基于數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體的永久基本農(nóng)田快速優(yōu)化布局研究

梁曉玲，王璐，2，3，黎誠，蔡宜泳，任少寶，柯春鵬

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州 510640；2.廣東省土地信息工程技術(shù)研究中心，廣州 510642；3.廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642；4.廣東友元國土信息工程有限公司，廣州 510642；5.廣州市華南自然資源科學(xué)技術(shù)研究院，廣州 510610）

基本農(nóng)田是指在一定時(shí)期內(nèi)、一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，依據(jù)土地利用總體規(guī)劃確定的不得占用的以滿足區(qū)域人口對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求的耕地[1-2]。而永久基本農(nóng)田則是指對(duì)其實(shí)行永久性保護(hù)的具有土壤肥沃、土質(zhì)較高、機(jī)械化顯著等特征的基本農(nóng)田[3]。耕地是我國最為寶貴的資源，永久基本農(nóng)田是耕地的精華[4-5]。因此，對(duì)永久基本農(nóng)田實(shí)行全面的特殊保護(hù)，不僅能夠在確保國家糧食安全的基礎(chǔ)上，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，而且有助于深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。這一舉措對(duì)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施和生態(tài)文明的建設(shè)都具有重要的推動(dòng)作用，是貫徹落實(shí)國家新發(fā)展理念的應(yīng)有之義、應(yīng)有之舉、應(yīng)盡之責(zé)[6]。作為國家級(jí)糧產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，耕地是廣東省羅定市最珍貴的本底資源，是農(nóng)村發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的根基命脈，是本區(qū)域糧食安全的基石[7]。

通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)可以了解到，我國對(duì)于永久基本農(nóng)田劃定與布局優(yōu)化的相關(guān)研究[8-13]已較為豐富，目前的研究多從數(shù)量平衡、質(zhì)量提升等方面進(jìn)行考慮。董秀茹等[8]從基本農(nóng)田布局評(píng)價(jià)的角度進(jìn)行永久基本農(nóng)田的空間布局優(yōu)化研究，以遼寧省東港市為研究區(qū)域，從耕地質(zhì)量和空間形態(tài)要素層面選取了農(nóng)用地等別、坡度、與相鄰?fù)恋剡m宜性等7 個(gè)指標(biāo)對(duì)該區(qū)域的耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，一定程度上為東港市永久基本農(nóng)田的劃定提供了初步依據(jù)，為永久基本農(nóng)田的空間布局優(yōu)化提供參考。聶艷等[9]以土地評(píng)價(jià)作為理論基礎(chǔ)，從基本農(nóng)田劃定的“集中”和“質(zhì)優(yōu)”入手對(duì)湖北省鶴峰縣進(jìn)行基本農(nóng)田的劃定與空間布局的調(diào)整，使研究結(jié)果更加科學(xué)合理。文博等[11]在充分考慮耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量和空間形態(tài)等方面因素的基礎(chǔ)上，還結(jié)合了城市開發(fā)邊界及生態(tài)紅線等空間規(guī)劃方面的相關(guān)指標(biāo)，對(duì)江西省萍鄉(xiāng)市安源區(qū)進(jìn)行了永久基本農(nóng)田劃定與空間布局優(yōu)化研究。該研究成果進(jìn)一步豐富了國土空間規(guī)劃背景下永久基本農(nóng)田劃定與布局優(yōu)化的研究思路。

然而，對(duì)于永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化，不僅要考慮永久基本農(nóng)田的數(shù)量、質(zhì)量、空間形態(tài)及與其相關(guān)的空間規(guī)劃等因素，還需要考慮生態(tài)環(huán)境方面的因素，以響應(yīng)國家生態(tài)文明建設(shè)的號(hào)召，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和城鄉(xiāng)綠色發(fā)展。從當(dāng)前的研究成果[14-16]來看，只有少部分學(xué)者將生態(tài)方面的要素納入永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化的影響因素指標(biāo)體系中，忽視了生態(tài)安全對(duì)其的重要意義。奉婷等[15]在深入剖析耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論與方法的基礎(chǔ)上，綜合考慮研究區(qū)耕地的質(zhì)量、空間形態(tài)與生態(tài)環(huán)境三方面因素，選取相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上完成了北京平谷區(qū)基本農(nóng)田的劃定工作，為該區(qū)域的永久基本農(nóng)田空間布局方案的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)參考。湯俊紅等[16]在對(duì)福州市周邊永久基本農(nóng)田的空間布局進(jìn)行研究時(shí)，也考慮到了生態(tài)環(huán)境因素對(duì)基本農(nóng)田的影響，并在國土空間背景下采用多因素綜合評(píng)價(jià)法和核密度估計(jì)模型分析了研究區(qū)永久基本農(nóng)田的空間布局特征，為永久基本農(nóng)田的劃定與布局調(diào)整工作提供了新思路。

