基于兩維圖論的縣域尺度耕地后備資源利用分區(qū)研究

周 浩 雷國(guó)平 楊雪昕 張康康

(東北大學(xué)土地管理研究所， 沈陽(yáng) 110169)

基于兩維圖論的縣域尺度耕地后備資源利用分區(qū)研究

周 浩 雷國(guó)平 楊雪昕 張康康

(東北大學(xué)土地管理研究所， 沈陽(yáng) 110169)

耕地后備資源需在區(qū)域不同的資源條件與利用方向基礎(chǔ)上，進(jìn)行針對(duì)性的差異化保護(hù)與開(kāi)發(fā)管理，以發(fā)揮資金投入的最佳效益，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。以黑龍江省為研究區(qū)，綜合考慮耕地后備資源集聚條件、資源投入意愿和資源開(kāi)發(fā)潛力，運(yùn)用空間分析和兩維圖論算法進(jìn)行縣域尺度下耕地后備資源利用分區(qū)，確定不同的調(diào)控方向。分區(qū)結(jié)果表明：兩維圖論聚類法較好實(shí)現(xiàn)了耕地后備資源利用分區(qū)之間的獨(dú)立性及分區(qū)內(nèi)部一致性；將黑龍江省分為潛力開(kāi)發(fā)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、開(kāi)發(fā)利用管控和適度開(kāi)發(fā)6個(gè)耕地后備資源利用類型區(qū)，針對(duì)不同利用類型實(shí)施差別化的保護(hù)與開(kāi)發(fā)管理戰(zhàn)略。

耕地后備資源； 分區(qū)； 兩維圖論聚類法； 縣域尺度； 黑龍江省

引言

隨著我國(guó)人口數(shù)量不斷增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，耕地被大量占用，“緊平衡”將成為我國(guó)糧食供求的長(zhǎng)期態(tài)勢(shì)[1]。為了確保我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的糧食安全，一方面要保護(hù)現(xiàn)有耕地的數(shù)量和質(zhì)量[2]，另一方面，耕地后備資源開(kāi)發(fā)是補(bǔ)充建設(shè)占用耕地的重要途徑，需要適度、適量地開(kāi)發(fā)一部分耕地后備資源，以彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)所引起的耕地面積減少[3-5]。黑龍江省是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)大省，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食生產(chǎn)具有明顯的優(yōu)勢(shì)[6]。黑龍江省耕地后備資源豐富，分布著我國(guó)26.98%的沼澤地[7]，是我國(guó)最主要的耕地補(bǔ)充來(lái)源省份。20世紀(jì)50—70年代的北大荒建設(shè)拉開(kāi)了黑龍江省耕地后備資源開(kāi)發(fā)的序幕，然而近年來(lái)該地區(qū)對(duì)濕地功能的重新認(rèn)識(shí)和保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，放慢了沼澤地墾殖為耕地的步伐，但部分地區(qū)(如大慶市周邊縣域)仍存在較大面積的可開(kāi)發(fā)鹽堿地、荒草地等耕地后備資源[1]，同時(shí)作為我國(guó)重要的能源工業(yè)基地，煤炭、石油等工礦廢棄現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，仍需科學(xué)合理地了解黑龍江省耕地后備資源狀況，并根據(jù)各區(qū)域特點(diǎn)制定差別化開(kāi)發(fā)利用目標(biāo)，從而采取更有針對(duì)性的政策，發(fā)揮資金投入的最佳效益，對(duì)國(guó)家18億畝耕地保護(hù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)及國(guó)家糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義[8]。

國(guó)內(nèi)政府及學(xué)者對(duì)耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用非常重視。政府層面上，國(guó)土資源部多次開(kāi)展各省耕地后備資源調(diào)查與評(píng)價(jià)工作，如2014年的新一輪工作部署中，主要包括可開(kāi)墾土地及可復(fù)墾采礦用地等摸底調(diào)查、補(bǔ)充開(kāi)展二調(diào)中“不穩(wěn)定耕地”調(diào)查和新增耕地的調(diào)查與評(píng)價(jià)3方面工作；近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者圍繞耕地后備資源的宜耕性調(diào)查、開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)、實(shí)現(xiàn)占補(bǔ)平衡、開(kāi)發(fā)時(shí)序和開(kāi)發(fā)組合等方面開(kāi)展了一系列研究[4,5,9-12]，研究成果豐富。但是我國(guó)耕地后備資源開(kāi)發(fā)與利用存在地域遼闊、區(qū)域差異顯著等特點(diǎn)，尤其是黑龍江省，需要在研究區(qū)域差異化的開(kāi)發(fā)與利用方向基礎(chǔ)上，明晰開(kāi)發(fā)目標(biāo)與功能定位，避免出現(xiàn)“一刀切”利用情形[13-14]，而關(guān)于耕地后備資源差別化空間開(kāi)發(fā)與管理方面研究較為匱乏。

分區(qū)一般是指根據(jù)地域分異規(guī)律和利用條件的相似性與差異性進(jìn)行區(qū)域劃分，對(duì)于耕地后備資源而言，即根據(jù)耕地后備資源綜合開(kāi)發(fā)條件的差異性進(jìn)行針對(duì)性開(kāi)發(fā)管理，為耕地后備資源科學(xué)利用提供依據(jù)，分區(qū)一般采用疊加或聚類分析進(jìn)行，其中聚類分析又稱群分析，是研究樣本或指標(biāo)分類問(wèn)題的一種多元統(tǒng)計(jì)方法。如何在現(xiàn)有分區(qū)方法基礎(chǔ)上，解決好分區(qū)中的空間連通性與行政區(qū)界完整性問(wèn)題是耕地后備資源科學(xué)分區(qū)的關(guān)鍵所在，而基于樹形結(jié)構(gòu)的兩維圖論算法能夠很好的解決以上問(wèn)題[13]。因此，本文以黑龍江省為研究區(qū)，在現(xiàn)有耕地后備資源調(diào)查評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，以縣域?yàn)閱卧\(yùn)用空間分析和兩維圖論算法進(jìn)行黑龍江省耕地后備資源利用分區(qū)，提出差別化的管理策略。

