(guī)模的層面進行預測分析。有研究者從空間格局的角度評價了高標農(nóng)田的可行性，如蔡朕等以2014年梁平縣為研究對象，從布局合理性的角度運用集對分析法對高標農(nóng)田選址的適宜性進行了分析；李超等[9]以湖北省盧龍縣為例，運用互斥性矩陣分析和灰色關聯(lián)度分析相耦合的方法，從時空分布的角度評價了高標準基本農(nóng)田建設情況，研究表明可劃分為延緩、正常推進和優(yōu)先保障區(qū)[2-8]。

已有研究表明，關于高標準基本農(nóng)田建設的研究屬于動態(tài)變化的，應考慮不同區(qū)域的特征從不同視角開展合理性評價。當前，關于高標農(nóng)田的研究熱點和亟待解決的問題為空間布局與建設模式的分析，應在具體的布局上落實因素分析、規(guī)模狀況、潛力大小、效益型和適宜性等，為指導高標準基本農(nóng)田建設方向提出切實可行的發(fā)展模式。文章從2大方面系統(tǒng)分析了高標農(nóng)田建設模式，擬選用三象限法進行評價研究，從而提出發(fā)展特色農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代規(guī)模農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)代旅游農(nóng)業(yè)3中高標農(nóng)田建設模式，研究成果可為當?shù)剞r(nóng)田發(fā)展模式和空間布局提供科學的依據(jù)[9-12]。

1 數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

永豐縣位于江西省中部，下轄8個鎮(zhèn)13個鄉(xiāng)，占地面積2695km2，綠化覆蓋率46%，城市化率42%，擁有省級園林城市和全國生態(tài)蔬菜之鄉(xiāng)等稱號。永豐縣屬于亞熱帶季風氣候，年均氣溫18℃，年均降雨量1627.3mm，氣候特征為雨量充沛、四級分明、日超充足，無霜期279d。境內河流大都源于東南向西北注入贛江，主要有上固河、麻江河、沙溪河、遇元河等支流，共有孤江和烏江兩大干流。該區(qū)域為吉泰盆地，地貌類型以低山、丘陵為主，四周山脈環(huán)繞，紅壤為主要土壤類型，極易引起水土流失。隨著永豐縣耕地面積的減少和建設用地的不斷增加，將使得人地矛盾更加緊張。另外，研究區(qū)農(nóng)村基礎設施相對落后且耕地后背資源較為貧乏，為促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及確保糧食安全勢必要建設高標農(nóng)田。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本農(nóng)田分布情況見表1。

表1 永豐縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本農(nóng)田分布情況

因此，為實現(xiàn)永豐縣現(xiàn)代化規(guī)模農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)、旅游農(nóng)業(yè)等發(fā)展目標，有必要開展高標農(nóng)田建設布局研究，可為當?shù)剞r(nóng)田建設發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

選取2016年永豐縣統(tǒng)計年鑒、江西省永豐縣農(nóng)用地分等成果技術報告、2016年永豐縣土地利用變更調查數(shù)據(jù)以及2010-2025年土地利用總體規(guī)劃等作為研究數(shù)據(jù)主要來源，針對高標準基本農(nóng)田建設農(nóng)戶的意愿和建議相關數(shù)據(jù)來源于鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟報告、水利調查和農(nóng)戶調研等資料。

2 研究方法

在遵循經(jīng)濟可行、自然質量適宜等原則的基礎上布設區(qū)域高標農(nóng)田范圍，應綜合考慮研究區(qū)土壤本地質量狀況、社會發(fā)展情況以及群眾意愿等因素。因此，本研究從土壤質量和社會條件2個層面研究縣域高標農(nóng)田建設區(qū)，即對耕地自然質量、區(qū)域社會經(jīng)濟條件分別選取影響耕地質量和社會經(jīng)濟的主要因素來評價分析。在此基礎上將社會經(jīng)濟可行性和耕地質量適宜性運用三象限法相耦合，提出適用于當?shù)剞r(nóng)田建設的發(fā)展模式和布局。

