“永農(nóng)”視角下耕地資源“雙評價”的研究

杜素嬌，夏敏峰，湯江龍

(1.東華理工大學(xué)，330013，南昌；2.江西省自然資源廳國土資源勘測規(guī)劃院，330025，南昌)

0 引言

“農(nóng)，天下之本也。”中國的農(nóng)耕文明輝煌燦爛，稻作歷史約有7 000年，糧食安全是經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、國家自立的基礎(chǔ)，是事關(guān)國計民生的大事。然而，伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口的不斷增長，我國的耕地資源不斷減少，再加上自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，國際形勢瞬息萬變，糧食安全警鐘長鳴。永久基本農(nóng)田是耕地中的精華，劃定和保護永久基本農(nóng)田，是國家長治久安的基礎(chǔ)。在有限的資源環(huán)境中，要做到既支撐經(jīng)濟發(fā)展又保障糧食安全，首先要做的就是摸清耕地資源環(huán)境的本底容量。按照自然資源部辦公廳2020年1月出臺的《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價指南(試行)》(自然資辦函【2020年】127號)，通過耕地資源承載能力與種植業(yè)生產(chǎn)適宜性評價，認識耕地資源環(huán)境稟賦特點，找出其優(yōu)勢與短板，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向下耕地資源環(huán)境承載能力和種植業(yè)生產(chǎn)適宜程度，為統(tǒng)籌優(yōu)化永久基本農(nóng)田布局提供基礎(chǔ)支撐。

基本農(nóng)田劃定從1988年開始起步，30多年來，永久基本農(nóng)田的相關(guān)研究不斷豐富和全面，最近一輪永久基本農(nóng)田劃定于2018年結(jié)束，全國劃定了1.033 333億hm2永久基本農(nóng)田。近年來，僅從永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化角度來看，學(xué)術(shù)研究也非常豐富，例如基于農(nóng)用地利用等別[1-2]、適宜性與生產(chǎn)潛力綜合評價[3]、土壤生態(tài)環(huán)境[4]、生物多樣性[5]等方面構(gòu)建指標體系，研究劃定永久基本農(nóng)田的方法。或是采用耕地綜合質(zhì)量評價，結(jié)合LESA方法[6-7]、空間聚類法[8]、逼近理想點法[9]，對永久基本農(nóng)田進行空間布局。為了提高預(yù)測的科學(xué)性，學(xué)者們引入了LANDSCAPE模型、Logistic-CA模型、ANN-CA模型，基于此來綜合考慮永久基本農(nóng)田劃定與城市擴張的沖突[10-12]，經(jīng)過眾多的實踐研究，越來越多的學(xué)者已經(jīng)意識到單一考慮永久基本農(nóng)田布局已經(jīng)不能滿足劃定要求了，于是，在國土空間規(guī)劃的背景下，統(tǒng)籌生態(tài)紅線、永久基本農(nóng)田和城市開發(fā)邊界成為研究的重點[13-16]。這些永久基本農(nóng)田的研究大多是只基于理論研究的，很難在實際工作中得以執(zhí)行，可操作性較差。而“雙評價”的研究目前也重點在于方法及體系的建立[17]，或者對土地資源[18-19]、城市開發(fā)邊界[20-21]、生態(tài)紅線[22]的運用思考，及對統(tǒng)籌三區(qū)三線[23]的建議，均是在省市級層面的評價，針對縣級永久基本農(nóng)田卻鮮有研究。在國土空間規(guī)劃編制工作全面開展，永久基本農(nóng)田亟需整改優(yōu)化的背景下，研究切實可操作的方案是迫切需要的。

本文以江西省浮梁縣為研究區(qū)，旨在探討從永久基本農(nóng)田劃定的角度，基于指南的要求，根據(jù)研究區(qū)實際情況，來選取相應(yīng)的評價指標，構(gòu)建評價體系，對區(qū)域的耕地資源環(huán)境承載能力和種植業(yè)生產(chǎn)適宜情況進行評價，作為今后優(yōu)化永久基本農(nóng)田的空間約束與指引，計算出可劃定永久基本農(nóng)田的上限，提出只有在此范圍內(nèi)劃定永久基本農(nóng)田，才能做到最大限度地保護優(yōu)質(zhì)耕地、保障糧食安全。