1 研究區(qū)概況

1.1 基本自然要素特征

黑龍江省地理坐標(biāo)為121°11′～135°05′ E、43°26′～53°33′ N，所轄哈爾濱等12個(gè)地級(jí)市和1個(gè)地區(qū)(大興安嶺地區(qū))，面積約4.73×107hm2。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，60%～70%的年降水量集中在農(nóng)作物生長(zhǎng)期，太陽(yáng)輻射資源比較豐富，雨熱條件可滿足一熟制農(nóng)作物需要。境內(nèi)山地、丘陵和平原相間分布，基本地形特征如圖1所示，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的集約分布和專業(yè)化利用。耕地資源豐富，耕地總量居我國(guó)首位，人均耕地面積約為我國(guó)平均水平的4倍，耕地后備資源約占我國(guó)的20%。土壤肥沃，黑土等優(yōu)質(zhì)土壤占耕地總量的67.5%。優(yōu)越的自然條件奠定了黑龍江省成為我國(guó)大糧倉(cāng)的重要地位。

圖1 黑龍江省基本地理要素及行政概況Fig.1 Basic geographical elements and administrative situation of Heilongjiang Province

1.2 耕地后備資源概況

耕地后備資源作為耕地的補(bǔ)充來(lái)源用地，其數(shù)量調(diào)查通過(guò)可開(kāi)墾土地與可復(fù)墾采礦用地的宜耕性調(diào)查與評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)。從生態(tài)、立地、氣候和區(qū)位4方面確定宜耕性評(píng)價(jià)因子，綜合考慮土地利用實(shí)際狀況，確定耕地后備資源來(lái)源用地對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)查(2015年)與最終專家評(píng)價(jià)成果的確認(rèn)，形成黑龍江省耕地后備資源評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)(圖2)，文獻(xiàn)[1]對(duì)詳細(xì)評(píng)價(jià)過(guò)程有具體闡述。

圖2 黑龍江省耕地后備資源空間數(shù)量分布特征Fig.2 Spatial and quantity distributions of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province

黑龍江省耕地后備資源評(píng)價(jià)來(lái)源用地面積共3.40×106hm2，其中可開(kāi)墾的耕地后備資源總量為1.11×106hm2，耕地后備資源分布表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域性：市域尺度上，大慶市、黑河市、綏化市和佳木斯市為耕地后備資源主要分布區(qū)域，四者占全省總面積的67.48%，其中，大慶市鹽堿地、裸地等未利用地資源豐富，地勢(shì)較為平坦，開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越，耕地后備資源數(shù)量占總面積的24.07%，七臺(tái)河市未利用較少，僅占0.66%；縣域尺度上，西南部為耕地后備資源分布熱點(diǎn)區(qū)(杜蒙縣耕地后備資源面積最大，達(dá)9.01×104hm2)，該地區(qū)耕地后備資源豐富且較為聚集，呼瑪縣以南、北安縣以北的高緯度縣域耕地后備資源面積整體偏大，但分布較為零散。三江平原地區(qū)耕地開(kāi)發(fā)程度高，部分縣域可開(kāi)墾未利用地已開(kāi)發(fā)殆盡，僅密山市和撫遠(yuǎn)縣擁有較豐富的耕地后備資源，其他縣域數(shù)量較少。黑龍江省地域遼闊，耕地后備資源區(qū)域差異顯著，需根據(jù)各縣域的耕地后備資源狀況進(jìn)行分區(qū)以實(shí)現(xiàn)資金投入的最佳效益，最終達(dá)到差別化開(kāi)發(fā)利用與管理的目的。

2 研究方法

2.1 分區(qū)思路

耕地后備資源利用需綜合考慮資源的豐盈程度及可開(kāi)發(fā)潛力，同時(shí)，作為執(zhí)行“占一補(bǔ)一”耕地保護(hù)政策的保障性來(lái)源用地，耕地后備資源利用往往需要大量工程型投資，而政府投資是其中最主要的資金來(lái)源。因此，為全面分析黑龍江省耕地后備資源的可開(kāi)發(fā)性，本文以縣域?yàn)檠芯繂卧x了資源集聚條件指數(shù)(X1)、資源開(kāi)發(fā)潛力指數(shù)(X2)和資源投入意愿指數(shù)(X3)3項(xiàng)表征耕地后備資源利用分區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以其作為分區(qū)因子，運(yùn)用空間分析和兩維圖論算法對(duì)黑龍江省耕地后備資源進(jìn)行綜合利用分區(qū)，從宏觀上對(duì)比分析黑龍江省耕地后備資源的差異性開(kāi)發(fā)特點(diǎn)。

2.2 分區(qū)指標(biāo)

2.2.1 資源集聚條件

耕地后備資源的豐盈程度及空間關(guān)聯(lián)特征綜合表征資源集聚條件。豐盈程度利用各縣域單元的耕地后備資源面積進(jìn)行定量反映；考慮到耕地后備資源作為耕地的補(bǔ)充來(lái)源用地，對(duì)其實(shí)際開(kāi)發(fā)利用需要大量的工程型投資，耕地后備資源集聚性強(qiáng)的地區(qū)常作為優(yōu)先開(kāi)發(fā)對(duì)象。通過(guò)檢驗(yàn)縣域間耕地后備資源面積的空間自相關(guān)特征(包括高-高、高-低、低-高、低-低和不顯著5種特征)反映空間關(guān)聯(lián)特征[15-16]。最終基于耕地后備資源的豐盈程度與集聚條件，構(gòu)建能綜合反映資源集聚條件X1的計(jì)算公式

