基于兩種方法結(jié)果差異的市域耕地綜合整理潛力分區(qū)研究

陳文波，劉 欣，郭 松

(1．南昌市景觀與環(huán)境重點實驗室，江西 南昌 330045;2．江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 景觀與環(huán)境生態(tài)研究中心，江西 南昌 330045)

耕地整理是土地整理的一個重要組成部分，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段，解決土地利用問題的必然選擇［1］?？茖W(xué)合理地確定耕地整理潛力，對安排耕地整理的先后順序，科學(xué)劃定耕地整理區(qū)域和選擇耕地整理項目，促進(jìn)區(qū)域土地資源的可持續(xù)發(fā)展都具有非常重要的意義 。耕地整理潛力內(nèi)涵隨國家和區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、自然條件、社會需求情況的不同而不同。早期研究中耕地的整理潛力僅僅是指單一的數(shù)量潛力，如我國2002年國土資源部發(fā)布的《縣級土地開發(fā)整理規(guī)劃編制要點》對耕地整理的潛力定義，盡管該定義中有提高耕地質(zhì)量的表述，但指導(dǎo)實踐的測算方法僅給出了新增耕地系數(shù)和新增耕地面積測算方法，導(dǎo)致耕地整理中存在重耕地數(shù)量輕耕地質(zhì)量、缺乏生態(tài)保護(hù)觀念等問題［3］。近年來，許多學(xué)者注意到，耕地整理潛力的實現(xiàn)不但與耕地地塊自身潛力大小有關(guān)，而且與整理資金保障程度、區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施情況、政府和農(nóng)民整理意愿等社會經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)，諸多學(xué)者對耕地整理多因素綜合潛力評價進(jìn)行了研究［4-5］，研究的重點集中在耕地整理潛力的綜合評價指標(biāo)體系與評價方法上［5］。

耕地整理潛力評價與分區(qū)是市級土地整治規(guī)劃的重要內(nèi)容，對于科學(xué)合理安排耕地整理的時序，確定耕地整理重點區(qū)域與項目，保障市域耕地總量動態(tài)平衡具有重要意義。目前，盡管國內(nèi)外對耕地整理綜合潛力進(jìn)行了大量研究，但是對耕地整理綜合潛力的內(nèi)涵、評價指標(biāo)體系、評價方法等一系列問題尚未達(dá)成一致意見。導(dǎo)致對同一區(qū)域采用不同潛力評價指標(biāo)體系與方法，評價結(jié)果都大相徑庭，潛力估算的科學(xué)性有待提高［6］。本文提出了一種基于兩種方法比較，根據(jù)分區(qū)結(jié)果差異，分析耕地整理綜合潛力的主要因素，進(jìn)行逐步細(xì)化的耕地整理綜合潛力分區(qū)方法，即首先選用兩種數(shù)學(xué)方法，通過構(gòu)建耕地整理潛力分區(qū)指標(biāo)體系以縣為單元進(jìn)行初步分區(qū)，找出兩種方法的分區(qū)差異，其次對于差異縣以鄉(xiāng)為單元根據(jù)主導(dǎo)因素進(jìn)行細(xì)分，通過綜合分析，確定耕地整理綜合潛力的最終分區(qū)，明確各分區(qū)的土地利用特點，對進(jìn)一步完善耕地整理綜合潛力分區(qū)的理論與方法具有借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)上饒市位于江西省東北部，長江中游南岸，轄12縣(市、區(qū))，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°13′—118°26′，北緯27°34′—29°34′。地貌基本以丘陵為主，東南北三面環(huán)山，西面是鄱陽湖，主要河流信江、饒河自東向西最終匯聚在鄱陽湖。屬于典型的亞熱帶氣候，年均氣溫都在16～18℃，全年的降水量達(dá)到了1 700 mm。通過對近幾年上饒市各產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長數(shù)據(jù)來看，全市的主要經(jīng)濟(jì)形式是以工業(yè)為主，同時，近年來農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有多元化的趨勢。