因此，本研究選取羅定市作為研究區(qū)，從耕地?cái)?shù)量、耕地質(zhì)量、空間形態(tài)、空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境等5 個(gè)層面構(gòu)建永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化指標(biāo)體系。同時(shí)，以GIS 技術(shù)作為分析工具，采用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)羅定市的永久基本農(nóng)田空間布局進(jìn)行現(xiàn)狀分析及布局優(yōu)化研究，以期為永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化研究提供一種新思路和新視角。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣東省羅定市是云浮市的一個(gè)縣級(jí)市，位于廣東省西部，地處北緯22°25′～22°57′、東經(jīng)111°03′～111°52′（圖1）。地勢(shì)呈現(xiàn)西南高、東北低之勢(shì)，地貌類型以山地、丘陵和臺(tái)地為主，平原較少。羅定市土地總面積233 468 hm2[17-18]。2017年，羅定市永久基本農(nóng)田劃定面積為40 359.5 hm2，該市是國家級(jí)的糧產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，科學(xué)協(xié)調(diào)生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)三大空間，合理界定建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地、生態(tài)用地，體現(xiàn)了“活力新羅定，魅力新家園”的美好愿景，是確保羅定市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，選取羅定市作為研究對(duì)象進(jìn)行國土空間規(guī)劃背景下基于數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體的永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化研究。

圖1 羅定市行政區(qū)劃及地理區(qū)位示意圖Figure 1 Schematic diagram of the administrative division and geographical location of Luoding City

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)主要來源于2020 年羅定市土地利用總體規(guī)劃調(diào)整完善數(shù)據(jù)庫（基于羅定市2017 年土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫）、2018 年羅定市耕地質(zhì)量等別評(píng)定成果、“三調(diào)”統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新成果和雙評(píng)價(jià)成果等，各類數(shù)據(jù)的具體信息如表1 所示。此外，永久基本農(nóng)田的劃定注重實(shí)際操作性，要求落實(shí)到地塊，因此本研究結(jié)合外業(yè)調(diào)查以及羅定市基本農(nóng)田的實(shí)際情況，以永久基本農(nóng)田劃定中確定的保護(hù)圖斑為單元進(jìn)行布局優(yōu)化研究。

表1 數(shù)據(jù)來源信息Table 1 Data source information

1.3 指標(biāo)體系

永久基本農(nóng)田的空間布局優(yōu)化需要綜合考慮多方面指標(biāo)因素，在遵循系統(tǒng)性、典型性、動(dòng)態(tài)性、科學(xué)性、可行性以及可比性原則的基礎(chǔ)上科學(xué)合理地選取評(píng)價(jià)指標(biāo)。永久基本農(nóng)田作為一個(gè)涉及自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境以及利用管理的綜合復(fù)雜性系統(tǒng)，指標(biāo)體系要能夠客觀地反映其空間布局的本質(zhì)和系統(tǒng)性，并且所選取的每個(gè)指標(biāo)不僅具有代表性，還應(yīng)有明確的科學(xué)內(nèi)涵，指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲得也應(yīng)具有可信度和合理性，能夠直接運(yùn)用和易于計(jì)算。因此，本研究以永久基本農(nóng)田內(nèi)涵為出發(fā)點(diǎn)，在國土空間規(guī)劃背景下參考相關(guān)文獻(xiàn)[2，19-21]并結(jié)合研究區(qū)域的耕地利用現(xiàn)狀及其永久基本農(nóng)田的布局特征，選取了永久基本農(nóng)田面積、耕地質(zhì)量等別、田塊規(guī)整度、連片度、與城市中心距離、生境質(zhì)量指數(shù)、土壤重金屬污染程度、多規(guī)合一性等8 個(gè)較有代表性的指標(biāo)。這些指標(biāo)從耕地?cái)?shù)量、耕地質(zhì)量、空間形態(tài)、生態(tài)環(huán)境和空間規(guī)劃5個(gè)評(píng)價(jià)維度構(gòu)建指標(biāo)體系，為羅定市永久基本農(nóng)田空間布局合理性評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 指標(biāo)計(jì)算

