高标准基本农田建设时序与模式

马立军+郭凤玉

摘要:从高标准基本农田建设的内涵和特征出发,提出高标准基本农田建设融数量､质量､生态为一体的评价体系,探讨县域高标准基本农田时空配置和建设模式｡并以全国基本农田保护示范区——卢龙县进行实证研究,确定了卢龙县高标准基本农田建设的时序与模式｡

关键词:高标准基本农田建设;时序;模式;卢龙县

中图分类号:S28;F301.2文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2661-05

Time Sequence and Mode Partition of Constructing High-standard Prime Farmland

MA Li-juna,GUO Feng-yub

(a. School of Land Resources; b. Institute of Urban and Rural Construction, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, Hebei, China)

Abstract: A high standard farmland construction using quantity, quality, ecology as a whole of the evaluation system was set to study spatial configuration and construction mode of the high-standard prime farmland. Taking Lulong county as empirical study, the timing and pattern of the high standard of constructing prime farmland was determined.

Key words:high-standard prime farmland construction; time sequence; construction model; Lulong county

基金项目:河北农业大学非生命学科与新兴学科科研发展基金项目(Fs20090201);河北省科技计划项目(11237109D)

高标准基本农田建设不同于一般的土地整治项目,其建设目的､内涵与手段都发生了变化,因此要综合考虑自然禀赋､基础设施和立地条件等多方面影响,进行高标准基本农田建设模式的研究｡目前,对区域耕地整治或基本农田保护的研究主要以农用地分等定级等成果为基础[1],以GIS和数学模型等为手段,进行基本农田保护区及整备区的科学划定､以数量质量为目标的布局调整优化､保护与建设模式等的研究[2],微观尺度上对基本农田建设的研究包括土地平整､农田道路通达性､集中连片度等的评价以及建设内容与优先度､基本农田的整治区域､模式的划分与时空配置等研究[3]｡为此,以河北省卢龙县为例,研究高标准基本农田的建设条件评价方法,并对高标准基本农田建设进行合理模式选择,旨在为区域高标准基本农田建设规划与实践提供科学依据｡

1研究区域与数据来源

1.1研究区概况

河北省卢龙县位于东经118°45′54＂-119°08′06＂,北纬39°43′00＂-40°08′42＂,东西宽28 km,南北长47 km,地处河北省东部､秦皇岛市西部,东与抚宁县相连,北部以长城与青龙满族自治县分界,西部分别与迁安市､滦县隔青龙河､滦河相望,南部接壤昌黎县｡县城地处卢龙县域中西部,距离秦皇岛市区82 km,向西距北京市225 km,西南距离天津市165 km,地理位置显著｡卢龙县南部为山麓平原区,中部为丘陵区,北部为低山区｡丘陵区面积最大,占全县总面积的71.63%;低山区面积最小,占全县总面积的10.43%;山麓平原区占全县总面积的17.94%｡其中低山区山峦重叠,沟壑纵横,水土流失严重,地表多为岩石分化残积物或小块裸岩,耕地较少且零星分散,是林业发展的重点地区;丘陵区在全县分布较广,地势起伏,水土流失严重,生态环境稳定性较差,对下游地区产生洪涝灾害,同时是全县粮食增产潜力较大的地区;平原区属于山洪淤积平原,是县域水肥条件较好的农业高产区｡

1.2数据来源

数据来源有2011年卢龙县土地利用变更调查数据库､卢龙县DEM高程数据､卢龙县地形图､《卢龙县土地利用总体规划(2010-2020年)》相关图件,卢龙县土壤图､卢龙县农用地分等及耕地质量等级成果补充等｡

2建设布局规划方法

2.1评价单元的确定

高标准基本农田建设评价中需要划定基本评价单元,评价单元是指能反映一致或相对一致的地貌类型､土壤条件､土地类型及其利用现状等特征,具有内部属性特征一致性的地块｡地块是计算机数据管理的基本单元,一个地块对应空间数据库的一条记录,因此可以将地块作为基本评价单元,为高标准基本农田建设评价体系奠定基础｡

2.2高标准基本农田建设时序安排

2.2.1评价指标体系建立根据高标准基本农田建设的特征,遵循评价指标的选取原则,建立高标准基本农田建设评价指标体系,包括基本农田自然禀赋､基础设施与施工条件和立地条件三大方面12个评价指标[4,5](表1)｡

2.2.2评价指标的分级标准根据高标准基本农田建设的标准,结合上述评价指标赋值研究方法,并借鉴农用地分等体系中的赋值标准,采用经验法和专家咨询法确定高标准基本农田评价指标分级赋值标准,其中数值型评价因子采用[0,1]的标准化处理赋值,阈值型评价因子则按照具体分级赋值标准[6,7],具体见表2｡

2.2.3评价指标权重的方法确定采用熵权法确定各指标权重,熵权法原理是:某项指标的值变异程度越大,信息熵越小,即提供的信息量越大,相应权重越大,反之权重越小｡最终权重通过上述方法依次确定评价体系指标层的权重如表3所示｡

