基于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)和局部空間自相關(guān)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田劃定

楊建宇 杜貞容 杜振博 黃婧瑤 趙 龍 朱德海

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035)

基于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)和局部空間自相關(guān)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田劃定

楊建宇1,2杜貞容1,2杜振博1黃婧瑤1趙 龍1朱德海1,2

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是優(yōu)化農(nóng)田空間布局，改善耕地基礎(chǔ)設(shè)施，提高耕地質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力的重要舉措。而科學(xué)合理地劃定建設(shè)區(qū)域是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。以河南省焦作市為例，構(gòu)建了耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，并通過(guò)層次分析法對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)。再結(jié)合理想點(diǎn)逼近法和局部空間自相關(guān)分析對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)及時(shí)序提出了方案。研究結(jié)果表明：焦作市耕地整體質(zhì)量較好，且在空間分布上體現(xiàn)出了較強(qiáng)的正相關(guān)性；利用局部空間自相關(guān)分析可將耕地分為4個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域。

耕地質(zhì)量； 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田； 理想點(diǎn)逼近法； 局部空間自相關(guān)

引言

中國(guó)是一個(gè)人多地少、人均耕地占有量低的國(guó)家，而隨著工業(yè)化、城市化的快速推進(jìn)，我國(guó)耕地將承載越來(lái)越大的壓力。因此，如何進(jìn)行耕地保護(hù)，保證中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展一直是政府十分重視的問(wèn)題。為確保耕地?cái)?shù)量及質(zhì)量，2011年頒布的《中華人民共和國(guó)第十二個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展五年規(guī)劃綱要》明確提出要大規(guī)模建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，其中定義的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田是指一定時(shí)期內(nèi)，通過(guò)農(nóng)村土地整治形成的集中連片、設(shè)施配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強(qiáng)、與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)方式相適應(yīng)的基本農(nóng)田[1]。因此高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，對(duì)提高耕地綜合生產(chǎn)能力、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、保障糧食安全具有重要意義，是中國(guó)耕地保護(hù)、保障糧食安全的重點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田劃定方法的研究主要是從耕地自然條件、立地條件、經(jīng)濟(jì)效益等方面入手，確定耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)[2-4]，利用熵權(quán)法[5-6]或?qū)哟畏治龇╗7-9]等進(jìn)行賦權(quán)從而獲得耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，采取綜合評(píng)分的方法對(duì)耕地進(jìn)行分值從高到低的排列從而確定高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)范圍和時(shí)序。另一方面，從耕地的空間分布以及建設(shè)時(shí)序考慮出發(fā)，部分學(xué)者在綜合評(píng)價(jià)耕地質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提出了利用理想點(diǎn)逼近法[10-11]、四象限法[12-13]等方法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)地塊的篩選以及建設(shè)分區(qū)和時(shí)序的合理安排。但上述研究中在確定評(píng)價(jià)體系時(shí)沒(méi)有考慮到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田定義中對(duì)耕地高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的要求，且對(duì)耕地空間分布模式考慮不足。

為彌補(bǔ)上述研究的不足，本文以河南省焦作市為例，在對(duì)耕地進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)引入綜合土體利用系數(shù)這一指標(biāo)以反映耕地潛在產(chǎn)量水平，并利用層次分析法對(duì)各指標(biāo)權(quán)重賦權(quán)。在此基礎(chǔ)上利用理想點(diǎn)逼近法和局部空間自相關(guān)分析實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量、規(guī)模和空間分布的耦合，以期為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的劃定提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