X1=100[ηpmin-max+(1-η)qmin-max]

(1)

式中η、1-η——耕地后備資源集聚性條件指數(shù)p和面積q的權(quán)重系數(shù)，η取0.5

pmin-max、qmin-max——p、q經(jīng)min-max離差標(biāo)準(zhǔn)化處理后的對(duì)應(yīng)值

p為對(duì)不同關(guān)聯(lián)特征進(jìn)行二次賦值處理后的值(以上5種空間自相關(guān)特征依次賦值為4、2、2、1、3)。

2.2.2 資源開(kāi)發(fā)潛力

本文采用黑龍江省耕地后備資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)表征其開(kāi)發(fā)潛力指數(shù)(X2)，主要包括待開(kāi)發(fā)耕地后備資源(指目前尚未利用，但可以開(kāi)發(fā)為耕地的土地)和待復(fù)墾耕地后備資源(指通過(guò)采取工程或生物措施，可恢復(fù)耕種的損毀廢棄地)潛力評(píng)價(jià)。挖損塌陷破壞地、廢棄壓占破壞地、自然災(zāi)害損毀地的宜耕性由最差因素決定，本文運(yùn)用極限條件限制法進(jìn)行宜耕性評(píng)價(jià)，即如果某一指標(biāo)值低于限制指標(biāo)值，即認(rèn)定為不宜耕。

待開(kāi)發(fā)耕地后備資源評(píng)價(jià)上，由于濕潤(rùn)地區(qū)降水充足，參評(píng)因素(圖3)選取中不考慮年降水量和灌溉條件，半干旱和半濕潤(rùn)區(qū)則將灌溉條件作為參評(píng)因素，寒冷地區(qū)則需考慮熱量條件，在山地丘陵地區(qū)，坡度是明顯的限制條件，土層厚度可以不予以考慮，平原地區(qū)開(kāi)發(fā)利用較早，需將土層厚度和有機(jī)質(zhì)含量作為參評(píng)因素，低平原地區(qū)還要考慮排水狀況。最終通過(guò)宜耕性評(píng)價(jià)確定出不同縣域單元耕地增加面積。

圖3 黑龍江省待開(kāi)發(fā)耕地后備資源潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Potential evaluation index system of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province

待復(fù)墾耕地后備資源評(píng)價(jià)主要分為挖損塌陷破壞地、廢棄壓占破壞地和自然災(zāi)毀地開(kāi)發(fā)潛力評(píng)價(jià)：

(1)挖損塌陷破壞地評(píng)價(jià)

挖損地和塌陷地破壞方式相近，耕作的主要限制因素為由于挖掘塌陷引起的表層土壤流失、覆蓋或地面下陷，造成地表坡度條件惡化，導(dǎo)致土壤肥力下降甚至喪失、排水不暢、內(nèi)澇滯水和土壤遭受污染等問(wèn)題。因此，選擇損毀后地面坡度、挖掘深度、積水深度、覆土來(lái)源保障程度、水源保證程度和地下水水位6個(gè)因素評(píng)價(jià)挖損塌陷破壞地宜耕性(表1)。

表1 挖損塌陷破壞地潛力評(píng)價(jià)限制因素

(2)廢棄壓占破壞地評(píng)價(jià)

對(duì)于廢棄壓占破壞地，耕作的主要限制因素為外來(lái)堆積物長(zhǎng)期壓占土地，對(duì)原耕作層土壤造成污染甚至破壞，并造成地面的起伏不平，影響蓄水、排水。選擇堆積量、堆積物有害物質(zhì)影響、堆積地面坡度、堆積地面有效土層厚度和復(fù)墾水源保證程度5個(gè)因素(表2)作為宜耕性評(píng)價(jià)因子。

表2 廢棄壓占破壞地潛力評(píng)價(jià)限制因素

(3)自然災(zāi)毀地評(píng)價(jià)

黑龍江省自然災(zāi)害損毀地的耕作主要限制因素為由于自然災(zāi)害(如水災(zāi))引起的土層被剝蝕、砂石堆積在土地表層等，影響耕種條件，同時(shí)坡度過(guò)大容易導(dǎo)致水土流失。選擇坡度、土層剝蝕厚度、砂石堆積厚度、覆土來(lái)源保證率、水源保證率和地下水水位6個(gè)因素(表3)進(jìn)行宜耕性評(píng)價(jià)。

表3 自然災(zāi)害損毀地潛力評(píng)價(jià)限制因素

2.2.3 資源投入意愿

耕地后備資源開(kāi)發(fā)耗資巨大，需要大量的資金投入，政府投資是其中最主要的資金來(lái)源。資源投入意愿指數(shù)(X3)采用多年政府投入資金強(qiáng)度進(jìn)行表征，即單位面積資金預(yù)算總額(萬(wàn)元/km2)。

2.3 兩維圖論聚類

對(duì)區(qū)域樣本而言，通過(guò)聚類分析得到的分類結(jié)果在空間上表現(xiàn)為不同的類型區(qū)，可作為區(qū)域劃分的依據(jù)。由于耕地后備資源利用分區(qū)要求各分區(qū)內(nèi)部自然、經(jīng)濟(jì)條件具有相對(duì)一致性，又要保持空間上的連通性與行政區(qū)界的完整性，如果采用普通的聚類方法，難以使分類結(jié)果滿足分區(qū)的原則。樹形結(jié)構(gòu)是一種在科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的抽象表達(dá)和理論模型，將GIS的空間分析與圖論的樹算法相結(jié)合的兩維圖論聚類法能夠很好地解決分區(qū)聚類中的空間連通性和完整性問(wèn)題[14,17]。