上饒市土壤類型多種多樣。第二次土壤普查數(shù)據(jù)顯示，上饒市的土壤種類多樣，以山地草甸土、草甸土(新積土)、黃棕壤、山地黃紅壤、山地黃壤、紅壤、石灰土、紫色土、炭質(zhì)土、水稻土、潮土等11種。根據(jù)2012年上饒市土地變更調(diào)查，上饒市全市面積為227．37 hm2，其中耕地面積為45．82萬hm2，占總面積的20%。在耕地中，水田的比重最大(77．62%)，其次為旱地(21．90%)，水澆地比重最小(0．48%)。根據(jù)《上饒市土地整治規(guī)劃(2010—2015年)》的任務(wù)要求，“十二五”期間土地整治主要目標(biāo)是:全市建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田15．87萬hm2，整治后基本農(nóng)田質(zhì)量平均提高2個等級;規(guī)劃期間，全市土地整治補(bǔ)充耕地19 664 hm2，其中農(nóng)用地整理補(bǔ)充3 200 hm2，農(nóng)村建設(shè)用地整理補(bǔ)充耕地130 hm2，土地復(fù)墾補(bǔ)充耕地923 hm2，宜耕后備土地資源開發(fā)補(bǔ)充耕地15 411 hm2。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2．1 數(shù)據(jù)來源

本文所涉及到的數(shù)據(jù)主要是從以下幾方面資料中獲取:1)土地利用現(xiàn)狀圖(1:25萬，2012年變更)，本文在計算耕地田塊數(shù)量時，是以上饒市土地利用現(xiàn)狀圖中的每個耕地的圖斑來作為耕地田塊;2)2013年上饒市社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒:與耕地整理綜合潛力評價與分區(qū)相關(guān)的人口與社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，如各個縣(市、區(qū))如人口、田塊有效灌溉面積、糧食單產(chǎn)、行業(yè)結(jié)構(gòu)等從統(tǒng)計年鑒中獲得;3)上饒市土地變更調(diào)查與遙感監(jiān)測分析報告(2012年):涵蓋了2012年底上饒市以及上饒市各個縣(市、區(qū))的各個地類面積及其變化情況，各個縣(市、區(qū))相關(guān)指標(biāo)值如坡度25°以下農(nóng)用地面積、田間道路通達(dá)、耕地的面積等主要從報告中獲取;4)上饒市農(nóng)用地分等定級資料:獲得各縣市(區(qū))耕地的質(zhì)量等級以及中低產(chǎn)田的面積等數(shù)據(jù)。5)其他數(shù)據(jù):如群眾接受度，主要是通過問卷調(diào)查，通過問卷數(shù)據(jù)整理得出的。研究中向各縣市區(qū)發(fā)放調(diào)查問卷100份，回收100份，問卷有效率100%。

2．2 研究方法

在確定了耕地整理綜合潛力分區(qū)的評價指標(biāo)體系后，本文采用綜合加權(quán)評價法與模糊綜合判斷法兩種方法進(jìn)行耕地整理綜合潛力計算并初步分區(qū)，找出兩種方法的分區(qū)差異。其次對于差異縣以鄉(xiāng)為單元根據(jù)耕地整理潛力的專業(yè)知識進(jìn)行細(xì)分，通過綜合分析，確定耕地整理綜合潛力的最終分區(qū)。

模糊綜合判斷法是一種基于模糊數(shù)學(xué)模型建立的綜合評價方法，其基本原理是先確定評價指標(biāo)集合評價集，再確定各個評價指標(biāo)的權(quán)重和對應(yīng)隸屬度向量，從而獲得模糊判斷矩陣。最后對模糊判斷矩陣進(jìn)行模糊運算并歸一化處理，得到模糊綜合評價，根據(jù)最大隸屬原則確定評價等級［7］。其基本過程根據(jù)所構(gòu)建的指標(biāo)體系中各指標(biāo)值，建立單因素評價矩陣，即因子集U和評語集合V的模糊矩陣R，也叫單因素評價矩陣。通過構(gòu)建因素集、評語集和評價矩陣，構(gòu)建綜合評價數(shù)學(xué)模型。4)評價指標(biāo)隸屬度的計算。根據(jù)各指標(biāo)隸屬度矩陣，建立耕地整理潛力評價模型 B=A×R，并進(jìn)行模糊運算。最后，根據(jù)最大隸屬原則確定評價等級。