研究者Stephen.R等基于四象限法提出了一種用于高標農(nóng)田建設的科學方法，即三象限法，該方法可實現(xiàn)從2個屬性的角度分析研究對象，通過在不同象限方塊內填入研究對象的屬性獲取高標準基本農(nóng)田的建設布局。

2.1 耕地質量適宜性分析

2.1.1 劃分評價單元

耕地地塊和行政村為耕地質量評價的兩個基本單元，文章選取的研究對象為縣域尺度，因此要求具有較強的操作性和準確性，評價單元劃分應具體到塊地，因此為保證評價結果的精確性選取耕地質量評價單元為耕地塊地。另外，根據(jù)有關規(guī)程要求和土地調查結果給出的線狀、面狀地物尺寸大小，文章認為塊地在20m以內間隔距離時保持相連。然后將所有圖斑運用Buffer功能生成緩沖區(qū)，Merge合并相交和重疊的圖斑，塊地緩沖距離相同時保持相連。通過以上處理可確定615塊評價單元，其面積為20373.08hm2。

2.1.2 構建評價體系

耕地質量受影響因素較多且各因素間關系復雜，結合當?shù)貙嶋H情況和農(nóng)用地分等頂級成果，在遵循可行性、差異性、主導性和可比性等原則的基礎上，從利用條件、理化性狀和立地條件等方面選擇評價因子并建立評價體系，如表2所示。

表2 耕地質量評價體系

將各指標綜合權重利用專家打分和層次分析相結合的方法求解，同時為保證評價結果的精確性并消除主觀因素對權重的影響，對各項評價因子權重利用熵權法求解，最終的指標權重為綜合權重值和熵權值的平均值。通過對各層次權重系數(shù)的乘積運算確定各評價因子的綜合權重，見表3。

表3 各評價指標的權重及其初始

2.1.3 因子量化處理

為消除單位量綱不同帶來的不可通透性將評價指標利用歸一化法處理，由此構造標準化的判斷矩陣如下：

(1)

(2)

(3)

式中：xmin、xmax為不同評價對象關于同一因子的最小值和最大值；xij為研究區(qū)域j關于因子i的參數(shù)值?？紤]專家意見和其它參數(shù)值獲取適度評價因子的標準值如表4所示。

表4 不同等級下各評價因子標準化值

2.1.4 評價結果

通過對各項因子權值、初始值標準化計算和選取評價因子，將每塊地塊圖斑的耕地質量利用加權指數(shù)和法評價，其表達式為：

(4)

式中：F為耕地質量綜合評分；i、n為評價指標編號及其總數(shù)；Wi、Ai——為評價因子i的權值及其評分。

將江西省永豐縣耕地質量適宜性按照以上計算結果進行劃分，其中綜合指數(shù)臨界點利用平均數(shù)突變點法劃分，最終求得的平均綜合指數(shù)為0.84，由此可從低度適宜和高度適宜2個方面劃分各評價單元。

2.2 高標準基本農(nóng)田建設可行性分析

2.2.1 評價單元劃分

宏觀區(qū)域的經(jīng)濟社會條件與可行性評價密切相關，本研究以社會、行政村為單位評價分析高標準基本農(nóng)田建設可行性。將永豐縣高標準基本農(nóng)田建設利用Arc GIS空間矢量化處理，從而獲取4個社區(qū)單元和個行政村，且總體表現(xiàn)出東南密集、西北疏松的地域空間分布特征。

2.2.2 構建評價體系

社會發(fā)展狀況、當?shù)厝罕娨庠负娃r(nóng)田現(xiàn)狀等因素均可在一定程度上影響高標農(nóng)田建設可行性。文章采用實地調研和問卷調查的方法，將評價指標綜合權重運用專家打分和層次分析相結合的方法求解。為消除主觀因素對指標權重的影響，對各項評價因子熵權值利用熵權法計算，最終的權值即為綜合權重和熵權值的平均值，建立的評價體系如表5所示。