（1）永久基本農(nóng)田面積

該指標(biāo)直接選取土地利用總體規(guī)劃調(diào)整完善數(shù)據(jù)庫中的永久基本農(nóng)田面積（即“JBNTMJ”字段）作為指標(biāo)數(shù)值來表征耕地?cái)?shù)量。

（2）耕地質(zhì)量等別

該指標(biāo)主要是參照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407—2012）中推薦的方法進(jìn)行選取，因而選擇耕地質(zhì)量等別評(píng)定成果庫中的耕地利用等指數(shù)（即“GJLYD”字段）作為耕地質(zhì)量等別的表征數(shù)值，用以評(píng)定劃入的永久基本農(nóng)田質(zhì)量。

（3）田塊規(guī)整度

田塊是進(jìn)行灌溉、排耕和管理的基本單位，其設(shè)計(jì)的合理性，即田塊規(guī)整度不僅影響耕作條件，而且對(duì)耕地生態(tài)有很大的影響，田塊規(guī)整度也可用于表征具有聚居地功能的田塊的物種豐度。本研究采用景觀生態(tài)學(xué)中的分維數(shù)來表達(dá)田塊規(guī)整度[22-23]：

式中：FRAC為景觀分維數(shù)，代表田塊規(guī)整度；P為地塊周長；A為地塊面積。

（4）連片度

連片度通常用來表示在同一質(zhì)量范圍內(nèi)，各耕地地塊之間的相連程度。集中連片的基本農(nóng)田更有利于農(nóng)田所有者進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化經(jīng)營，從而有效減少面源污染，提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益，提升農(nóng)用地價(jià)值。因此連片度是永久基本農(nóng)田劃定和布局優(yōu)化的重要指標(biāo)[24-25]。為提高工作效率、簡化操作流程，本研究基于ArcGIS 軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Arcpy庫的可獨(dú)立調(diào)用的Python 模塊。該模塊主要包括兩個(gè)工具：永久基本農(nóng)田預(yù)處理工具能對(duì)永久基本農(nóng)田進(jìn)行連片性分析，得到某個(gè)閾值下的永久基本農(nóng)田分析結(jié)果；儲(chǔ)備區(qū)連片性分析工具能對(duì)儲(chǔ)備區(qū)以及永久基本農(nóng)田預(yù)處理結(jié)果進(jìn)行分析，得到儲(chǔ)備區(qū)的相對(duì)連片分組結(jié)果，永久基本農(nóng)田預(yù)處理工具（圖2）是進(jìn)行連片度計(jì)算的核心手段。完整的連片性分析工具如圖3 所示，用戶只需通過輸入研究區(qū)永久基本農(nóng)田和儲(chǔ)備區(qū)劃定圖層，并設(shè)定緩沖區(qū)距離和相對(duì)連片組團(tuán)的最小面積，即可輸出該區(qū)域永久基本農(nóng)田的組團(tuán)情況和圖斑間最小距離，得到每個(gè)圖斑的連片面積，最后由公式（2）[24]實(shí)現(xiàn)連片度的快速計(jì)算。

圖2 永久基本農(nóng)田預(yù)處理工具Figure 2 The permanent basic farmland pretreatment tool

圖3 連片性分析工具Figure 3 The contiguous analysis tool

式中：P為連片度；Si為連片面積現(xiàn)狀值，hm2；Smin為連片面積最小值，hm2；Smax為連片面積最大值，hm2。連片度指標(biāo)取值結(jié)果范圍為[0，1]。