綜合評價法目前在生態(tài)環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量綜合評價等領(lǐng)域運用的比較廣泛，并且是一種較為成熟的評價方法。它通過建立評價指標(biāo)體系與確定權(quán)重，對各個評價指標(biāo)逐層逐項的加權(quán)評分，計算出該區(qū)域耕地整理潛力的綜合分值，再根據(jù)分?jǐn)?shù)高低進(jìn)行潛力分區(qū)［8］。其基本過程是1)建立評價的指標(biāo)體系;2)對指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理;3)計算各指標(biāo)的權(quán)重;4)指標(biāo)數(shù)據(jù)的匯總分析處理，算出綜合分值;5)利用綜合分值進(jìn)行排序，得出結(jié)論。

3 結(jié)果與分析

3．1 影響因子與權(quán)重確定

盡管目前對耕地整理潛力還沒有統(tǒng)一定義，但是人們對其內(nèi)涵進(jìn)行過深入探討，取得了比較一致的意見。耕地整理主要針對的是項目區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過對項目區(qū)內(nèi)的交通用地、水利用地及未利用地進(jìn)行整理，以達(dá)到增加耕地面積、提高糧食產(chǎn)量、改善生態(tài)環(huán)境和降低生產(chǎn)成本的目的［9］。耕地整理潛力實質(zhì)上就是提高耕地生產(chǎn)力、增加耕地面積、改善生態(tài)環(huán)境的綜合潛力。因此，耕地整理潛力評價應(yīng)該包括增加耕地面積的潛力、提高耕地生產(chǎn)潛力、改善生態(tài)環(huán)境潛力和降低生產(chǎn)成本的潛力。近年來，許多學(xué)者注意到，耕地整理潛力的實現(xiàn)不但與耕地地塊自身潛力大小有關(guān)，而且與整理資金保障程度、區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施情況、政府和農(nóng)民整理意愿等社會經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)。

綜合考慮上饒市的以上因素，以區(qū)域性、綜合性、主導(dǎo)型等為選擇影響因子的原則，最終從擴(kuò)展可利用空間潛力、提高生產(chǎn)能力潛力，降低生產(chǎn)成本潛力和整理的實現(xiàn)潛力等4個方面，邀請土地、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等專家7人通過特爾菲法進(jìn)行篩選與權(quán)重確定，最終確定了14個評價指標(biāo)，建立適合上饒市耕地整理綜合潛力分區(qū)的評價指標(biāo)體系，計算了指標(biāo)值(表1，表2)。

表中，B11為溝渠、道路、林網(wǎng)、田坎、零星地物面積之和/農(nóng)用地總面積×100，B12為耕地面積/土地總面積×100，B13為坡度25°以下耕地面積/耕地總面積×100;B21為評價單元內(nèi)有效灌溉面積/耕地總面積×100，B22用農(nóng)村道路密度表達(dá)，B23表達(dá)為0．5×早稻單產(chǎn)潛力+0．5×晚稻單產(chǎn)潛力，B24為中低等地面積/耕地總面積×100;B31表達(dá)為田塊個數(shù)/耕地總面積，B32表達(dá)為田塊個數(shù)/實際經(jīng)營的農(nóng)戶數(shù);B41表達(dá)為調(diào)查區(qū)相鄰行政村之間的公路條數(shù)/調(diào)查區(qū)行政村的個數(shù)，B42根據(jù)緩沖區(qū)分析，根據(jù)距離水源遠(yuǎn)近賦分，B43可用人均耕地面積表達(dá)，B44為表達(dá)為農(nóng)村勞動力/整理前耕地面積，B45表達(dá)為接受的群眾人數(shù)/總?cè)罕娙藬?shù)×100。

表1 耕地整理綜合潛力評價指標(biāo)表Tab．1 Intergrated potential evaluation indices of consolidation

表2 上饒市各分區(qū)單元2012年指標(biāo)值Tab．2 Values of evaluation indices in 2012 of Shangrao city

3．2 分區(qū)過程分析

本文結(jié)合上饒市的實際情況，按照行政區(qū)界線進(jìn)行劃分評價單元。首先采用兩種方法，以各縣區(qū)為評價單元進(jìn)行耕地整理綜合潛力分區(qū)，得出初步分區(qū)結(jié)果。然后對比分區(qū)結(jié)果，選擇存在差異的縣區(qū)，再以存在差異縣區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評價單元，根據(jù)專業(yè)知識進(jìn)行細(xì)分，得出最后的分區(qū)結(jié)果。