表5 可行性評價體系

2.2.3 因子量化處理

采用公式(1)、(2)歸一化處理可行性評價體系中各因子值，由此獲取參評指標標準值，如表6所示。

表6 可行性評價因子標準值

2.2.4 評價結果

將江西省永豐縣各評價單元利用公式(3)進行求解，其中綜合得分臨界點利用平均數(shù)突變點法劃分，最終求得的平均可行性得分為0.75，由此可從低度可行和高度可行2個層面劃分評價對象。

2.3 高標準基本農(nóng)田建設區(qū)域的劃分

根據(jù)以上計算結果，對高標農(nóng)田適宜性、可行性分別以耕地塊地和行政村為單元進行求解，從而得到綜合指數(shù)分別為0.84、0.75，由此以行政村、各塊地耕地質量為基本單元可劃分為高度可行與低度可行、高度適宜與低度適宜4種類型。

將2個維度運用三象限原理劃分為3個象限，即低適宜高可行、高適宜高可行及可行高適宜區(qū)，其中優(yōu)先布局建設的區(qū)域為高適宜高可行區(qū)，其次為高低可行低度適宜及高度適宜低度可行區(qū)。

3 結果分析

對永豐縣高標準基本農(nóng)田建設區(qū)域運用三象限法和Arc GIS空間疊加分析工具進行劃分。結果顯示，高標農(nóng)田的優(yōu)先布局區(qū)域為高適宜高可行區(qū)，主要集中在北部的潭城鄉(xiāng)和縣城的少部分區(qū)域，耕地面積為3068.62hm2，占比約15.06%；高適宜低可行區(qū)域主要分布永豐縣的南部地區(qū)，耕地面積約10862.71hm2，占比約53.32%；高可行低適宜區(qū)主要位于永豐縣中部和低山丘陵區(qū)，耕地面積為6441.75hm2，占比約31.62%。

綜合考慮永豐縣社會經(jīng)濟狀況和耕地質量劃分的以上區(qū)域，與當?shù)赝恋乩靡?guī)劃保持較高的一致性。根據(jù)不同地區(qū)的具體狀況和三象限法計算結果，進一步分析各分區(qū)的建設模式和發(fā)展特點。永豐縣高標農(nóng)田建設區(qū)域分布，見表7。

表7 永豐縣高標農(nóng)田建設區(qū)域分布

3.1 高適宜高可行區(qū)域

縣城附近區(qū)域及潭城、鹿崗等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地質量較優(yōu)良，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值較高且路網(wǎng)密度較大，因距離縣城較近具有明顯的物流、人流、交通和資金優(yōu)勢，所以該區(qū)域可充分發(fā)揮其特有的地理優(yōu)勢和環(huán)境條件發(fā)展現(xiàn)代旅游農(nóng)業(yè)。這一區(qū)域可借助較為豐富的旅游資源、已有的農(nóng)業(yè)和區(qū)位優(yōu)勢，將現(xiàn)代旅游農(nóng)業(yè)與高標農(nóng)田相結合實現(xiàn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)的升級轉型，這與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)升級和縣城附近群眾的意愿要求保持一致。另外，此區(qū)域大部分為縣城附近，所以要防止城市無序擴張和加強基本農(nóng)田保護。

3.2 高適宜低可行區(qū)域

高適宜低可行區(qū)域主要分布于永豐縣南部地區(qū)的龍崗、上固和沙溪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)的地形平坦、基本農(nóng)田面積比較高，灌溉及排水設施相對完善、勞動力充足且具有較高的耕地連片度，由于長期的精細化管理和作物耕作當?shù)赝临|深厚且較為肥沃。另外，較為完備的田間道路系統(tǒng)為各類耕作機械提供了通行條件，單位面積產(chǎn)量穩(wěn)定且高。然而，新增耕地潛力因該對區(qū)域開發(fā)的較為徹底而嚴重缺乏，從而出現(xiàn)資源性短板，該區(qū)域具有較低的可行性。所以，應進一步加強建設該區(qū)域的水利設施和道路交通條件推動高標準基本農(nóng)田建設，充分利用平臺、高度連片的耕地優(yōu)勢和國家對生產(chǎn)經(jīng)營的政策，大力發(fā)展機械化、規(guī)?；N植農(nóng)業(yè)。