（5）與城市中心距離

永久基本農(nóng)田距離城市中心的距離不僅對(duì)耕作便利度造成了很大的影響，對(duì)永久基本農(nóng)田自身的空間形態(tài)也具有一定的影響，因此本研究采用該指標(biāo)因子作為空間形態(tài)準(zhǔn)則層的表征指標(biāo)之一[16]。通過ArcGIS 軟件的近鄰分析工具對(duì)羅定市的永久基本農(nóng)田地塊與城市中心（羅定市縣政府和各鎮(zhèn)政府）距離進(jìn)行計(jì)算。

（6）生境質(zhì)量指數(shù)

生境質(zhì)量是指生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給物種生存所需條件的潛力[26]，生境質(zhì)量指數(shù)越高，說明該系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境越好，能夠?yàn)樯锷?、生活與繁衍提供更為豐富的資源，且生物多樣性也越豐富。本研究從生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的定義出發(fā)，以羅定市永久基本農(nóng)田保護(hù)為落腳點(diǎn)，圍繞生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)系統(tǒng)脅迫和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力4 個(gè)方面進(jìn)行生境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算[27-28]。

（7）土壤重金屬污染程度

該指標(biāo)直接選取“三調(diào)”統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新成果數(shù)據(jù)庫中的土壤重金屬污染程度（即“WRTD”字段）作為指標(biāo)屬性值來表征生態(tài)環(huán)境因素對(duì)永久基本農(nóng)田的影響。因其為定性指標(biāo)，可參考云浮市雙評(píng)價(jià)成果的要求對(duì)指標(biāo)分級(jí)賦分：基本無污染0.8，輕度污染0.6，重度污染0.2。

（8）多規(guī)合一性

多規(guī)合一是指為解決現(xiàn)有各類規(guī)劃（如土地利用規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等）中存在于技術(shù)、管理和制度等方面的問題，把現(xiàn)行的多個(gè)規(guī)劃融合到一個(gè)區(qū)域上，以便做到一個(gè)市縣一本規(guī)劃和一張藍(lán)圖[29]。立足于國土空間規(guī)劃的時(shí)代背景，多規(guī)合一性對(duì)永久基本農(nóng)田的布局優(yōu)化也有所影響，且影響程度逐年增大。本研究采用GIS 的空間分析工具對(duì)預(yù)期劃定的羅定市生態(tài)紅線、城市開發(fā)邊界線等空間規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行多規(guī)合一性指標(biāo)計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上參考《生態(tài)文明體制改革總體方案》和《省級(jí)空間規(guī)劃試點(diǎn)方案》[16，30-31]采取專家咨詢法確定多規(guī)合一性分值，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：吻合0.8，較吻合0.6，不吻合0。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)化處理

為保證各項(xiàng)指標(biāo)之間具有可比性，消除永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)之間由于量綱不同所造成的數(shù)據(jù)差異，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，使之標(biāo)準(zhǔn)化，便于數(shù)據(jù)之間進(jìn)行比較[32]。根據(jù)指標(biāo)正負(fù)向型選擇規(guī)范化公式：

1.4.3 研究方法

（1）層次分析法確定權(quán)重

確定權(quán)重的方法有很多，包括特爾菲法、層次分析法、模糊綜合評(píng)判法[33]、灰色關(guān)聯(lián)度法[34]等。永久基本農(nóng)田具有“六大特點(diǎn)”，既應(yīng)選擇自然條件好、集中連片性高、水利與水土保持設(shè)施良好、生態(tài)環(huán)境佳的優(yōu)質(zhì)田塊，又應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐某擎?zhèn)發(fā)展，帶有一定的主觀性。故而本研究主要運(yùn)用層次分析法（AHP）來確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[26]（表2）。具體步驟如下：

表2 永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化指標(biāo)體系Table 2 Indicators system for optimization of permanent basic farmland layout

①首先通過咨詢相關(guān)研究領(lǐng)域的多位專家，在綜合分析和評(píng)價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，依照其經(jīng)驗(yàn)初步確定各指標(biāo)的權(quán)重；

②以上層指標(biāo)為準(zhǔn)則對(duì)同一層級(jí)的各指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，從而構(gòu)造比較判斷矩陣；

③將判斷矩陣輸入到層次分析法軟件（yaahp）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終計(jì)算得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重（Wi）[35-36]。