焦作市地處河南省西北部，北依太行與山西省搭界，南臨黃河與鄭州、洛陽(yáng)相望，東與新鄉(xiāng)接壤，西與濟(jì)源毗鄰；位于35°10′～35°21′N(xiāo)、113°4′～113°26′E，市域東西長(zhǎng)約102.05 km，南北寬約75.43 km，面積4 001 km2。根據(jù)焦作市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)，耕地面積為195 339 hm2，約占全市土地總面積的48.82%，其中旱地為14 322.02 hm2，水澆地為177 961.92 hm2，水田為3 055.01 hm2。焦作市雖然耕地面積較大，但人均耕地僅為0.05 hm2，低于河南省人均耕地水平，是典型的人多地少區(qū)域。另外，由于地理?xiàng)l件的限制和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，焦作市耕地總面積逐年減少，不能滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，成為重要的社會(huì)問(wèn)題。因此，對(duì)于焦作市這樣地貌比較復(fù)雜的區(qū)域，不應(yīng)采用全國(guó)一刀切的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)該市實(shí)際情況劃定高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：①2010年焦作市耕地分等定級(jí)成果數(shù)據(jù)，主要獲取自然等指數(shù)、綜合土地利用系數(shù)以及耕地?cái)?shù)量和分布情況。②焦作市2015年統(tǒng)計(jì)年鑒及相關(guān)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料，提取涉及的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。③焦作市土地利用現(xiàn)狀和線狀地物圖，主要用來(lái)計(jì)算耕地圖斑與城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村居民區(qū)和主干道的距離。

對(duì)收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行以下預(yù)處理：檢查數(shù)據(jù)來(lái)源，與相關(guān)部門(mén)核實(shí)數(shù)據(jù)可靠性，確保計(jì)量單位統(tǒng)一、規(guī)范，進(jìn)行資料梳理；所有圖件資料通過(guò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，地圖投影及坐標(biāo)校正，統(tǒng)一為ArcGIS格式，坐標(biāo)系采用1980西安平面坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，圖件數(shù)據(jù)涵蓋整個(gè)研究區(qū)域。分析軟件選用ArcGIS 10.2以及GeoDa 1.6.7。

2 研究方法

2.1 耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1.1 評(píng)價(jià)單元與指標(biāo)體系

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的對(duì)象包括原有基本農(nóng)田和新劃定的基本農(nóng)田[1]，為充分考慮兩種類(lèi)型，結(jié)合實(shí)際情況，以焦作市2013年耕地分等定級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的耕地圖斑作為評(píng)價(jià)基本單元，最終確定45 909個(gè)評(píng)價(jià)單元。

為客觀科學(xué)反映耕地的實(shí)際質(zhì)量水平，根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的定義并參考《河南省農(nóng)用地分等成果完善技術(shù)報(bào)告》中所確立的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，同時(shí)考慮到評(píng)價(jià)指標(biāo)的可操作性和可推廣性，從土壤理化性質(zhì)、立地條件及基礎(chǔ)設(shè)施、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耕作便捷度和發(fā)展穩(wěn)定性等方面反映耕地綜合質(zhì)量水平[14-15](表1)。由于耕地自然等指數(shù)可以綜合準(zhǔn)確地反映土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度和表層土壤質(zhì)地等理化性質(zhì)，以及面坡度、巖石露頭度以及灌溉保證率等耕作條件和基礎(chǔ)設(shè)施條件，綜合土地利用系數(shù)可以反映耕地的潛在產(chǎn)量水平，所以選取耕地自然等指數(shù)和綜合土地利用系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)以保證被劃入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的耕地的自然質(zhì)量及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。綜合土地利用系數(shù)計(jì)算公式為

(1)

式中Yij——各行政村(樣點(diǎn))的標(biāo)準(zhǔn)糧實(shí)際產(chǎn)量Yj,max——指標(biāo)區(qū)內(nèi)最大標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量

耕作便捷度主要通過(guò)耕地與主干道以及農(nóng)村居民點(diǎn)的距離來(lái)反映其差異性[16-17]；對(duì)于發(fā)展穩(wěn)定性，主要考慮到耕地與城鎮(zhèn)建設(shè)用地的距離，距離越小穩(wěn)定性越差[18]。由于數(shù)據(jù)缺失，暫無(wú)法全方位考慮生態(tài)狀況、耕地抗災(zāi)能力等指標(biāo)。

表1 焦作市耕地綜合評(píng)價(jià)體系

2.1.2 層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

層次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)是一種系統(tǒng)分析法，它為分析由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題提供了簡(jiǎn)便而實(shí)用的決策方法[19]。本文首先通過(guò)建立準(zhǔn)則層比較矩陣，確定準(zhǔn)則層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重，然后建立指標(biāo)層比較矩陣，確定指標(biāo)層相對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重，最后確定指標(biāo)層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。