圖論認(rèn)為，圖是空間上的點(diǎn)與連接這些點(diǎn)的線的集合，即G={V，E}，其中V表示點(diǎn)的集合，E表示邊的集合。分區(qū)即為對(duì)要?jiǎng)澐值膮^(qū)域?qū)ο笄笞痈罴倪^(guò)程，若分區(qū)用無(wú)向圖來(lái)表示，則V是各分區(qū)單元集合，E是各單元鄰接關(guān)系集合。分區(qū)中不僅要考慮空間鄰接性，而且要考慮各分區(qū)單元之間的內(nèi)在相似性，因此，分區(qū)需用加權(quán)連通圖來(lái)表示，即G={V，E，D}，其中D表示各點(diǎn)之間的權(quán)值，分區(qū)中運(yùn)用各分區(qū)單元間的鄰接關(guān)系來(lái)構(gòu)造鄰接矩陣E。分區(qū)即為加權(quán)連通圖G={V，E，D}的合理割集，即首先采用圖論最小樹算法求得一個(gè)最小生成樹，然后根據(jù)區(qū)內(nèi)分異小、區(qū)間分異大的原則，選擇適當(dāng)?shù)姆指钭兞恐?，將最小生成樹分割成m個(gè)子樹，即將研究區(qū)域分成m個(gè)子劃分區(qū)。利用GIS的空間分析手段與圖論的樹算法相結(jié)合的方法進(jìn)行黑龍江省耕地后備資源分區(qū)研究，具體技術(shù)路線見(jiàn)圖4。

圖4 黑龍江省耕地后備資源分區(qū)技術(shù)路線Fig.4 Technical roadmap of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province

3 結(jié)果與分析

3.1 分項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果

在ArcGIS 10.2中分別以X1、X2和X3為分類字段，運(yùn)用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)劃分(分為高、中高、中、中低和低5個(gè)級(jí)別)并繪制對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)潛力狀況圖(圖5)。

圖5 黑龍江省耕地后備資源分區(qū)分項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.5 Results of sub regional evaluation of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province

3.1.1 資源集聚條件

研究期內(nèi)，黑龍江省各縣域耕地后備資源集聚條件指數(shù)范圍為0.49～85.29，平均資源集聚條件指數(shù)為30.85，集聚條件的高值區(qū)(X1>39.35)主要分布在黑龍江省西南部、北部地區(qū)，具體包括：肇源縣、杜蒙縣、遜克縣、大慶市轄區(qū)、北安市、富?？h、德都縣、鐵力市、撫遠(yuǎn)縣、密山市、黑河市、伊春市、虎林縣和安達(dá)市14個(gè)縣域；低值區(qū)(X1<12.56)主要位于黑龍江省西北部、東南部以及中部地區(qū)，其中西北部的大興安嶺地區(qū)和東南部張廣才嶺-老爺嶺地區(qū)以山地丘陵區(qū)為主，耕作坡度條件差，而中部地區(qū)為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，土地開(kāi)發(fā)程度高，可墾殖的未利用地非常少，具體包括阿城市、賓縣、尚志市、穆棱縣、樺南縣、巴彥縣和齊齊哈爾市轄區(qū)的7個(gè)縣域。

3.1.2 資源開(kāi)發(fā)潛力

研究期內(nèi)，黑龍江省各縣域耕地后備資源開(kāi)發(fā)潛力指數(shù)范圍為0～0.86，平均開(kāi)發(fā)潛力指數(shù)為0.31，開(kāi)發(fā)潛力高值區(qū)(X2>0.39)共有26個(gè)縣域，以三江平原地區(qū)、松嫩平原西部以及南部的部分縣域和牡丹江地區(qū)為主要分布地區(qū)，其中克山縣、呼蘭縣和肇東市潛力值均超過(guò)0.80；低值區(qū)(X3<0.11)共16個(gè)縣域，以漠河縣、五大連池市和慶安縣最為典型，資源開(kāi)發(fā)潛力指數(shù)均不足0.01，低潛力區(qū)分布相對(duì)零散，耕地后備資源開(kāi)發(fā)條件差。

3.1.3 資源投入意愿

研究期內(nèi)，黑龍江省各縣域資源投入意愿指數(shù)范圍為0～34.72 萬(wàn)元/km2，其中平均資源投入意愿指數(shù)為4.69萬(wàn)元/km2，投入意愿高值區(qū)(X3>8.56萬(wàn)元/km2)多零星分布于三江平原和松嫩平原地區(qū)，包括：齊齊哈爾市轄區(qū)、蘿北縣、同江市、五大連池市、富?？h、密山市、泰來(lái)縣、饒河縣、樺川縣和綏化市10個(gè)縣域；低值區(qū)(X2<1.96萬(wàn)元/km2)基本呈現(xiàn)西北—東南走向的分布態(tài)勢(shì)，主要包括大興安嶺地區(qū)、伊春地區(qū)和張廣才嶺-老爺嶺地區(qū)的共29個(gè)縣域。