（2）綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法

綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法是指選取多個(gè)指標(biāo)，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)量化處理后，轉(zhuǎn)化到同一尺度上以便全面反映評(píng)價(jià)對(duì)象整體情況，進(jìn)行綜合比較的一種方法[24]。永久基本農(nóng)田布局合理性綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型如下：

式中:Fj為羅定市永久基本農(nóng)田圖斑j的布局合理性綜合指數(shù)；Yij為羅定市永久基本農(nóng)田圖斑j第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；n為指標(biāo)總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)

經(jīng)上述公式（3）、（4）、（5）計(jì)算得到羅定市每個(gè)永久基本農(nóng)田圖斑的綜合指數(shù)，使用ArcGIS 軟件中的自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（Jenks）進(jìn)行聚類與分級(jí)，將羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)自高到低分為5 個(gè)級(jí)別（表3），具體空間分布如圖4所示，可知羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)在0.26～0.81 范圍內(nèi)。同時(shí)，綜合考慮羅定市的現(xiàn)狀永久基本農(nóng)田情況，將永久基本農(nóng)田空間布局劃分為高度合理區(qū)、中度合理區(qū)、臨近合理區(qū)、不合理區(qū)四種不同類型區(qū)域。

圖4 羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)空間分布Figure 4 Spatial distribution map of rationality index of permanent basic farmland layout in Luoding City

表3 羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性等級(jí)結(jié)果Table 3 Results of rationality grade of permanent basic farmland layout in Luoding City

（1）一等地空間布局合理性指數(shù)為0.55～0.81，各項(xiàng)指標(biāo)綜合最優(yōu)，該類型永久基本農(nóng)田總面積為6 813.6 hm2，主要分布在黎少鎮(zhèn)、素龍街道、羅平鎮(zhèn)和生江鎮(zhèn)，分別占該類型總面積的23.6%、15.0%、13.4%和12.1%。一等地所在區(qū)域地處亞熱帶，陽光充足，雨水充沛，永久基本農(nóng)田分布相對(duì)比較集中，且田塊都較為平整，離城鎮(zhèn)較近，交通與耕作更為便利。同時(shí)該區(qū)土壤污染程度較低，生境質(zhì)量指數(shù)高，生態(tài)環(huán)境相對(duì)優(yōu)良，永久基本農(nóng)田紅線、生態(tài)紅線、城市開發(fā)邊界線等多項(xiàng)規(guī)劃高度吻合，屬于永久基本農(nóng)田空間布局高度合理區(qū)。

（2）二等地空間布局合理性指數(shù)在0.48到0.55之間，該區(qū)域基本農(nóng)田各指標(biāo)綜合值略低于一等地。其所處區(qū)位熱量充足，土壤相對(duì)肥沃，水資源相對(duì)充足，永久基本農(nóng)田分布較一等地分散，田塊規(guī)整度、耕作交通便捷度、多規(guī)合一性、生態(tài)環(huán)境等方面相對(duì)于高度合理區(qū)有所削弱。故而該區(qū)域?qū)儆谟谰没巨r(nóng)田空間布局中度合理區(qū)。該類型永久基本農(nóng)田總面積為10 657.8 hm2，占全市永久基本農(nóng)田總面積的26.4%，大多分布在高度合理基本農(nóng)田的周圍，集中在羅平鎮(zhèn)、素龍街道、連州鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)、羅鏡鎮(zhèn)、船步鎮(zhèn)、黎少鎮(zhèn)和泗綸鎮(zhèn)。

（3）屬于臨近合理區(qū)的有三等地和四等地，該區(qū)域的空間布局合理性指數(shù)在0.37～0.48 之間，各指標(biāo)綜合值相對(duì)偏低。與前面兩者相比，該區(qū)域的永久基本農(nóng)田多以“插花”形態(tài)分布于各鎮(zhèn)（街道），無論是耕地質(zhì)量和空間形態(tài)方面的指標(biāo)，還是生態(tài)環(huán)境和空間規(guī)劃方面的指標(biāo)，其數(shù)值都不高，屬于一般水平，具有較大的整治優(yōu)化潛力。該類型永久基本農(nóng)田總面積為18 235.6 hm2，占全市永久基本農(nóng)田總面積的45.2%。