根據(jù)以上步驟，確定的縣域高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重見(jiàn)表2，各比較矩陣均通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，得到的權(quán)重可直接用于耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)。

表2 耕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.2 理想點(diǎn)逼近法

本文采用理想點(diǎn)逼近法進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)檢測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)解、最劣解的距離來(lái)進(jìn)行排序，若評(píng)價(jià)對(duì)象最靠近最優(yōu)解同時(shí)又最遠(yuǎn)離最劣解，則為最好，否則為最差[20]。

設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)n個(gè)，被評(píng)價(jià)的耕地單元m個(gè)，rij表示第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)圖斑的指標(biāo)值，rij,min表示最小指標(biāo)值，rij,max表示最大指標(biāo)值。則具體計(jì)算步驟如下：

歸一化處理

(2)

計(jì)算各耕地圖斑與最優(yōu)方案及最劣方案的距離

(3)

(4)

計(jì)算各耕地圖斑與最優(yōu)方案的接近程度

(5)

式中0≤ci≤1，ci越接近1，表示該圖斑與最優(yōu)方案越接近，即ci較大的耕地圖斑質(zhì)量較優(yōu)。

2.3 局部空間自相關(guān)分析

2.3.1 確定空間權(quán)重

空間權(quán)重是進(jìn)行空間自相關(guān)分析的前提和基礎(chǔ)。目前確定空間權(quán)重矩陣的方法主要有基于鄰接關(guān)系和基于距離關(guān)系2種。出于對(duì)局部空間自相關(guān)系數(shù)穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)誤差的考慮，通過(guò)對(duì)比不同確定空間權(quán)重矩陣方法所獲得的全局Moran’sI指數(shù)的直方圖和信度間隔，得到k=9時(shí)的K最近點(diǎn)權(quán)重(K-nearest)方法獲得的直方圖比較集中，且信度間隔變異較小，受空間屬性值的影響也較小[21]，因此本文利用K-nearest方法確定空間權(quán)重。

2.3.2 局部空間自相關(guān)

任何事物之間存在相關(guān)性是絕對(duì)的，相近事物的相關(guān)性要高于相遠(yuǎn)事物，而空間自相關(guān)分析是探索地理實(shí)體之間相關(guān)性(空間自相關(guān))的重要工具和手段。耕地作為地理實(shí)體，其在空間上也必然存在一定的分布規(guī)律，從探索耕地質(zhì)量空間分布特征的角度出發(fā)，揭示耕地質(zhì)量或數(shù)量在空間上的聚集性或離散型特征，能有效地契合基本農(nóng)田建設(shè)中更注重集中連片性開(kāi)發(fā)與建設(shè)的要旨。

本文采用局部空間自相關(guān)指數(shù)來(lái)表征耕地質(zhì)量空間分布上的關(guān)聯(lián)特性，其表達(dá)式為

(6)

其中

(7)

結(jié)合局部空間自相關(guān)指數(shù)與Moran散點(diǎn)圖，將空間格局可視化[22]。Moran散點(diǎn)圖分為4個(gè)象限，分別代表4種不同的關(guān)聯(lián)類(lèi)型，其中第1、3象限為正相關(guān)類(lèi)型，分別用HH與LL表達(dá)，第2、4象限為負(fù)相關(guān)類(lèi)型，分別用HL與LH表達(dá)。