3.2 綜合分區(qū)結(jié)果

以(X1，X2，X3)作為分區(qū)因子，依次對(duì)各因子進(jìn)行Z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用兩維圖論聚類方法進(jìn)行聚類，圖論樹結(jié)果如圖6所示。根據(jù)各縣域在圖論樹中的分布，將位于同一主干上的各分支歸為同一分區(qū)，綜合黑龍江省實(shí)際狀況，分別以嫩江縣-訥河市、綏棱縣-綏化市、木蘭縣-通河縣、依蘭縣-林口縣和寶清縣-七臺(tái)河市轄區(qū)為界，將黑龍江省分割成6個(gè)區(qū)(圖7)，根據(jù)各分區(qū)的基本地理方位、地形特征以及耕地后備資源管控目標(biāo)，分別命名為：黑西北—大小興安嶺山地丘陵—潛力開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅰ區(qū))、黑西—松嫩平原、臺(tái)地—生態(tài)環(huán)境建設(shè)區(qū)(Ⅱ區(qū))、黑南—松嫩平原、臺(tái)地—重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅲ區(qū))、黑中北—小興安嶺山地丘陵—生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)(Ⅳ區(qū))、黑東南—張廣才、老爺嶺山地丘陵—開(kāi)發(fā)利用管控區(qū)(Ⅴ區(qū))和黑東北—三江、興凱平原—適度開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅵ區(qū))。對(duì)比分析黑龍江省自然特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況(表4)，Ⅰ區(qū)處于黑龍江省最北端，為大小興安嶺及其余脈區(qū)，墾殖條件差，Ⅱ區(qū)為松嫩平原西部，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出，Ⅲ區(qū)位于黑龍江南部的經(jīng)濟(jì)核心帶，氣候要素等自然條件優(yōu)越，耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用潛力高，Ⅳ區(qū)毗鄰Ⅰ區(qū)，為小興安嶺低山丘陵區(qū)，氣候條件明顯優(yōu)于Ⅰ區(qū)，Ⅴ區(qū)主要為牡丹江地區(qū)，多為山地丘陵帶，自然要素條件一般，需進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用管控，Ⅵ區(qū)是黑龍江省主要的商品糧輸出基地，該地區(qū)地勢(shì)相對(duì)平坦，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度高，分布大量的國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)，但由于長(zhǎng)期的耕地墾殖開(kāi)發(fā)，耕地后備資源數(shù)量有限，需進(jìn)行適度開(kāi)發(fā)。因此，基于空間分析與兩維圖論聚類相結(jié)合的耕地后備資源分區(qū)方法較好地達(dá)到了分區(qū)之間的獨(dú)立性及分區(qū)內(nèi)部一致性目標(biāo)。

圖6 黑龍江省耕地后備資源利用兩維圖論樹Fig.6 Two-dimensional optimal tree cluster of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province

(1)Ⅰ區(qū)(中-中低-中低)：該類型區(qū)因子的平均指數(shù)為(38.12，2.27，0.18)，在特征上表現(xiàn)為中等資源集聚條件、中等偏低的資金投入意愿和中等偏低的資源開(kāi)發(fā)潛力，共10個(gè)縣域單元。該類型區(qū)氣候要素和耕地坡度條件較差，土地利用開(kāi)發(fā)程度低。盡管該類型區(qū)耕地后備資源豐富，但政府投入強(qiáng)度低，隨著抗寒品種作物的培育研發(fā)和農(nóng)業(yè)科技水平的逐年提升，未來(lái)Ⅰ區(qū)的耕地后備資源將存在一定的開(kāi)發(fā)潛力，可作為黑龍江省耕地后備資源潛力開(kāi)發(fā)區(qū)。

圖7 黑龍江省耕地后備資源利用分區(qū)結(jié)果Fig.7 Result of utilization zoning of reserve resources for cultivated land of Heilongjiang Province

(2)Ⅱ區(qū)(中低-中-中高)：該類型區(qū)因子的平均指數(shù)為(28.55，5.73，0.39)，在特征上表現(xiàn)為中等偏低資源集聚條件、中等資金投入意愿和中等偏高的資源開(kāi)發(fā)潛力，14個(gè)縣域單元。該類型區(qū)位于松嫩平原西北部，境內(nèi)土地開(kāi)發(fā)歷史較早，是國(guó)家重要的商品糧基地之一。該類型區(qū)土質(zhì)較為松軟，以臺(tái)地、崗地分布為主，耕地坡度大，且地處半濕潤(rùn)地區(qū)，水土流失嚴(yán)重。同時(shí)，土地沙化問(wèn)題突出，其中甘南、龍江、泰來(lái)等縣的三角形地區(qū)處在土地沙化高度敏感區(qū)，濕地萎縮加劇，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)脆弱。未來(lái)該類型區(qū)耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用中，應(yīng)注重耕地后備資源的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，可將其作為黑龍江省耕地后備資源生態(tài)環(huán)境建設(shè)區(qū)。

(3)Ⅲ區(qū)(中低-中低-中)：該類型分區(qū)因子的平均指數(shù)為(29.70，3.94，0.25)，特征上表現(xiàn)為中等偏低資源集聚條件、中等偏低的資金投入意愿和中等資源開(kāi)發(fā)潛力，22個(gè)縣域單元。該類型區(qū)是黑龍江省核心經(jīng)濟(jì)帶，西部、中部位于松嫩平原境內(nèi)，是我國(guó)最大的蘇打鹽漬化土壤分布區(qū)，杜蒙、安達(dá)等地區(qū)荒草地分布較廣，該類型區(qū)已成為黑龍江省耕地后備資源的主要分布區(qū)之一。境內(nèi)分布有哈爾濱、大慶等大中型城市，工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，具備反哺農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件，農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的潛力較大。該類型區(qū)東部的部分地區(qū)為山地丘陵地帶，森林覆蓋率和林木生長(zhǎng)率均較高。未來(lái)應(yīng)將該類型區(qū)作為黑龍江省耕地后備資源的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)。

(4)Ⅳ區(qū)(中-中低-中)：該類型區(qū)因子的平均指數(shù)為(36.70，2.69，0.26)，特征上表現(xiàn)為中等資源集聚條件、中等偏低的資金投入意愿和中等資源開(kāi)發(fā)潛力，8個(gè)縣域單元。該類型區(qū)毗鄰Ⅰ區(qū)，屬小興安嶺低山丘陵地帶，但其熱量條件明顯優(yōu)于Ⅰ區(qū)。兩維圖論結(jié)果顯示，伊春市、鐵力市與Ⅰ區(qū)的遜克市、北安市連通性差，耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用異質(zhì)性明顯，Ⅳ區(qū)林業(yè)較為發(fā)達(dá)，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良。在開(kāi)發(fā)該類型區(qū)的耕地后備資源時(shí)需重點(diǎn)保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，可將其設(shè)為黑龍江省耕地后備資源生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)。