3．2．1 模糊綜合判斷法潛力分級 首先，對耕地整理綜合潛力指標(biāo)采用最大值標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行無量綱化處理，確定因素集。量化處理后的指標(biāo)將處于［0，1］。其次，確定各個指標(biāo)量化值的隸屬度，采用評價單元分值數(shù)軸法和專家經(jīng)驗與調(diào)查結(jié)合法［10］確定各耕地整理綜合潛力等級標(biāo)準(zhǔn)值(評判集，表3)。

表3 耕地整理潛力評價指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)Tab．3 Classification standard of evaluation

隸屬函數(shù)是用來定量描述評價因子對耕地整理潛力評價等級隸屬程度的函數(shù)。常用的隸屬函數(shù)大致有降半矩形分布、降半正態(tài)分布、降半梯形分布等幾種方式［7］。本文選用降半梯形分布隸屬函數(shù)。綜合判斷矩陣計算結(jié)果如下表所示。

表4 各縣(市、區(qū))模糊綜合評判法評價結(jié)果Tab．4 Results of fuzzy evaluation

3．2．2 綜合加權(quán)法潛力分級 將各評價單元中14個指標(biāo)值及各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，可以算出各個評價單元的綜合分值及其排序，即得出評價結(jié)果，評價結(jié)果如下表所示:

表5 各縣(市、區(qū))綜合加權(quán)法綜合分值Tab．5 Results of comprehensive evaluation method

由表5分析可知，0．491、0．379是兩個較明顯的分界點，通過分界點可以把綜合評價分值分成3個區(qū)間，并可將其劃分為3個潛力級別，即小于0．379為第3潛力級;在0．379和0．491之間的為第2潛力級;大于0．491為第1潛力級。通過按照數(shù)軸法進(jìn)行分段，可以體現(xiàn)出其分布的特征，而且分布也較均勻，比較合理(表5)。

3．2．2 最終分區(qū)方案的確定將兩種方法所得出的分區(qū)結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以看出通過兩種方法對上饒市耕地整理綜合潛力級別的劃分存在的差異很小，只有弋陽縣的潛力分級不同。假設(shè)耕地整理潛力綜合分區(qū)的結(jié)果是客觀的，不會因評價方法的不同而不同，造成評價結(jié)果的不同是由于評價單元本身的內(nèi)部差異形成的，即評價單元內(nèi)部差異過大而導(dǎo)致的。為了能夠使得對上饒市耕地整理潛力分級結(jié)果更加的準(zhǔn)確，將對存在差異性的評價單元進(jìn)一步細(xì)分。

兩種方法的差異在于弋陽縣。通過對弋陽縣基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源分析以及結(jié)合指標(biāo)的計算公式可以得出弋陽縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主導(dǎo)性指標(biāo)溝渠、道路、林網(wǎng)、田坎、零星地物整理系數(shù)(B11)和田塊集中度(B32)的指標(biāo)值。根據(jù)弋陽縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)主導(dǎo)因素指標(biāo)值分析得出弋陽縣的圭峰鎮(zhèn)、漆工鎮(zhèn)、中畈鄉(xiāng)、港口鎮(zhèn)、朱坑鎮(zhèn)、灣里鄉(xiāng)、葛溪鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的零星地物較多，田坎、溝渠、道路相互交錯，所占的面積較大，田塊相對來說比較集中(B11＞5%，B32＜5塊/戶);南巖鎮(zhèn)、曹溪鎮(zhèn)、清湖鄉(xiāng)、疊山鎮(zhèn)和三縣嶺綜合墾殖場、旭光鎮(zhèn)、弋江鎮(zhèn)、花亭鎮(zhèn)和樟樹墩鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的零星地物、田坎、溝渠、道路等可整理成耕地的面積較少，田塊集中度也不高，相對來說較分散(B11＜3%，B32＞10塊/戶)。以各縣鎮(zhèn)為分區(qū)單元，進(jìn)行主導(dǎo)因素指標(biāo)值計算，結(jié)合地理、土地、農(nóng)業(yè)等專業(yè)知識，通過對弋陽縣基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析，將圭峰鎮(zhèn)、漆工鎮(zhèn)、中畈鄉(xiāng)、港口鎮(zhèn)、朱坑鎮(zhèn)、灣里鄉(xiāng)和葛溪鄉(xiāng)歸為一級潛力區(qū);南巖鎮(zhèn)、曹溪鎮(zhèn)、清湖鄉(xiāng)、疊山鎮(zhèn)、三縣嶺綜合墾殖場、旭光鎮(zhèn)、弋江鎮(zhèn)、花亭鎮(zhèn)和樟樹墩鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)歸為二級潛力區(qū)。