1 研究區(qū)域概況、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與研究思路

1.1 研究區(qū)域概況

江西省景德鎮(zhèn)市浮梁縣地處江西省東北部，位于東經(jīng)E117°01′～117°42′，北緯N29°09′～29°56′。土地總面積為2 851.57 km2，東西寬約66 km，南北長約87 km。東接婺源縣和安徽省休寧縣；南鄰樂平市與昌江區(qū)；西毗鄱陽縣；北抵安徽省東至縣與祁門縣。浮梁縣以中低山和丘陵為主，東、西、北三面為山地，是典型的低山丘陵地區(qū)，耕地資源緊缺。浮梁縣全縣轄10個鎮(zhèn)、7個鄉(xiāng)、1個工業(yè)園區(qū)。2017年浮梁縣劃定永久基本農(nóng)田時，按照部、省統(tǒng)一規(guī)定，以2014年土地利用現(xiàn)狀為基數(shù)，耕地面積25 091.16 hm2，劃定永久基本農(nóng)田17 868.30 hm2，永久基本農(nóng)田保護率為71.21%。

1.2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

在部發(fā)指南的基礎(chǔ)上，考慮到浮梁縣為丘陵山地地區(qū)，本研究進一步細化規(guī)則，計算精度采用15 m×15 m柵格，統(tǒng)一采用2000國家大地坐標系(CGCS2000)，高斯-克呂格投影，1985國家高程基準。為增加本研究的科學(xué)性，本文以第3次國土調(diào)查階段性成果為底圖開展后續(xù)評價研究。

1.3 技術(shù)流程

第1步：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集整理?！半p評價”工作是一項系統(tǒng)工程，涉及眾多部門、行業(yè)，免不了出現(xiàn)資料不全、數(shù)據(jù)缺失的情況，這就需要通過部門調(diào)取、座談了解、補充調(diào)研、專家咨詢、網(wǎng)站下載、甚至專業(yè)機構(gòu)購買等多種方式獲取數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)評價需要，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一至工作底圖上來。

第2步：耕地資源承載能力評價。從土地資源角度選取水域、坡度、土壤類型、土壤污染物、積溫等因素構(gòu)建評價指標體系，計算可承載的耕地規(guī)模；再從水資源角度選取區(qū)域用水總量、農(nóng)業(yè)用水合理占比、灌溉定額等方面計算可承載的耕地規(guī)模；按照短板原理，取土地資源與水資源約束條件下的最小值作為可承載的最大規(guī)模。

第3步：種植業(yè)適宜性評價。主要從土地資源、水資源、氣候、環(huán)境、災(zāi)害、集中連片度等方面進行評價。通過五次集成，最終確定種植業(yè)適宜性空間布局，分為適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、不適宜區(qū)。

第4步：綜合分析。根據(jù)評價結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。

2 評價方法

2.1 耕地承載能力評價

2.1.1 土地資源約束下的耕地承載規(guī)模 根據(jù)DEM得到坡度數(shù)據(jù)，取坡度小于25°，土壤粉砂含量較低、積溫至少能滿足一年一熟(≥4 000 ℃)、土壤污染物含量小于風險管控值區(qū)域，統(tǒng)計幾者重疊區(qū)域面積(即取分值為1的部分進行重疊分析)，作為土地資源約束下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大規(guī)模。鵝湖鎮(zhèn)面積最大，湘湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)次之，總規(guī)模為61 358.75 hm2，見表1。

表1 評價指標體系表

2.1.2 水資源約束下的耕地承載規(guī)模

1)灌溉可用水量。根據(jù)《景德鎮(zhèn)市水資源管理“三條紅線”暨水資源保護工程(2011—2015年)實施方案》確定浮梁縣用水總量控制指標1.86 億m3，按照歷年用水情況，設(shè)定浮梁縣農(nóng)業(yè)用水合理比(k農(nóng))為46%，得出灌溉可用水量(W農(nóng))0.855 6 億m3。

2)農(nóng)田灌溉定額。參照《江西省農(nóng)業(yè)灌溉用水定額地方標準(DB36/T—2017)》，取贛北區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水定額，浮梁縣水田以代表性作物——水稻的灌溉定額24.47 m3/hm2、旱地以代表性作物——油菜的灌溉定額6.33 m3/hm2為基礎(chǔ)，確定浮梁縣農(nóng)田綜合灌溉定額(N定額)為20.13 m3/hm2。