(5)Ⅴ區(qū)(中低-低-中高)：該類型區(qū)因子的平均指數(shù)為(24.71，1.42，0.41)，特征上表現(xiàn)為中等偏低的資源集聚條件、低等的資金投入意愿和中等偏高的資源開(kāi)發(fā)潛力，11個(gè)縣域單元。該類型區(qū)為張廣才-老爺嶺山地丘陵區(qū)，土壤以暗棕壤為主，一旦墾殖為耕地后，因坡度較大，抗蝕力差，水土流失現(xiàn)象十分普遍。該類型區(qū)城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)分布集中，人口壓力大，土壤污染問(wèn)題突出，耕地退化嚴(yán)重，存在大量的撂荒情形。未來(lái)在適當(dāng)弱化該類型區(qū)耕地后備資源開(kāi)發(fā)投入力度上，強(qiáng)化當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)，可將該區(qū)設(shè)為黑龍江省耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用管控區(qū)。

(6)Ⅵ區(qū)(中-中-中)：該類型區(qū)因子的平均指數(shù)為(31.68，8.11，0.36)，特征上表現(xiàn)為中等資源集聚條件、中等資金投入意愿和中等資源開(kāi)發(fā)潛力，14個(gè)縣域單元。該類型區(qū)為三江-興凱湖平原區(qū)，境內(nèi)地勢(shì)普遍較低，水資源豐富，耕作條件優(yōu)良，是我國(guó)重要的商品糧輸出基地。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著“兩江一湖”改造和“高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)”等農(nóng)田工程措施的陸續(xù)實(shí)施，政府對(duì)該地區(qū)資源投入意愿強(qiáng)烈。該類型區(qū)未利用地、濕地資源數(shù)量較多，但由于當(dāng)?shù)卣畬?duì)生態(tài)功能用地保護(hù)力度的逐漸加大，實(shí)際可墾殖的未利用地、濕地面積較少。然而該分區(qū)境內(nèi)煤炭資源豐富，是我國(guó)重要的煤炭基地，工礦廢棄現(xiàn)象十分嚴(yán)重，可復(fù)墾的歷史遺留工礦用地和采礦面積較大。未來(lái)應(yīng)適度開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)氐母睾髠滟Y源，在保護(hù)生態(tài)功能型用地面積不減少的前提下，適當(dāng)開(kāi)發(fā)未利用地資源，復(fù)墾廢棄工礦用地，保障國(guó)家糧食安全。因此，可將該類型區(qū)設(shè)為黑龍江省耕地后備資源適度開(kāi)發(fā)區(qū)。

表4 黑龍江省耕地后備資源利用分區(qū)屬性

4 討論

為了保障國(guó)家糧食安全，實(shí)現(xiàn)耕地的總量動(dòng)態(tài)平衡，執(zhí)行“占一補(bǔ)一”的耕地保護(hù)政策仍顯重要[18]。我國(guó)耕地后備資源總體呈持續(xù)減少態(tài)勢(shì)，部分地區(qū)耕地后備面積急劇下降，區(qū)位條件好、開(kāi)發(fā)成本低、生態(tài)影響小的耕地后備資源已基本開(kāi)發(fā)殆盡，同時(shí)，較大比例的耕地后備資源已植樹造林，致使可開(kāi)發(fā)部分更少。對(duì)于黑龍江省而言，可開(kāi)墾的耕地后備資源數(shù)量多，在我國(guó)處于耕地因經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)等原因被大量占用的大背景下，黑龍江省在我國(guó)糧食生產(chǎn)中的戰(zhàn)略地位更加凸顯。未來(lái)，生態(tài)文明建設(shè)對(duì)耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用的驅(qū)動(dòng)作用將加大，需加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，建立科學(xué)的耕地后備資源開(kāi)發(fā)管理機(jī)制。黑龍江省部分地區(qū)耕地后備資源位于生態(tài)脆弱帶，例如杜蒙縣，該地區(qū)存在大量的荒草地耕地后備資源，墾殖過(guò)程中如稍有不慎，將會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境遭到破壞，風(fēng)沙侵蝕嚴(yán)重。黨的十八大報(bào)告明確提出要守住“生態(tài)紅線”，將生態(tài)文明建設(shè)提升到一個(gè)新的高度。未來(lái)社會(huì)對(duì)耕地后備資源開(kāi)發(fā)中的生態(tài)安全的關(guān)注度會(huì)持續(xù)上升，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能將會(huì)得到進(jìn)一步的認(rèn)可和強(qiáng)化。耕地后備資源利用分區(qū)中，需將生態(tài)文明建設(shè)納入其中，本文將黑龍江省分為潛力開(kāi)發(fā)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、開(kāi)發(fā)利用管控和適度開(kāi)發(fā)6個(gè)耕地后備資源利用類型區(qū)，而非單純耕地后備資源開(kāi)發(fā)與利用；同時(shí)需加大科技投入，提升補(bǔ)充耕地質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)真正的耕地“占補(bǔ)平衡”戰(zhàn)略目標(biāo)，提高補(bǔ)充耕地的質(zhì)量等級(jí)，探索更加合理的跨區(qū)域補(bǔ)充耕地機(jī)制和占補(bǔ)平衡指標(biāo)市場(chǎng)化交易機(jī)制；耕地后備資源開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)耗資巨大的工程，需要有大量資金保障，政府投資是一項(xiàng)重要的資金來(lái)源，但財(cái)政資金畢竟有限，應(yīng)針對(duì)具體的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，按照市場(chǎng)規(guī)律，在開(kāi)發(fā)利用建設(shè)及經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，吸引社會(huì)資本投入，采用市場(chǎng)機(jī)制充分調(diào)動(dòng)社會(huì)各界參與的積極性，吸引社會(huì)資本，完善耕地后備資源開(kāi)發(fā)利益分配機(jī)制。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，黑龍江省乃至我國(guó)普遍存在耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用無(wú)序與混亂的特點(diǎn)。隨著新常態(tài)概念的提出，未來(lái)耕地后備資源需轉(zhuǎn)變其開(kāi)發(fā)利用模式，提高利用效率和生態(tài)價(jià)值，以保障國(guó)家糧食安全，因此對(duì)耕地后備資源差別化的空間開(kāi)發(fā)與管理方面研究顯得尤為重要。為保證耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用中各類型分區(qū)的內(nèi)部自然、經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)一致性，并確?？臻g上的連通性與行政區(qū)界的完整性，本文在現(xiàn)有耕地后備資源調(diào)查評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，以縣域?yàn)檠芯繂卧?，定義了資源集聚條件、資源開(kāi)發(fā)潛力和資源投入意愿3項(xiàng)表征耕地后備資源利用分區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將其作為分區(qū)因子，運(yùn)用空間分析和兩維圖論算法，最終將黑龍江省分為黑西北—大小興安嶺山地丘陵—潛力開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅰ區(qū))、黑西—松嫩平原、臺(tái)地—生態(tài)環(huán)境建設(shè)區(qū)(Ⅱ區(qū))、黑南—松嫩平原、臺(tái)地—潛力開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅲ區(qū))、黑中北—小興安嶺山地丘陵—生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)(Ⅳ區(qū))、黑東南—張廣才、老爺嶺山地丘陵區(qū)—開(kāi)發(fā)利用管控區(qū)(Ⅴ區(qū))和黑東北—三江、興凱平原—適度開(kāi)發(fā)區(qū)(Ⅵ區(qū))6個(gè)耕地后備資源利用類型區(qū)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該方法較好地做到了耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用分區(qū)之間的獨(dú)立性及分區(qū)內(nèi)部一致性。本文首次運(yùn)用兩維圖論法進(jìn)行耕地后備資源分區(qū)，將為黑龍江省乃至我國(guó)耕地后備資源開(kāi)發(fā)利用與管理提供決策支持。