3 結(jié)果與分析

3.1 理想點(diǎn)逼近法計(jì)算結(jié)果與分析

圖1為利用層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重后再利用理想點(diǎn)逼近法獲得的耕地綜合質(zhì)量空間分布圖。從空間分布來(lái)看，全市耕地連片性較好，僅在北部地區(qū)出現(xiàn)了耕地圖斑較為破碎的現(xiàn)象，這與該地區(qū)的地形地貌關(guān)系密切。質(zhì)量較優(yōu)的耕地分布較為集中，多在東南部的武陟縣，東部的修武縣，南部的溫縣，以及沁陽(yáng)市和博愛(ài)縣的東南部?？傮w而言，市域中部、東部及南部是農(nóng)業(yè)發(fā)展相對(duì)集中區(qū)域，地勢(shì)較為平坦，耕作基礎(chǔ)設(shè)施條件較好，臨近沁河，灌溉條件優(yōu)越；同時(shí)，東部地區(qū)行政村轄區(qū)較小，村莊與耕地分布相對(duì)集中，農(nóng)戶(hù)耕作距離較短，更有利于耕作便利程度的提高；另外，該地區(qū)交通發(fā)達(dá)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件較好。北部是丘陵地區(qū)，區(qū)域內(nèi)耕地多來(lái)源于對(duì)坡地和林地的開(kāi)墾，耕作自然狀況相對(duì)較差，土地利用類(lèi)型以旱地為主；同時(shí)，該區(qū)域行政村轄區(qū)較大，村莊與耕地分布相對(duì)零散，加之受地形地貌影響，農(nóng)戶(hù)耕作距離較遠(yuǎn)，雖然交通也比較便利，但其距離城鎮(zhèn)發(fā)達(dá)地區(qū)較近，發(fā)展穩(wěn)定性較差。

圖1 基于層次分析法的理想點(diǎn)逼近法所得的耕地綜合質(zhì)量空間分布Fig.1 Spatial distribution of comprehensive land quality by TOPSIS based on AHP

3.2 局部空間自相關(guān)結(jié)果與分析

全市局部空間自相關(guān)指數(shù)為0.979 8，該市耕地質(zhì)量在空間分布上表現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)性。屬于正相關(guān)類(lèi)型HH與LL的面積分別為93 246.41 hm2與27 211.67 hm2，累計(jì)占耕地總面積的61.665%；還有4.02 hm2和59.71 hm2分別屬于負(fù)相關(guān)類(lèi)型中的LH和HL型，兩者累計(jì)占0.034%；另有74 817.14 hm2耕地沒(méi)有顯著自相關(guān)特征，占耕地總面積的38.301%。因此正相關(guān)類(lèi)型占主導(dǎo)地位(表3)。

表3 焦作市耕地局部空間自相關(guān)類(lèi)型

從空間分布上來(lái)看，HH型耕地大多分布在焦作市的中部、東部和南部，與高分值耕地空間分布格局基本一致。HH 型區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量普遍較高，局部區(qū)域之間空間正相關(guān)性強(qiáng)烈，整體空間連通性較好，覆蓋范圍較廣；LL型耕地多處在焦作市的西部和北部，在其他各縣也都有零散的分布。LL型區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量普遍較低，空間覆蓋范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)不如HH型集中；LH型及HL型耕地分布比較零散，其中HL型在全市零星分布，一般與HH型和HL型相鄰，而LH型大多分布在HH型周?chē)?，與其有著較好的空間連片性(圖2)。

圖2 焦作市耕地質(zhì)量空間關(guān)聯(lián)聚集圖Fig.2 Spatial correlation of cultivated land quality in Jiaozuo City

將局部空間自相關(guān)類(lèi)型劃分結(jié)果同耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果進(jìn)行疊加對(duì)比，得到表4。從數(shù)量上反映，有47 251.49 hm2的1級(jí)耕地與耕地質(zhì)量局部空間自相關(guān)HH 型保持了空間一致性，占到全縣1級(jí)耕地總面積的99.72%，僅0.28%的一級(jí)耕地落入無(wú)顯著特征型；市域范圍內(nèi)，分別有45 994.92、59.71 hm2的2級(jí)耕地與HH、HL型保持了較好的一致性，兩者分別占到全縣2級(jí)耕地總面積的55.36%、0.07%，另有44.57%的2級(jí)耕地落入無(wú)顯著特征型區(qū)域；市域內(nèi)無(wú)3、4、5級(jí)耕地落入HH和HL型，其中3級(jí)耕地有29.67%、70.32%分別落入LL型、無(wú)顯著特征型區(qū)域，面積分別為15 888.70、37 659.34 hm2，有極少數(shù)落入LH型，為4.02 hm2；4級(jí)耕地主要落入了LL型，面積為9 339.76 hm2，占到了全市4級(jí)耕地面積的99.99%，另有極少部分落入無(wú)顯著特征型區(qū)域；5級(jí)耕地與4級(jí)類(lèi)似，全部落入LL型，面積為1 983.20 hm2(表4)。