3)可承載灌溉面積。以浮梁縣灌溉可用水量和農(nóng)田灌溉定額的比值來確定可承載灌溉面積(M灌溉=W農(nóng)/N定額)為18 886.87 hm2。

4)雨養(yǎng)耕地面積。雨養(yǎng)耕地面積為有效降水能夠滿足主要作物耗水量的地塊面積，根據(jù)浮梁縣內(nèi)水稻和油菜生長期內(nèi)降水量、降水過程與需水過程的一致性，并參考浮梁縣農(nóng)業(yè)部門的數(shù)據(jù)，浮梁縣雨養(yǎng)耕地面積6 133.33 hm2。

綜上，浮梁縣在水資源約束條件下的可承載耕地規(guī)模為可承載的灌溉面積和單純以天然降水為水源的雨養(yǎng)耕地面積之和，面積25 020.20 hm2，見表2。

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地最大承載規(guī)模/hm2

2.1.3 耕地承載力集成評價 按照短板原理，取土地資源與水資源約束條件下的最小值作為浮梁縣可承載的最大規(guī)模，即25 020.20 hm2。

2.2 種植業(yè)適宜性評價

2.2.1 單項評價指標確定 按照部、省對于永久基本農(nóng)田劃定的相關(guān)要求，結(jié)合浮梁縣實際，選取了耕作條件、供水條件、光熱條件、土壤污染、氣象災(zāi)害風險和地塊連片度等6個要素作為種植業(yè)適宜性評價的單項評價指標。

1)土地資源(耕作條件)。運用DEM數(shù)據(jù)，生成坡度分級圖，分級閾值為≤2°平地、2°～6°平坡地、6°～15°緩坡地、15°～25°緩陡坡地、>25°陡坡地；將坡度與土壤質(zhì)地(分為粘土、壤土、礫質(zhì)土等)相結(jié)合，共分為高、較高、中等、較低、低5個層次，見圖1。

圖1 坡度評價圖

2)水資源(供水條件)。基于浮梁縣及周邊區(qū)域氣象站點的降水量數(shù)據(jù)，通過空間插值得到格網(wǎng)尺度的多年平均降水量分布圖，降水量按照≥1 200 mm、800～1 200 mm、400～800 mm、200～400 mm、<200 mm對應(yīng)很濕潤、濕潤、半濕潤、半干旱、干旱5個層次，見圖2。

圖2 降水量評價圖

3)氣候(光熱條件)。主要通過統(tǒng)計各氣象臺站多年日平均氣溫≥0 ℃活動積溫，通過空間插值后，根據(jù)海拔進行校正，得到活動積溫圖層，按≥7 600°、580°～7 600°、4 000°～5 800°、1 500°～ 4 000°、<1 500°，結(jié)合浮梁縣的耕作制度，劃分為好、較好、一般、較差、差5個等級，生成活動積溫評價圖，反映光照、熱量等自然氣候條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是種植業(yè)生產(chǎn)的支撐水平，見圖3。

圖3 積溫評價圖

4)環(huán)境(土壤污染)。采用土壤污染狀況普查結(jié)果，進行各點位主要污染物含量分析，通過空間插值將土壤分為優(yōu)先保護類、安全利用類和嚴格管控類(圖4)，并相應(yīng)將土壤環(huán)境容量劃分為高、中、底3個級別，生成土壤污染評價圖，見圖5。

圖4 土壤類型評價圖

圖5 土地污染評價圖

5)災(zāi)害(氣象災(zāi)害風險)。按照評價區(qū)的實際，研究選取了雨澇、干旱、高溫、低溫4個單項災(zāi)害指標，根據(jù)浮梁縣氣象災(zāi)情普查數(shù)據(jù)，統(tǒng)計單項氣象災(zāi)害指標每年發(fā)生的情況，統(tǒng)計發(fā)生頻率，采用區(qū)域綜合分析法，得到種植業(yè)生產(chǎn)指向的氣象災(zāi)害風險評價，見圖6。