1 周浩, 雷國(guó)平, 路昌, 等. 黑龍江省耕地后備資源宜耕性評(píng)價(jià)與空間分異特征研究[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2016, 37(5): 840-847. ZHOU Hao, LEI Guoping, LU Chang, et al. Suitability assessment of arable land reserve and its spatial differentiation in Heilongjiang Province[J]. Research of Agricultural Modernization, 2016, 37(5): 840-847. (in Chinese)

2 張甘霖, 吳運(yùn)金, 趙玉國(guó). 基于SOTER的中國(guó)耕地后備資源自然質(zhì)量適宜性評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(4): 1-8. ZHANG Ganlin, WU Yunjin, ZHAO Yuguo. Physical suitability evaluation of reserve resources of cultivated land in China based on SOTER[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(4): 1-8. (in Chinese)

3 關(guān)小克, 張鳳榮, 李樂(lè), 等. 北京市耕地后備資源開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(12): 304-310. GUAN Xiaoke, ZHANG Fengrong, LI Le, et al. Suitability evaluation of reserve resources of cultivated land development in Beijing[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(12): 304-310. (in Chinese)

4 肖林林, 楊小喚, 陳思旭, 等. 江南四省耕地后備資源調(diào)查與評(píng)價(jià)[J]. 資源科學(xué), 2015, 37(10): 2030-2038. XIAO Linlin, YANG Xiaohuan, CHEN Sixu, et al. Suitability assessment of reserve cultivated land resources south of the Yangtze River[J]. Resources Science, 2015, 37(10): 2030-2038. (in Chinese)

5 高星, 吳克寧, 鄖文聚, 等. 縣域耕地后備資源與規(guī)劃期內(nèi)數(shù)量質(zhì)量并重的占補(bǔ)平衡分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(12): 213-219. GAO Xing, WU Kening, YUN Wenju, et al. Analysis on county based reserved resource for cultivated land and quality-quantity requisition-compensation balance in planning period[J]. Transactions of the CSAE, 2015, 31(12): 213-219. (in Chinese)

6 杜國(guó)明, 劉彥隨, 劉閣. 黑龍江省近30年來(lái)糧食生產(chǎn)變化及增產(chǎn)因素分析[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2014, 35(5): 519-524. DU Guoming, LIU Yansui, LIU Ge. The analysis of changes in grain production and driving factors in Heilongjiang Province recent 30 years[J]. Research of Agricultural Modernization, 2014, 35(5): 519-524. (in Chinese)

7 易玲, 張?jiān)鱿? 汪瀟, 等. 近30年中國(guó)主要耕地后備資源的時(shí)空變化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2013, 29(6): 1-12. YI Ling, ZHANG Zengxiang, WANG Xiao, et al. Spatial-temporal change of major reserve resources of cultivated land in China in recent 30 years[J]. Transactions of the CSAE, 2013, 29(6): 1-12. (in Chinese)

8 王亞坤, 周生路, 張紅富, 等. 江蘇省域耕地后備資源潛力空間分布與開(kāi)發(fā)組合研究[J]. 土壤, 2010, 42(3): 492-496. WANG Yakun, ZHOU Shenglu, ZHANG Hongfu, et al. Spatial distribution and exploitation combination of potentiality of cultivated land reserve resources in Jiangsu Province[J]. Soils, 2010, 42(3): 492-496. (in Chinese)

9 嚴(yán)長(zhǎng)清, 袁林旺, 李滿春. 江蘇省耕地后備資源的空間分異及開(kāi)發(fā)時(shí)序模型研究[J]. 地理與地理信息科學(xué), 2005, 21(2): 58-61,73. YAN Changqing, YUAN Linwang, LI Manchun. Study on space differential of reserving cultivatable land resources in Jiangsu Province and the model of exploiting priority scheduling[J]. Geography and Geo-Information Science, 2005, 21(2): 58-61,73. (in Chinese)