表4 焦作市耕地質(zhì)量級(jí)別與自相關(guān)類(lèi)型對(duì)比

總體而言，絕大部分優(yōu)質(zhì)耕地與HH型保持了較好的空間一致性，而大部分劣質(zhì)耕地則落入LL型區(qū)域；耕地質(zhì)量的局部空間自相關(guān)結(jié)果與耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。同時(shí)，由于局部空間自相關(guān)考慮了耕地質(zhì)量在空間上的分布特征或聚集性規(guī)律，耕地質(zhì)量屬性與空間屬性保持了較好的統(tǒng)一，可為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和空間依據(jù)。

3.3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域劃定

根據(jù)局部空間自相關(guān)分析的結(jié)果，將焦作市耕地分為優(yōu)先劃定區(qū)、適宜調(diào)入?yún)^(qū)、后備調(diào)控區(qū)和縮減退出區(qū)(圖3)。各建設(shè)分區(qū)耕地面積與整治時(shí)序見(jiàn)表5。

圖3 焦作市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)圖Fig.3 Zoning map of well-facilitied capital farmland in Jiaozuo City

3.3.1 優(yōu)先劃定區(qū)

優(yōu)先劃定區(qū)耕地綜合質(zhì)量得分在0.70～0.90之間，局部空間自相關(guān)類(lèi)型為HH型。該類(lèi)型耕地面積比例較大，且空間上聚集性顯著，主要集中分布于研究區(qū)中部、東部和南部。該區(qū)域耕地規(guī)整、連片性好，利于大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)和集中管理，基礎(chǔ)設(shè)施完善，多位于農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的區(qū)域，區(qū)位條件好，且耕地自然質(zhì)量等級(jí)較高，呈現(xiàn)聚集分布，耕地產(chǎn)能高，土地整治難度小。另外，這些區(qū)域?yàn)楹恿骶蹍R處，土壤肥沃，地勢(shì)較低平，交通便利，是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的理想?yún)^(qū)域。因此應(yīng)優(yōu)先劃入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域，嚴(yán)格禁止非農(nóng)建設(shè)，在最短的時(shí)間內(nèi)建設(shè)成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，保障糧食安全。

3.3.2 適宜調(diào)入?yún)^(qū)

適宜調(diào)入?yún)^(qū)耕地綜合質(zhì)量得分在0.70～0.82之間，局部空間自相關(guān)類(lèi)型為L(zhǎng)H型和無(wú)顯著特征型。這類(lèi)耕地質(zhì)量較高，但與優(yōu)先劃定區(qū)耕地相比整體稍低。該區(qū)域內(nèi)的無(wú)顯著特征型耕地大多分布在HH型周?chē)?，與其保持了良好的連片性，因此可以作為適宜調(diào)入的耕地，在優(yōu)先開(kāi)發(fā)優(yōu)先劃定區(qū)的基礎(chǔ)上，與優(yōu)先劃定區(qū)形成集中連片式開(kāi)發(fā)建設(shè)，夯實(shí)耕地質(zhì)量在空間分布上所表現(xiàn)出的高-高關(guān)聯(lián)特性，進(jìn)一步提高優(yōu)質(zhì)耕地的空間聚集規(guī)模。

3.3.3 后備調(diào)控區(qū)

后備調(diào)控區(qū)耕地綜合質(zhì)量得分在0.52～0.70之間，局部空間自相關(guān)類(lèi)型為HL型和無(wú)顯著特征型。該區(qū)域內(nèi)屬于無(wú)顯著特征型的耕地綜合質(zhì)量偏低，且該區(qū)域耕地與優(yōu)先劃定區(qū)耕地連片性較差，多處在適宜調(diào)入?yún)^(qū)和縮減退出區(qū)之間，土地整治難度大，需要投入更多的人力、物力和財(cái)力，在建設(shè)時(shí)序安排上應(yīng)該靠后，可在完成對(duì)優(yōu)先劃定區(qū)和適宜調(diào)入?yún)^(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)后，綜合考慮財(cái)政支持和實(shí)際需要等進(jìn)行建設(shè)。

3.3.4 縮減退出區(qū)