圖6 氣象災(zāi)害發(fā)生頻率評價圖

6)集中連片度。按照浮梁縣的山地丘陵地形特征，采用30 m的聚合距離進行聚合操作，把參考閾值設(shè)定為<80 m、80～150 m、150～250m、250～400 m、≥400 m，分別對應(yīng)低、較低、一般、較高、高5個層次。

2.2.2 集成評價

第1次集成：按照如下公式和判別矩陣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價進行第1次集成。

[第1次集成結(jié)果]=f([農(nóng)業(yè)耕作條件]，[農(nóng)業(yè)供水條件])

(1)

表3 種植業(yè)適宜性評價第一次集成參考判別矩陣

第2次集成：在第一步的基礎(chǔ)上，結(jié)合光熱條件進行第2次集成。

[第2次集成結(jié)果]=f([水土資源基礎(chǔ)]，[光熱條件])

(2)

第3、第4次集成：在第2次集成的基礎(chǔ)上，對于土壤環(huán)境容量評價結(jié)果為最低值的，將初步評價結(jié)果下降2個級別；氣象災(zāi)害風險性高的地區(qū)，將初步評價結(jié)果由適宜下降為較適宜。

表4 種植業(yè)適宜性評價第二次集成參考判別矩陣

第5次集成：對上步評價結(jié)果為適宜和較適宜等級的圖斑進行聚合操作，作為適宜和較適宜等級的連片度評價結(jié)果；對一般適宜及以上等級圖斑進行聚合操作，作為一般適宜級的連片度評價結(jié)果；對初判結(jié)果為較不適宜和不適宜等級的圖斑，不進行該項修正。

根據(jù)5次集成的評價結(jié)果，按照種植業(yè)適宜性等級分區(qū)參考判別矩陣，確定種植業(yè)適宜性等級。考慮到永久基本農(nóng)田劃定要求，將建設(shè)用地與生態(tài)極重要極敏感區(qū)直接作為不適宜區(qū)處理，通過采用arcgis軟件，劃分種植業(yè)適宜性等別為適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜區(qū)，見表5、圖7。

表5 種植業(yè)適宜性等級分區(qū)參考判別矩陣

圖7 種植業(yè)生產(chǎn)適宜性分布圖

3 結(jié)論與討論

1)從耕地承載規(guī)模來看，浮梁縣可承載耕地面積25 020.2 hm2，大于現(xiàn)狀耕地面積，承載能力較大的主要是鵝湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、湘湖鎮(zhèn)等。從耕地適宜性評價來看，適宜區(qū)面積23 573.64 hm2，一般適宜區(qū)3 761.09 hm2，不適宜區(qū)257 822.17 hm2。其中適宜區(qū)主要集中在鵝湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、湘湖鎮(zhèn)等，一般適宜區(qū)分布在瑤里鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、經(jīng)公橋鎮(zhèn)，不適宜區(qū)均有分布，見表6。

表6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)適宜等級表/hm2

2)浮梁縣現(xiàn)有耕地大都位于耕地適宜區(qū)，占比達92.31%，現(xiàn)有永久基本農(nóng)田也絕大部分位于耕地適宜區(qū)，占比91.02%。

3)永久基本農(nóng)田的布局優(yōu)化是一個綜合系統(tǒng)工程，需要考慮多方面因素，例如城市開發(fā)邊界、生態(tài)紅線、重大建設(shè)項目選址等，通過評價得到耕地承載能力上限與耕地適宜性上限，并未對永久基本農(nóng)田布局進行優(yōu)化，但在此區(qū)間內(nèi)指導(dǎo)今后永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化，可以有效避免將不符合劃定要求的地塊納入，是合理可行的。

4)本次評價的指標是基于符合永久基本農(nóng)田劃入要求的角度選取的，但沒有選取生態(tài)評價指標，直接使用了省市確定的生態(tài)極重要極敏感區(qū)范圍，可能會影響評價結(jié)果的精度。

5)城鎮(zhèn)發(fā)展空間與農(nóng)業(yè)發(fā)展空間永久存在著一定程度的沖突，優(yōu)質(zhì)的耕地往往都位于城邊、路邊與村邊，是最適宜生產(chǎn)建設(shè)，最容易侵占的地方。因此，地方政府權(quán)衡兩者之間的博弈才是影響國土空間分布的關(guān)鍵。