（4）五等地面積較少，總面積為4 652.5 hm2，只占羅定市永久基本農(nóng)田總面積的11.5%，該區(qū)域永久基本農(nóng)田的空間布局合理性指數(shù)在0.26～0.37 之間，指標(biāo)綜合值最低，屬于永久基本農(nóng)田空間布局不合理區(qū)，其零星分布在各鎮(zhèn)（街道）。該類型耕地的質(zhì)量比較差，生境質(zhì)量指數(shù)普遍偏低，土壤污染程度也相對(duì)較為嚴(yán)重，永久基本農(nóng)田紅線、生態(tài)紅線、城市開發(fā)邊界線等多項(xiàng)規(guī)劃的吻合度不高。因此，依據(jù)此類型區(qū)內(nèi)的地類圖斑來確定羅定市永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化方案中所需要調(diào)出的基本農(nóng)田，為羅定市新一輪的永久基本農(nóng)田劃定工作提供參考。

2.2 羅定市永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化調(diào)整結(jié)果

2.2.1 永久基本農(nóng)田的擬調(diào)出

在國土空間規(guī)劃背景下，結(jié)合羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)結(jié)果，初步確定調(diào)出的永久基本農(nóng)田面積為4 573.1 hm2，占羅定市永久基本農(nóng)田總面積的11.3%，擬調(diào)出的永久基本農(nóng)田都是五等地，屬于永久基本農(nóng)田空間布局不合理區(qū)。從空間分布上看，除了羅城街道沒有調(diào)出的永久基本農(nóng)田外，其他各鎮(zhèn)（街道）的永久基本農(nóng)田布局均進(jìn)行了調(diào)整。其中，泗綸鎮(zhèn)調(diào)出的永久基本農(nóng)田面積最大，有390.6 hm2，占比為8.5%；羅平鎮(zhèn)、素龍街道和羅鏡鎮(zhèn)的永久基本農(nóng)田布局變化也比較大，分別占羅定市調(diào)出永久基本農(nóng)田總面積的7.1%、7.3%、6.6%（表4）。經(jīng)過深入剖析羅定市現(xiàn)狀永久基本農(nóng)田情況，本研究總結(jié)歸納出羅定市擬調(diào)出的永久基本農(nóng)田主要有以下幾種類型：

①不穩(wěn)定利用的耕地；

②位于生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)按要求需退出的耕地；

③位于城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內(nèi)按要求需退出的耕地；

④土壤污染詳查中被嚴(yán)格管控的經(jīng)論證無法恢復(fù)治理的耕地；

⑤已納入市縣國土空間總體規(guī)劃的線性基礎(chǔ)設(shè)施占用的耕地。

2.2.2 永久基本農(nóng)田的擬調(diào)入

與上述計(jì)算羅定市永久基本農(nóng)田布局合理性指數(shù)進(jìn)行現(xiàn)狀分析的研究思路類似，在新一輪的國土空間規(guī)劃背景下，采用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法，從永久基本農(nóng)田范圍外的“三調(diào)”純耕地圖斑確定調(diào)入的永久基本農(nóng)田。初步確定調(diào)入的永久基本農(nóng)田面積為4 577.9 hm2，占優(yōu)化調(diào)整后羅定市永久基本農(nóng)田總面積的11.3%。從空間分布上看，調(diào)入的永久基本農(nóng)田主要來自于素龍街道、羅鏡鎮(zhèn)、黎少鎮(zhèn)、生江鎮(zhèn)以及連州鎮(zhèn)耕地綜合質(zhì)量好且集中連片的的耕地，而屬于中心城鎮(zhèn)的羅城街道、附城街道、雙東街道和龍灣鎮(zhèn)沒有耕地被擬定為調(diào)入的永久基本農(nóng)田（表4）?？梢园l(fā)現(xiàn)，擬調(diào)入的永久基本農(nóng)田是具有穩(wěn)定利用特性的良好水利與水土保持設(shè)施的集中連片優(yōu)質(zhì)耕地、未劃入永久基本農(nóng)田的已建和在建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田以及土地綜合整治新增加的耕地。