2.2.4建立条件综合排序评价单元组成决策对象集A={a1,a2,a3,...,an},其中ai为决策对象,n为评价单元的总数目,根据高标准基本农田建设影响指标体系,确定决策指标F={f1,f2,f3,…,fm},其中fj为决策指标,m为评价指标总个数,xij为决策对象ai在决策指标fj的取值,xij组成决策矩阵:

X=(xij)nm=x11 x12 … x1mx21 x22 … x2m…xn1 xn1 … xnm(1)

高标准基本农田建设指标体系的决策指标综合权重表示为:

W={w1,w2,…,wm}(2)

决策矩阵X乘以权重就转化为规范化的决策矩阵R,其中ri={ai1,ai2,ai3,…,aim}为欧氏空间里的一个决策点,R表示为:

R=(rij)nm=r11 r12 … r1mr21 r22 … r2m …rn1 rn1 … rnm(3)

理想点是研究中某一指标在理想状态下的取值,分为理想点和反理想点｡本研究中用Ml表示理想点,M2表示反理想点,由于指标类型不同,理想点和反理想点的定义也不同:评价指标属于正相关时,理想点为矩阵R列向量的最大值,反理想点为最小值;评价指标属于负相关时,理想点为矩阵R列向量的最小值,反理想点为最大值｡由矩阵R运算得到:理想点向量Ml={p1,p2,p3,…,pm},反理想点向量M2={q1,q2,q3,…,qm}｡

计算评价单元指标值到理想点Ml和评价单元指标值到反理想点M2的距离,其中第i个评价单元(i=1,2,…,n)到Ml和M2两点的距离分别用S+i和S-i表示:

S+i=(4)

S-i=(5)

S+i值越小说明评价单元距离理想点越近,综合评价分值越大;S-i值越小说明评价单元距离反理想点越近,综合评价分值越小｡

Ti=(6)

根据Ti值的大小对高标准基本农田建设评价单元进行排序,其中Ti值越大,说明进行高标准基本农田建设的各项条件越好,应优先进行建设;相反Ti值越小,说明进行高标准基本农田建设的各项条件越差,应在经济社会发展到一定阶段再进行建设｡根据以上方法,按照综合排序对县域基本农田综合分值进行分级,采用自然断点法,确定高标准基本农田建设时序为近､中､远3个时期,即基本具备､稍加改造､全面整治类型区[8-11]｡

2.3高标准基本农田建设模式分类

高标准基本农田建设是一种系统建设工程,包括土地平整工程､灌溉与排水工程､田间道路工程､农田防护与生态环境保护工程以及其他工程总共5个工程内容｡划分建设模式主要考虑各个区域所存在的建设工程可改造和消除的各种高标准基本农田限制因素[12],因此本研究从基本农田的基础设施与施工条件5项指标进行评价｡分析限制因素组合类型,首先需要定义主要限制因素与其限制程度｡由于农作物生长取决于对其周围最适生长环境的满足程度,本文采用因素得分标识｡满足程度小的则是影响农作物生长的主要限制因素,也是影响基本农田生产能力发挥的主要原因｡满足程度最小的为第一限制因素,即高限制因素,次之为中等限制因素,满足程度最高的为低限制因素｡如坡度分值≤60分时,必须进行坡耕地整治;灌溉保证率为无灌溉条件,即分值为40分已严重影响农作物的产量｡而坡度在2°以下的极缓坡､灌溉充分满足､排设施水健全､农田防护林与路网密度分值为100分的基本农田对农作物生长基本无限制[13]｡将得分为100分的因素也归为低限制因素,是因为因素得分只是一种相对高低,尽管其得分为100分,但并不表示该因素对作物生长的限制作用为0,绝对无限制的因素是不存在的｡将剩余得分区间的视为中等限制因素,然后采用用“高､中､低”进行组合,以高限制因素为主要限制因素,最终汇总出组合类型[14]见表4｡

本研究确定的基本农田建设模式重点考虑限制因素性质对基本农田建设模式分区的影响[15,16]｡组合类型的划分原则为:

1)优先考虑高限制因素个数和单元评价综合分值大小对基本农田建设难易程度的影响｡根据前文分析结果,组合类型中含有的高限制因素个数越多,基本农田综合分值越小,即基本农田综合质量越差,受技术､成本和时间制约,基本农田建设的难度也就越大｡

2)从具体限制因素看,克服和改造坡度的难度最大,工程类型也最为复杂,尽管可以通过修筑梯田等改变坡度,但是需要长时间才可以实现,同时还要更多地考虑水土保持和环境生态方面的影响,需要大量工程以及资金的投入,难度相对较大,因此将组合类型中坡度因素限制级为高的组合类型划为类型I,另外当坡度因素限制为中同时其他因素为中或者低限制级时的组合也划入这一类｡