10 張世全, 王家耀, 潘元慶. 基于遙感和GIS技術(shù)的河南省黃河灘區(qū)耕地后備資源調(diào)查研究[J]. 地域研究與開(kāi)發(fā), 2008, 27(6): 120-123. ZHANG Shiquan, WANG Jiayao, PAN Yuanqing. Researches of the Yellow River farm land reserve resources in Henan Province based on remote rensing and GIS technology[J]. Areal Research and Development, 2008, 27(6): 120-123. (in Chinese)

11 王瀟, 汪景寬, 李雙異, 等. 遼北低山丘陵區(qū)耕地后備資源評(píng)價(jià)體系的初步研究[J]. 中國(guó)人口資源與環(huán)境, 2010, 20(3): 112-114. WANG Xiao, WANG Jingkuan, LI Shuangyi, et al. Establishment of evaluation system of reserved resources for cultivated land in the north hilly areas of Liaoning Province[J]. China Population Resources and Environment, 2010, 20(3): 112-114. (in Chinese)

12 劉康, 陳偉, 吳群. 沿海灘涂耕地后備資源開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià): 以江蘇省鹽城市城市為例[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2014, 35(4): 430-436. LIU Kang, CHEN Wei, WU Qun. Suitability of reserved coastal mudflat for land development: a case study in Yancheng, Jiangsu Province[J]. Research of Agricultural Modernization, 2014, 35(4): 430-436. (in Chinese)

13 黃海霞, 胡月明. 基于兩維圖論聚類法的耕地后備資源開(kāi)發(fā)組合分析：以陽(yáng)山縣為例[J]. 經(jīng)濟(jì)地理, 2013, 33(4): 139-143. HUANG Haixia, HU Yueming. Reserving cultivatable land resources exploitation combination based on two-dimensional graph theory clustering method in Yangshan County[J]. Economic Geography, 2013, 33(4): 139-143. (in Chinese)

14 楊永俠, 施彥如, 孫婷, 等. 基于空間聚類的西藏耕地后備資源開(kāi)發(fā)組合模型[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2016, 47(4): 239-247.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160432&flag=1.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.032. YANG Yongxia, SHI Yanru, SUN Ting, et al. Spatial clustering-based model of exploitation combination for reserved cultivated land resources in Tibet[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(4): 239-247. (in Chinese)

15 陳麗, 郝晉珉, 艾東, 等. 黃淮海平原糧食均衡增產(chǎn)潛力及空間分異[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(2): 288-297. CHEN Li, HAO Jinmin, AI Dong, et al. Balanced yield increasing potential of grain and its spatial differentiation in Huang-Huai-Hai Plain[J]. Transactions of the CSAE, 2015, 31(2): 288-297. (in Chinese)

16 谷建立, 張海濤, 陳家贏, 等. 基于DEM的縣域土地利用空間自相關(guān)格局分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(23): 216-224. GU Jianli, ZHANG Haitao, CHEN Jiaying, et al. Analysis of land use spatial autocorrelation patterns based on DEM data[J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(23): 216-224. (in Chinese)

17 陳永剛, 湯孟平, 楊春菊, 等. 天然毛竹林競(jìng)爭(zhēng)空間關(guān)系分析[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 39(7): 726-735. CHEN Yonggang, TANG Mengping, YANG Chunju, et al. Spatial analysis of competition in naturalPhyllostachyseduliscommunity[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2015, 39(7): 726-735. (in Chinese)

18 張超, 喬敏, 鄖文聚, 等. 耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合監(jiān)管體系研究[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2017, 48(1): 1-6. http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170101&flag=1.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.001. ZHANG Chao, QIAO Min, YUN Wenju, et al. Trinity comprehensive regulatory system about quantity, quality and ecology of cultivated land[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(1): 1-6. (in Chinese)

Utilization Zoning of Reserve Resources for Cultivated Land Based on Two-dimensional Graph Theory Clustering Method at County Scale

ZHOU Hao LEI Guoping YANG Xuexin ZHANG Kangkang

(LandManagementInstitute,NortheasternUniversity,Shenyang110169,China)

The reserve resources for cultivated land should be targeted to differentiated protection and development management on the basis of different resource conditions and utilization direction, so as to realize the best benefit of capital investment, and then achieve the ultimate goal of coordinated development in research area. Heilongjiang Province was the main grain production area and the most important agriculture province in China. Its grain production and agriculture had obvious advantages. Heilongjiang Province owned large area of reserve resources for cultivated land, which was the most important province in farmland supplement. Taking Heilongjiang Province as the research area, the conditions of resource reserve, resource investment and resource development potential were considered. The spatial analysis and two-dimensional graph theory clustering method were used to study the land use zoning and determine the direction of regulation. The results showed that the two-dimensional graph theory clustering method can achieve the goal of ensuring the independence of the reserve land use resources and the internal consistency of the zoning. Heilongjiang Province was divided into potential development zone, ecological environment construction zone, key development zone, ecological environment protection zone, development and utilization of control zone and the appropriate development zone, all the six partitions results were serving for the Heilongjiang Province reserve resources for cultivated land. And then different development management strategies were adopted for different zone types, and management strategy was formulated. The research can provide decision support for the development and utilization of reserve resources for cultivated land in Heilongjiang Province.

reserve resources for cultivated land; partition; two-dimensional graph theory clustering method; county scale; Heilongjiang Province

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.06.015

2017-04-11

2017-04-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41671520)和黑龍江省國(guó)土資源科研項(xiàng)目(黑國(guó)土科研201414)

周浩(1990—)，男，博士生，主要從事土地利用與規(guī)劃研究，E-mail: zhouhao7404@163.com

雷國(guó)平(1963—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土地利用規(guī)劃與土地管理研究，E-mail: guopinglei@126.com

F301.2

A

1000-1298(2017)06-0116-09