基于两种方法结果差异的市域耕地综合整理潜力分区研究

陈文波，刘 欣，郭 松

(1．南昌市景观与环境重点实验室，江西 南昌 330045;2．江西农业大学 景观与环境生态研究中心，江西 南昌 330045)

耕地整理是土地整理的一个重要组成部分，是社会经济发展到一定阶段，解决土地利用问题的必然选择［1］。科学合理地确定耕地整理潜力，对安排耕地整理的先后顺序，科学划定耕地整理区域和选择耕地整理项目，促进区域土地资源的可持续发展都具有非常重要的意义 。耕地整理潜力内涵随国家和区域的经济社会发展水平、自然条件、社会需求情况的不同而不同。早期研究中耕地的整理潜力仅仅是指单一的数量潜力，如我国2002年国土资源部发布的《县级土地开发整理规划编制要点》对耕地整理的潜力定义，尽管该定义中有提高耕地质量的表述，但指导实践的测算方法仅给出了新增耕地系数和新增耕地面积测算方法，导致耕地整理中存在重耕地数量轻耕地质量、缺乏生态保护观念等问题［3］。近年来，许多学者注意到，耕地整理潜力的实现不但与耕地地块自身潜力大小有关，而且与整理资金保障程度、区域基础设施情况、政府和农民整理意愿等社会经济因素密切相关，诸多学者对耕地整理多因素综合潜力评价进行了研究［4-5］，研究的重点集中在耕地整理潜力的综合评价指标体系与评价方法上［5］。

耕地整理潜力评价与分区是市级土地整治规划的重要内容，对于科学合理安排耕地整理的时序，确定耕地整理重点区域与项目，保障市域耕地总量动态平衡具有重要意义。目前，尽管国内外对耕地整理综合潜力进行了大量研究，但是对耕地整理综合潜力的内涵、评价指标体系、评价方法等一系列问题尚未达成一致意见。导致对同一区域采用不同潜力评价指标体系与方法，评价结果都大相径庭，潜力估算的科学性有待提高［6］。本文提出了一种基于两种方法比较，根据分区结果差异，分析耕地整理综合潜力的主要因素，进行逐步细化的耕地整理综合潜力分区方法，即首先选用两种数学方法，通过构建耕地整理潜力分区指标体系以县为单元进行初步分区，找出两种方法的分区差异，其次对于差异县以乡为单元根据主导因素进行细分，通过综合分析，确定耕地整理综合潜力的最终分区，明确各分区的土地利用特点，对进一步完善耕地整理综合潜力分区的理论与方法具有借鉴意义。

1 研究区概况

研究区上饶市位于江西省东北部，长江中游南岸，辖12县(市、区)，地理坐标为东经116°13′—118°26′，北纬27°34′—29°34′。地貌基本以丘陵为主，东南北三面环山，西面是鄱阳湖，主要河流信江、饶河自东向西最终汇聚在鄱阳湖。属于典型的亚热带气候，年均气温都在16～18℃，全年的降水量达到了1 700 mm。通过对近几年上饶市各产业的经济增长数据来看，全市的主要经济形式是以工业为主，同时，近年来农业经济稳步发展，旅游产业发展较快，经济结构有多元化的趋势。

上饶市土壤类型多种多样。第二次土壤普查数据显示，上饶市的土壤种类多样，以山地草甸土、草甸土(新积土)、黄棕壤、山地黄红壤、山地黄壤、红壤、石灰土、紫色土、炭质土、水稻土、潮土等11种。根据2012年上饶市土地变更调查，上饶市全市面积为227．37 hm2，其中耕地面积为45．82万hm2，占总面积的20%。在耕地中，水田的比重最大(77．62%)，其次为旱地(21．90%)，水浇地比重最小(0．48%)。根据《上饶市土地整治规划(2010—2015年)》的任务要求，“十二五”期间土地整治主要目标是:全市建设旱涝保收高标准基本农田15．87万hm2，整治后基本农田质量平均提高2个等级;规划期间，全市土地整治补充耕地19 664 hm2，其中农用地整理补充3 200 hm2，农村建设用地整理补充耕地130 hm2，土地复垦补充耕地923 hm2，宜耕后备土地资源开发补充耕地15 411 hm2。