縮減退出區(qū)耕地綜合質(zhì)量得分在0.25～0.52之間，局部空間自相關(guān)類(lèi)型為L(zhǎng)L型。從空間分布上來(lái)看，該區(qū)域耕地大多分布于北部的山區(qū)。受地形地貌的影響，該地區(qū)耕地較為破碎，理化性質(zhì)、立地條件以及基礎(chǔ)設(shè)施都較差。因此該區(qū)域土地整治投入大，不適宜建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，可作為耕地后備資源開(kāi)發(fā)整治。

表5 焦作市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)及整治措施

4 結(jié)論

按照國(guó)家對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域的基本要求，構(gòu)建了耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并利用層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。再利用理想點(diǎn)逼近法對(duì)耕地進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析。最后根據(jù)局部空間自相關(guān)分析的結(jié)果劃定了研究區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)域與建設(shè)時(shí)序安排。得到以下結(jié)論：

(1)焦作市耕地質(zhì)量在空間分布上體現(xiàn)出了較強(qiáng)的正相關(guān)性，屬于正相關(guān)的耕地面積達(dá)到了耕地總面積的61.665%。另外，全市耕地質(zhì)量局部空間自相關(guān)結(jié)果與耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果保持了較好的空間一致性，99.72%的1級(jí)耕地落入HH 型區(qū)域，而100%的5級(jí)耕地落入LL型區(qū)域，較為有效地實(shí)現(xiàn)了耕地質(zhì)量屬性與空間屬性的統(tǒng)一。

(2)根據(jù)局部空間自相關(guān)結(jié)果將全市劃分為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先劃定區(qū)、適宜調(diào)入?yún)^(qū)、后備調(diào)控區(qū)和縮減退出區(qū)，分別占到全縣耕地總面積的47.74%、19.05%、19.28%和13.93%。根據(jù)不同空間自相關(guān)類(lèi)型的特征，提出了相應(yīng)整治措施和建設(shè)時(shí)序安排。耕地?cái)?shù)量、耕地質(zhì)量與空間聚集特性三者之間的關(guān)系在分區(qū)方案實(shí)現(xiàn)了較好的統(tǒng)一，為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)提供了切實(shí)可行的依據(jù)。

1 TD/T 1003—2012 高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].2012.

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Well-facilitied Capital Farmland Assignment Based on Land Quality Evaluation and LISA

YANG Jianyu1,2DU Zhenrong1,2DU Zhenbo1HUANG Jingyao1ZHAO Long1ZHU Dehai1,2

(1.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China2.KeyLaboratoryforAgriculturalLandQuality,MonitoringandControl,MinistryofLandandResources,Beijing100035,China)

Well-facilitied capital farmland construction is an important measure to optimize the farmland spatial layout and improve the farmland infrastructure, and it also plays an important role in guaranteeing national food safety and modern agriculture development. Moreover, it could help to increase the cultivated land quality and productive capacity. Scientific and reasonable zoning of the construction area is an essential step of the construction itself. Therefore, taking Jiaozuo City, Henan Province as an example, the comprehensive quality evaluation system of cultivated land was built, and then the weight of each evaluation index was calculated by means of analytic hierarchy process (AHP). Then through coupling with technique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) and local indicators of spatial association (LISA), some suggestions for construction of well-facilitied capital farmland zoning and timing sequence were put forward. The result showed that the overall quality of cultivated land in Jiaozuo City was good and it showed a strong positive correlation in spatial distribution. The area of cultivated land belonging to positive correlation reached 61.665% of the total cultivated land area. Besides, cultivated land quality attributes and spatial attributes were uniform. Using local indicators of spatial association, cultivated land can be divided into four well-facilitied capital farmland construction areas. According to the characteristics of different spatial autocorrelation types, the corresponding remedial measures and construction timing were put forward. With comprehensive consideration of the cultivated land in all kinds of properties, the research can provide basis for construction of well-facilitied capital farmland planning.

farmland quality; well-facilitied capital farmland; TOPSIS; LISA

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.06.014

2016-11-04

2017-01-09

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201511010-06)

楊建宇(1974—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事3S技術(shù)及其土地應(yīng)用研究，E-mail： ycjyyang@cau.edu.cn

F301.21

A

1000-1298(2017)06-0109-07