3.3 高可行低適宜區(qū)域

高可行低適宜區(qū)主要位于永豐縣中部的陶唐、瑤田、古縣等中部區(qū)域，該區(qū)域的土壤有機質含量較低且山區(qū)地形坡度較大，加之河網(wǎng)密布、地形破碎以及較低的田塊連片度，其適宜性較低。然而，該區(qū)域存在較大的新增耕地潛力，為增加人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值具有強烈的高標準基本農(nóng)田建設意愿，所以其可行性較高?？偠灾Y合當?shù)剞r(nóng)業(yè)特色和山區(qū)條件發(fā)展特色水產(chǎn)養(yǎng)殖和山區(qū)農(nóng)業(yè)，在高標農(nóng)田推進時依據(jù)自身優(yōu)勢形成具有當?shù)靥厣拇筠r(nóng)業(yè)模式。

4 結論與討論

1)高標準基本農(nóng)田建設布局與發(fā)展模式式一項具有較強實踐性和理論性的工作，不僅要考慮建設區(qū)域的實際情況、當?shù)厝罕姷恼我庠?，還要結合土地整治相關理論。文章考慮縣域群眾意愿、當?shù)厣鐣l件以及區(qū)域土壤質量等因素，在高標農(nóng)田發(fā)展模式中引入三象限法彌補了當前存在的輕社會經(jīng)濟條件、重耕地本底質量的不足，提高了自然、社會條件與高標準基本農(nóng)田建設的耦合度，具有更強的操作性與可行性，形成的時空建設順序可為縣域農(nóng)田建設布局提供一定的指導。

2)根據(jù)三象限法評價結果，縣城附近區(qū)域及潭城、鹿崗等鄉(xiāng)鎮(zhèn)為高適宜高可行區(qū)，該區(qū)域距離城區(qū)較近具有交通運輸、物流和資金等優(yōu)勢，所以該區(qū)域可充分發(fā)揮其特有的地理優(yōu)勢和環(huán)境條件發(fā)展現(xiàn)代旅游農(nóng)業(yè)；高適宜低可行區(qū)域主要分布于永豐縣南部地區(qū)的龍崗、上固和沙溪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)的地形平坦、基本農(nóng)田面積比較高，灌溉及排水設施相對完善、勞動力充足且具有較高的耕地連片度，由于長期的精細化管理和作物耕作當?shù)赝临|深厚且較為肥沃，由于屬于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)其升級轉型難度高，因此可發(fā)揮固有優(yōu)勢因地制宜的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代規(guī)模農(nóng)業(yè)；高可行低適宜區(qū)主要位于永豐縣中部的陶唐、瑤田、古縣等中部區(qū)域，該區(qū)域具有明顯的三象限正、負耦合現(xiàn)象，因耕層質地差、耕地連片度低且山區(qū)地形坡度較大，土壤的保肥、保水和通氣能力差，加之水土流失嚴重土壤的有機質含量較低。另外，此區(qū)域排水易受阻且河網(wǎng)密集，因此屬于低適宜性的負耦合區(qū)。

3)針對低適宜低可行區(qū)域考慮到其建設效益及利用難度因素，在高標準基本農(nóng)田建設中未將這部分區(qū)域納入研究范圍。另外文章綜合考慮群眾意愿、社會經(jīng)濟條件和耕地自然質量等因素，然而因數(shù)據(jù)獲取性和完備性等條件制約，未來仍需要進一步完善評價體系。同時，在遵循差異性、主導性等原則的基礎上分析了高標農(nóng)田建設的限制條件，為逐一深入分析各因素的綜合作用，仍需要深化研究。最終，文章更多的是從當?shù)貙嶋H發(fā)展需求和現(xiàn)狀的角度運用三象限法耦合劃定高標準基本農(nóng)田建設范圍，由此表明要考慮各區(qū)域的具體情況合理確定建設范圍和發(fā)展模式。