2 数据来源与方法

2．1 数据来源

本文所涉及到的数据主要是从以下几方面资料中获取:1)土地利用现状图(1:25万，2012年变更)，本文在计算耕地田块数量时，是以上饶市土地利用现状图中的每个耕地的图斑来作为耕地田块;2)2013年上饶市社会经济统计年鉴:与耕地整理综合潜力评价与分区相关的人口与社会经济数据，如各个县(市、区)如人口、田块有效灌溉面积、粮食单产、行业结构等从统计年鉴中获得;3)上饶市土地变更调查与遥感监测分析报告(2012年):涵盖了2012年底上饶市以及上饶市各个县(市、区)的各个地类面积及其变化情况，各个县(市、区)相关指标值如坡度25°以下农用地面积、田间道路通达、耕地的面积等主要从报告中获取;4)上饶市农用地分等定级资料:获得各县市(区)耕地的质量等级以及中低产田的面积等数据。5)其他数据:如群众接受度，主要是通过问卷调查，通过问卷数据整理得出的。研究中向各县市区发放调查问卷100份，回收100份，问卷有效率100%。

2．2 研究方法

在确定了耕地整理综合潜力分区的评价指标体系后，本文采用综合加权评价法与模糊综合判断法两种方法进行耕地整理综合潜力计算并初步分区，找出两种方法的分区差异。其次对于差异县以乡为单元根据耕地整理潜力的专业知识进行细分，通过综合分析，确定耕地整理综合潜力的最终分区。

模糊综合判断法是一种基于模糊数学模型建立的综合评价方法，其基本原理是先确定评价指标集合评价集，再确定各个评价指标的权重和对应隶属度向量，从而获得模糊判断矩阵。最后对模糊判断矩阵进行模糊运算并归一化处理，得到模糊综合评价，根据最大隶属原则确定评价等级［7］。其基本过程根据所构建的指标体系中各指标值，建立单因素评价矩阵，即因子集U和评语集合V的模糊矩阵R，也叫单因素评价矩阵。通过构建因素集、评语集和评价矩阵，构建综合评价数学模型。4)评价指标隶属度的计算。根据各指标隶属度矩阵，建立耕地整理潜力评价模型 B=A×R，并进行模糊运算。最后，根据最大隶属原则确定评价等级。

综合评价法目前在生态环境污染和环境质量综合评价等领域运用的比较广泛，并且是一种较为成熟的评价方法。它通过建立评价指标体系与确定权重，对各个评价指标逐层逐项的加权评分，计算出该区域耕地整理潜力的综合分值，再根据分数高低进行潜力分区［8］。其基本过程是1)建立评价的指标体系;2)对指标值进行标准化处理;3)计算各指标的权重;4)指标数据的汇总分析处理，算出综合分值;5)利用综合分值进行排序，得出结论。

3 结果与分析

3．1 影响因子与权重确定

尽管目前对耕地整理潜力还没有统一定义，但是人们对其内涵进行过深入探讨，取得了比较一致的意见。耕地整理主要针对的是项目区内的基础设施建设，通过对项目区内的交通用地、水利用地及未利用地进行整理，以达到增加耕地面积、提高粮食产量、改善生态环境和降低生产成本的目的［9］。耕地整理潜力实质上就是提高耕地生产力、增加耕地面积、改善生态环境的综合潜力。因此，耕地整理潜力评价应该包括增加耕地面积的潜力、提高耕地生产潜力、改善生态环境潜力和降低生产成本的潜力。近年来，许多学者注意到，耕地整理潜力的实现不但与耕地地块自身潜力大小有关，而且与整理资金保障程度、区域基础设施情况、政府和农民整理意愿等社会经济因素密切相关。