3)农田水利建设是基本农田建设的重要内容,也是提升基本农田质量､提高粮食产量的重要环节｡因此,将灌溉因素或排水因素的限制级为高的组合划入类型区II,灌溉因素或排水因素的限制级为中,同时其他因素为低的组合同样划为类型区II;当有灌溉排水和田间道路､防护林指标同时为高或中时,优先考虑基本农田水利设施的建设[17]｡

4)田间道路与农田防护林的建设主要是提高基本农田的区位､便利条件以及生态环境的质量,因此将只有田间道路或农田防护林条件限制等级为高的组合划入类型区III,同时5个因素的限制等级全为低的组合类型划为类型区III[18]｡

基于上述因素组合类型,这5种限制因素理论上应是243种不同水平组合的类型｡其中类型I为97种,类型区II为102种,类型III为44种(表5)｡

3卢龙县高标准基本农田建设时序与模式研究结果

高标准基本农田建设中既要考虑时序的安排,同时还要考虑建设模式的限制,通过基本农田时序的研究可以科学掌握基本农田建设在时空上的配置,而通过建设模式评价可以科学分析影响高标准基本农田建设的限制性工程因素,根据前文分别确定的卢龙县高标准基本农田时序和模式研究结果,通过ArcGIS将上述两个研究结果进行叠加分析,得出卢龙县不同时序安排上的建设模式(图1)｡

高标准基本农田近期建设规模为11 306.24 hm2,在近期建设区域内模式I类型区为484.65 hm2､模式II为7 773.55 hm2,模式III为3 048.04 hm2,近期建设区域内主要以模式II为主,符合高标准基本农田建设时序安排的原则｡其中在近期建设模式I内,潘庄镇面积最大为211.99 hm2,,其他乡镇分布较少或者没有该建设类型;在近期建设模式II内潘庄镇､燕河营镇､木井乡面积均超过1 000 hm2;近期建设模式III内陈官屯乡与燕河营镇面积较高,分别为1 260.79 hm2和1 039.04 hm2,其他乡镇分布较少｡

高标准基本农田中期建设规模为6 468.57 hm2,在中期建设区域内模式I类型区较少,仅为219.66 hm2､模式II为2 451.85 hm2,模式III为3 797.06 hm2,中期建设区域内以主要以模式II和III为主｡其中在中期建设模式I内,仅有刘田各庄镇与双望镇分布该模式类型;在中期建设模式II类型区内双望镇､印庄乡乡､陈官屯乡分布较多,下寨乡､潘庄镇､卢龙镇分布较少均小于100 hm2;中期建设模式III内潘庄镇面积最高,为1 151.83 hm2,其次为印庄乡和双望镇均超过800 hm2｡

高标准基本农田远期建设规模为11 047.43 hm2,在远期建设区域内主要以模式I和II为主,其中模式I､II､III面积分别为5 256.18､4 258.44､1 532.81 hm2｡远期建设模式I内,石门镇分布最多,为1 904.48 hm2,其次卢龙镇面积为878.48 hm2,跟该地区的基本农田地形实际相符;在远期建设模式II类型区内双望镇分布较多达1 089.87 hm2,除印庄乡外其他乡镇均有分布;远期建设模式III内双望镇面积最高,为681.37 hm2,其他乡镇分布较少｡

4小结

从高标准基本农田建设的内涵和特征出发,提出高标准基本农田建设融数量､质量､生态为一体的评价体系,评价县域基础上高标准基本农田建设的时序与模式｡通过实证研究对该评价框架体系进行验证,得出以下结论｡

1)从基本农田的自然禀赋条件､基础设施与施工条件､立地条件三大方面12个评价因子构建了高标准基本农田建设评价的指标体系,并分别采用理想逼近法和因素组合法确定高标准基本农田建设的时序和模式,为高标准基本农田建设实际工作提供科学依据｡

2)将卢龙县基本农田贴近度大小进行排序,将待需建设的高标准基本农田划分为近期(基本具备)､中期(稍加改造)和远期(全面整治),建设规模分别为11 306.24､6 468.57､11 047.43 hm2,本研究确定的建设时序规模科学合理,有助于提高高标准基本农田建设的效率｡

3)根据卢龙县高标准基本农田建设的时序和模式分布结果,通过空间分析叠加得出卢龙县不同时序安排上的建设模式,结合不同建设时序内基本农田建设限制因子分类推进｡其中高标准基本农田近期建设区域内以模式Ⅱ为主,3种模式面积分别为484.65､7 773.55､3 048.04 hm2;高标准基本农田中期建设区域内模式Ⅰ面积较小,仅为219.66 hm2,模式Ⅱ为2 451.85 hm2,以模式Ⅲ为主,规模为3 797.06 hm2;高标准基本农田远期建设区域内主要以模式Ⅰ和Ⅱ为主,3种模式规模分别为5 256.18､4 258.44､1 532.81 hm2｡

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