2.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析由表5 可知，布局優(yōu)化后羅定市的永久基本農(nóng)田總面積增加了4.8 hm2。一等地面積為14 515.1 hm2，占調(diào)整后的永久基本農(nóng)田總面積的36.0%，所占比例最大，比調(diào)整優(yōu)化前增加了7 701.5 hm2。二等地面積相較于調(diào)整優(yōu)化前也有所增加。三等地、四等地和五等地面積則均比調(diào)整優(yōu)化前減少，減少面積總和為9 922.5 hm2。這說明羅定市永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化調(diào)整方案更為優(yōu)良，對(duì)實(shí)現(xiàn)永久基本農(nóng)田的科學(xué)合理空間配置具有參考價(jià)值。

從空間分布（圖5）來看，調(diào)整后的永久基本農(nóng)田分布格局主要呈現(xiàn)中間密四周疏、東西密南北疏的布局特征?？傮w上，布局優(yōu)化后羅定市的永久基本農(nóng)田相較于調(diào)整前其空間布局合理性有所提升。也進(jìn)一步說明了經(jīng)過對(duì)永久基本農(nóng)田空間布局的調(diào)整，羅定市在確保耕地?cái)?shù)量、提升耕地質(zhì)量及優(yōu)化空間形態(tài)的同時(shí)，還從一定程度上改善了生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化了空間規(guī)劃。

3 討論

本研究以永久基本農(nóng)田內(nèi)涵為出發(fā)點(diǎn)，基于國土空間規(guī)劃編制視角，將生態(tài)要素納入永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化指標(biāo)體系中，從耕地?cái)?shù)量、耕地質(zhì)量、空間形態(tài)、空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境等5 個(gè)層面因地制宜地補(bǔ)充完善了區(qū)域永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化方法，為永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化提供了一種新思路，為完善國土空間規(guī)劃編制提供了參考。

此外，為解決連片度指標(biāo)計(jì)算復(fù)雜、耗時(shí)、工作量大的問題，本研究基于ArcGIS 軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Arcpy 庫的可獨(dú)立調(diào)用的Python 模塊（即連片度計(jì)算工具）。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)連片度的快速計(jì)算，不僅簡化了操作流程，還有效提高了工作效率。

當(dāng)然，本研究仍存在一些不足之處：一是評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定及量化。采用層次分析法進(jìn)行指標(biāo)的選擇與賦權(quán)，存在主觀性較強(qiáng)等問題。在之后的研究中可以主客觀結(jié)合采用熵權(quán)法和層次分析法對(duì)永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，以保證其客觀性與科學(xué)性。二是并未考慮到永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界和生態(tài)紅線三要素的優(yōu)先次序及重要性對(duì)永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化造成的不同結(jié)果和影響。因此，協(xié)調(diào)永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界和生態(tài)紅線之間的動(dòng)態(tài)平衡以實(shí)現(xiàn)更為合理永久基本農(nóng)田的布局是下一步研究的重點(diǎn)。

總體來說，如何把現(xiàn)有的永久基本農(nóng)田布局調(diào)整技術(shù)與信息化管理結(jié)合以實(shí)現(xiàn)永久基本農(nóng)田快速優(yōu)化布局是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

4 結(jié)論

（1）從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，羅定市的現(xiàn)狀永久基本農(nóng)田空間布局處于臨近合理的狀態(tài)，在布局優(yōu)化方面仍有較大的提升空間。耕地地塊布局合理性的評(píng)判對(duì)永久基本農(nóng)田劃定工作具有重要作用。未來可根據(jù)現(xiàn)狀耕地和永久基本農(nóng)田的布局合理性進(jìn)行永久基本農(nóng)田的調(diào)入、調(diào)出，有效推進(jìn)羅定市永久基本農(nóng)田劃定工作進(jìn)程。

（2）在“兩山”理論、大數(shù)據(jù)挖掘、信息時(shí)代和新時(shí)代國土空間規(guī)劃的背景下，本研究立足于耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體理念，綜合耕地?cái)?shù)量、耕地質(zhì)量、空間形態(tài)、空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境5 方面的要素探究羅定市永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化方法，為豐富基本農(nóng)田劃定研究提供了新的思路。同時(shí)，本研究也為全國其他的糧食主產(chǎn)區(qū)的永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化提供了借鑒及參考。另外，在指標(biāo)計(jì)算方面，利用Python 語言調(diào)用Arcpy 庫快速計(jì)算連片度，在一定程度上提高了永久基本農(nóng)田劃定的工作效率。