综合考虑上饶市的以上因素，以区域性、综合性、主导型等为选择影响因子的原则，最终从扩展可利用空间潜力、提高生产能力潜力，降低生产成本潜力和整理的实现潜力等4个方面，邀请土地、农业、经济、生态等专家7人通过特尔菲法进行筛选与权重确定，最终确定了14个评价指标，建立适合上饶市耕地整理综合潜力分区的评价指标体系，计算了指标值(表1，表2)。

表中，B11为沟渠、道路、林网、田坎、零星地物面积之和/农用地总面积×100，B12为耕地面积/土地总面积×100，B13为坡度25°以下耕地面积/耕地总面积×100;B21为评价单元内有效灌溉面积/耕地总面积×100，B22用农村道路密度表达，B23表达为0．5×早稻单产潜力+0．5×晚稻单产潜力，B24为中低等地面积/耕地总面积×100;B31表达为田块个数/耕地总面积，B32表达为田块个数/实际经营的农户数;B41表达为调查区相邻行政村之间的公路条数/调查区行政村的个数，B42根据缓冲区分析，根据距离水源远近赋分，B43可用人均耕地面积表达，B44为表达为农村劳动力/整理前耕地面积，B45表达为接受的群众人数/总群众人数×100。

表1 耕地整理综合潜力评价指标表Tab．1 Intergrated potential evaluation indices of consolidation

表2 上饶市各分区单元2012年指标值Tab．2 Values of evaluation indices in 2012 of Shangrao city

3．2 分区过程分析

本文结合上饶市的实际情况，按照行政区界线进行划分评价单元。首先采用两种方法，以各县区为评价单元进行耕地整理综合潜力分区，得出初步分区结果。然后对比分区结果，选择存在差异的县区，再以存在差异县区的乡镇为评价单元，根据专业知识进行细分，得出最后的分区结果。

3．2．1 模糊综合判断法潜力分级 首先，对耕地整理综合潜力指标采用最大值标准化进行无量纲化处理，确定因素集。量化处理后的指标将处于［0，1］。其次，确定各个指标量化值的隶属度，采用评价单元分值数轴法和专家经验与调查结合法［10］确定各耕地整理综合潜力等级标准值(评判集，表3)。

表3 耕地整理潜力评价指标分级标准Tab．3 Classification standard of evaluation

隶属函数是用来定量描述评价因子对耕地整理潜力评价等级隶属程度的函数。常用的隶属函数大致有降半矩形分布、降半正态分布、降半梯形分布等几种方式［7］。本文选用降半梯形分布隶属函数。综合判断矩阵计算结果如下表所示。

表4 各县(市、区)模糊综合评判法评价结果Tab．4 Results of fuzzy evaluation

3．2．2 综合加权法潜力分级 将各评价单元中14个指标值及各指标权重系数进行加权平均，可以算出各个评价单元的综合分值及其排序，即得出评价结果，评价结果如下表所示:

表5 各县(市、区)综合加权法综合分值Tab．5 Results of comprehensive evaluation method

由表5分析可知，0．491、0．379是两个较明显的分界点，通过分界点可以把综合评价分值分成3个区间，并可将其划分为3个潜力级别，即小于0．379为第3潜力级;在0．379和0．491之间的为第2潜力级;大于0．491为第1潜力级。通过按照数轴法进行分段，可以体现出其分布的特征，而且分布也较均匀，比较合理(表5)。

3．2．2 最终分区方案的确定将两种方法所得出的分区结果进行对比分析，可以看出通过两种方法对上饶市耕地整理综合潜力级别的划分存在的差异很小，只有弋阳县的潜力分级不同。假设耕地整理潜力综合分区的结果是客观的，不会因评价方法的不同而不同，造成评价结果的不同是由于评价单元本身的内部差异形成的，即评价单元内部差异过大而导致的。为了能够使得对上饶市耕地整理潜力分级结果更加的准确，将对存在差异性的评价单元进一步细分。