對上饒市56個已經(jīng)實施完畢的2010—2012年國家投資土地整治項目為樣點，采用上述評價指標(biāo)體系進(jìn)行評價，對分區(qū)成果進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，56個項目中，23個項目區(qū)評價結(jié)果為1級，有22個分布在1級潛力區(qū)，1個分布在2級潛力區(qū);25個項目區(qū)評價結(jié)果為2級，有23個分布在2級潛力區(qū)，2個分布在3級潛力區(qū);8個項目區(qū)評價結(jié)果為3級，有8個分布在3級潛力區(qū)。說明，分區(qū)結(jié)果是客觀的，較好地反應(yīng)了分區(qū)單元的綜合潛力共性與差異。最終分區(qū)方案見圖2。

圖2 上饒市耕地整理綜合潛力分區(qū)Fig．2 Zones of cosonlidation potential in Shangrao city

4 結(jié)論與討論

耕地整理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。耕地整理潛力的最終實現(xiàn)不但與耕地整理數(shù)量潛力有關(guān)，還與資金來源、政府與民眾意愿、生態(tài)風(fēng)險等多種因素有關(guān)。市域耕地整理綜合潛力評價與分區(qū)是市級土地整理規(guī)劃的重要內(nèi)容，雖然有不少學(xué)者對耕地整理綜合潛力評價與分區(qū)進(jìn)行了初步探討，但由于考慮的角度與目標(biāo)不同，評價指標(biāo)體系、分區(qū)方法等差異很大，且對評價指標(biāo)體系、分區(qū)方法的適用性缺乏必要研究，導(dǎo)致即使對同一地區(qū)進(jìn)行耕地整理綜合潛力評價與分區(qū)不同學(xué)者的研究結(jié)論差異都很大，降低了成果的科學(xué)性。就分區(qū)單元而言，一般從不打破行政界線的角度出發(fā)可以選取縣或鄉(xiāng)為單元，以縣為單元的優(yōu)點是資料容易獲取，數(shù)據(jù)量少，易于計算與分析，缺點是分區(qū)成果較粗，不能體現(xiàn)分區(qū)的微觀差異;以鄉(xiāng)為單元的優(yōu)點是更能體現(xiàn)分區(qū)的微觀差異，缺點是資料不容易獲取，數(shù)據(jù)可靠性不強(qiáng)且數(shù)據(jù)量大不易于分析，因此分區(qū)結(jié)果的科學(xué)性不一定更強(qiáng)。就分區(qū)方法而言，耕地整理綜合潛力分區(qū)是一項實踐性很強(qiáng)的工作，忽略了人類感性知識的運用而完全依賴數(shù)學(xué)方法分區(qū)，分區(qū)結(jié)果往往難以解釋。

本文從耕地整理綜合潛力的內(nèi)涵出發(fā)，從擴(kuò)展可利用空間潛力、提高生產(chǎn)能力潛力、降低生產(chǎn)成本潛力和整理的實現(xiàn)潛力等4個方面構(gòu)建了14個評價指標(biāo)的耕地整理綜合潛力評價指標(biāo)體系。首先以縣為分區(qū)單元，采用兩種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行初步分區(qū)，其次對差異單元按主導(dǎo)因素原則以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元進(jìn)一步劃分，分析影響耕地整理綜合潛力的主導(dǎo)因素，進(jìn)行最終分區(qū)，將上饒市耕地整理綜合潛力分為3個潛力區(qū)，研究結(jié)果可為上饒市耕地整理的順利實施提供科學(xué)依據(jù)。研究提出的基于兩種方法比較的逐步細(xì)分的分區(qū)思路可以為耕地整理潛力綜合分區(qū)理論與方法起到重要的補(bǔ)充作用。

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