两种方法的差异在于弋阳县。通过对弋阳县基础数据来源分析以及结合指标的计算公式可以得出弋阳县各个乡镇的主导性指标沟渠、道路、林网、田坎、零星地物整理系数(B11)和田块集中度(B32)的指标值。根据弋阳县各个乡镇主导因素指标值分析得出弋阳县的圭峰镇、漆工镇、中畈乡、港口镇、朱坑镇、湾里乡、葛溪乡等乡镇的零星地物较多，田坎、沟渠、道路相互交错，所占的面积较大，田块相对来说比较集中(B11＞5%，B32＜5块/户);南岩镇、曹溪镇、清湖乡、叠山镇和三县岭综合垦殖场、旭光镇、弋江镇、花亭镇和樟树墩镇等乡镇的零星地物、田坎、沟渠、道路等可整理成耕地的面积较少，田块集中度也不高，相对来说较分散(B11＜3%，B32＞10块/户)。以各县镇为分区单元，进行主导因素指标值计算，结合地理、土地、农业等专业知识，通过对弋阳县基础数据的分析，将圭峰镇、漆工镇、中畈乡、港口镇、朱坑镇、湾里乡和葛溪乡归为一级潜力区;南岩镇、曹溪镇、清湖乡、叠山镇、三县岭综合垦殖场、旭光镇、弋江镇、花亭镇和樟树墩镇等乡镇归为二级潜力区。

对上饶市56个已经实施完毕的2010—2012年国家投资土地整治项目为样点，采用上述评价指标体系进行评价，对分区成果进行了验证。结果表明，56个项目中，23个项目区评价结果为1级，有22个分布在1级潜力区，1个分布在2级潜力区;25个项目区评价结果为2级，有23个分布在2级潜力区，2个分布在3级潜力区;8个项目区评价结果为3级，有8个分布在3级潜力区。说明，分区结果是客观的，较好地反应了分区单元的综合潜力共性与差异。最终分区方案见图2。

图2 上饶市耕地整理综合潜力分区Fig．2 Zones of cosonlidation potential in Shangrao city

4 结论与讨论

耕地整理是一项复杂的系统工程。耕地整理潜力的最终实现不但与耕地整理数量潜力有关，还与资金来源、政府与民众意愿、生态风险等多种因素有关。市域耕地整理综合潜力评价与分区是市级土地整理规划的重要内容，虽然有不少学者对耕地整理综合潜力评价与分区进行了初步探讨，但由于考虑的角度与目标不同，评价指标体系、分区方法等差异很大，且对评价指标体系、分区方法的适用性缺乏必要研究，导致即使对同一地区进行耕地整理综合潜力评价与分区不同学者的研究结论差异都很大，降低了成果的科学性。就分区单元而言，一般从不打破行政界线的角度出发可以选取县或乡为单元，以县为单元的优点是资料容易获取，数据量少，易于计算与分析，缺点是分区成果较粗，不能体现分区的微观差异;以乡为单元的优点是更能体现分区的微观差异，缺点是资料不容易获取，数据可靠性不强且数据量大不易于分析，因此分区结果的科学性不一定更强。就分区方法而言，耕地整理综合潜力分区是一项实践性很强的工作，忽略了人类感性知识的运用而完全依赖数学方法分区，分区结果往往难以解释。

本文从耕地整理综合潜力的内涵出发，从扩展可利用空间潜力、提高生产能力潜力、降低生产成本潜力和整理的实现潜力等4个方面构建了14个评价指标的耕地整理综合潜力评价指标体系。首先以县为分区单元，采用两种数学方法进行初步分区，其次对差异单元按主导因素原则以乡镇为单元进一步划分，分析影响耕地整理综合潜力的主导因素，进行最终分区，将上饶市耕地整理综合潜力分为3个潜力区，研究结果可为上饶市耕地整理的顺利实施提供科学依据。研究提出的基于两种方法比较的逐步细分的分区思路可以为耕地整理潜力综合分区理论与方法起到重要的补充作用。

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