基于三象限法的县域高标准基本农田建设布局与发展模式研究

2018-03-29胡江雨伍世代林蕙灵

水土保持通报 2018年1期

胡江雨, 伍世代,2, 林蕙灵, 王强

(1.福建师范大学地理科学学院, 福建福州 350007; 2.福建师范大学旅游学院, 福建福州 350007)

高标准基本农田是指一定时期内，通过土地整治建设形成的集中连片、设施配套、高产稳产、生态良好、抗灾能力强，与现代农业生产和经营方式相适应的基本农田[1]。包括经过整治的原有基本农田和经整治后划入的基本农田。中国人均耕地资源相对匮乏，粮食安全问题较为严峻，耕地质量提升备受重视，基于此，学者们从不同的视角对高标准基本农田建设进行了研究。一是从高标准基本农田建设效益的角度进行评价，毛梦祺等[2]、姜雨辰等[3]、蔡洁等[4]分别运用模糊线性规划法、熵权法及熵权可拓模型评价了高标准基本农田建设的综合效益、生态效益及社会效益。二是从高标准基本农田建设因子的角度进行评价，钱凤魁等[5]运用LESA体系，对东港市耕地质量与立地条件进行研究，证明了耕地质量与立地条件因子对高标准基本农田建设的正向与负向作用。三是从高标准基本农田的建设潜力、建设适宜性、建设规模等角度进行评价，李涛等[6]、崔勇等[7]运用GIS分析法分别对大都市边缘区(以重庆渝北区为例)高标准基本农田建设潜力和北京怀柔区高标准基本农田建设适宜性进行了评价，并分别提出了在大都市边缘区建设高标准基本农田的3大模式及高标准基本农田建设适宜性的评价等级。胡业翠等[8]通过构建多因素综合评价模型，对四川省达县高标准基本农田建设规模进行评价，提出应运用人口预测模型，从人口发展的角度规划高标准基本农田建设。此外，还有学者对高标准基本农田建设的时空布局进行了评价。蔡朕等[9]通过集对分析法对梁平县2014年计划实施的14个高标准基本农田建设项目选址布局的合理性进行评价，结果表明其项目的选址合理性整体较好。李超等[10]采用灰色关联度分析和互斥性矩阵分类相结合的方法对河北省卢龙县的高标准基本农田建设的时空布局进行评价，结果表明其建设时序应分为优先保障建设区、正常推进建设区及延缓建设区。

以往的研究表明，可以基于不同视角对高标准基本农田建设开展评价研究，其研究不是一成不变的模式，而是需要结合各地区的特点进行。其中，高标准基本农田建设的布局与发展模式是评价研究的热点，是高标准基本农田建设中首先需要解决的问题，无论是适宜性评价、潜力评价、规模评价、因子评价还是效益评价，都需要落实到具体的布局上，而发展模式的提出有利于指导高标准基本农田建设的方向。本文拟运用三象限法[10]对高标准基本农田建设进行研究，以期为其布局与发展模式提供有益参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

宿松县位于安徽省长江下游的北岸，辖9镇13乡，地理坐标为东经115°52′50″—116°34′40″，北纬29°47′20″—30°25′30″。宿松县属亚热带季风性气候，日照充足，年均气温16.6 ℃，雨水充沛，年均降雨量1 307.2 mm。境内地势由西北向东南逐渐降低，山地、丘陵、湖泊、平原依次排列。其中，西北部为山区，中部丘陵为县境内最大面积的地貌类型区，中南部有龙感湖、黄湖、大官湖及泊湖4大湖泊，南部为冲积平原。2015年全县总人口84万，耕地总面积42 666.67 hm2，人均耕地面积0.051 hm2，远低于全国0.093 hm2的平均水平。随着长三角地区劳动密集型产业逐步向外转移，宿松县建设用地将不断增加，耕地减少的趋势不可避免，人地矛盾日益突出。同时，宿松县地形复杂，以山地丘陵为主，耕地后备资源贫乏，农田基础设施相对落后，建设高标准基本农田对于保障其粮食安全及促进当地经济发展有重要作用。

1.2 数据来源

研究数据主要来源于宿松县土地利用总体规划(2006—2020年)、宿松县2015年土地利用变更调查数据、安徽省宿松县农用地分等成果技术报告、2015年宿松县统计年鉴，各乡镇农业经济报表数据及农田水利调查数据、农户调研数据，主要调研农户对高标准基本农田建设的意愿及建议。

2 研究方法

建设高标准基本农田一方面要考虑耕地本底质量。另一方面要考虑其所在区域的社会经济条件及群众的建设意愿，其建设布局应遵循“自然质量适宜、区域社会经济条件可行”的原则。由此，本研究从耕地质量和区域社会经济条件2个维度对高标准基本农田建设进行评价研究。一是通过选取影响耕地质量的关键因子来评价耕地自然质量；二是通过选取影响耕地社会经济条件的关键因子来评价区域社会经济条件。在对耕地质量及社会经济条件评价的基础上引入三象限法，对耕地质量适宜性及社会经济可行性进行耦合分析，由此提出高标准基本农田建设布局及相应发展模式。

三象限法由四象限法演变而来，是美国管理学家Stephen R. Covey提出的时间管理理论，将其引入高标准基本农田建设评价中，是将研究对象进行2个属性的分析，再按属性组合将研究对象填入不同象限方块，由此得到研究区域高标准基本农田的建设布局。

2.1 耕地质量适宜性评价

2.1.1 评价单元划分耕地质量评价单元主要分为行政村和耕地地块，由于本文以县域为研究对象，其实际操作性较强，应落实到具体地块。因此本文耕地质量评价以耕地地块为单元进行，有利于评价结果的精确性。同时，参考第二次土地调查技术规程相关要求，20 m宽度地物作为线状地物调查，面状地物之间宽度较小的线状地物归并到面状地物之中，因此本研究认为间隔距离在20 m以内的地块是相连的。再通过ArcGIS的Buffer功能对所有图斑生成10 m的缓冲区，然后将定义重叠和相交的图斑进行Merge合并，同一缓冲距离内的地块认为是相连的[11]。这样得到评价单元共612块，面积20 466.93 hm2。

2.1.2 构建评价指标体系耕地质量受众多因素影响，一方面本研究采用层次分析法和专家打分法并结合农用地分等定级成果及当地实际情况，遵循主导性、差异性、可比性及可行性等原则，从立地条件、理化性状及利用条件等方面构建指标体系，确定各指标的综合权重[12]。另一方面，为了尽可能消除指标权重的主观因素，本研究还采用熵权法求取评价指标的熵权值[13]，取熵权值和综合权重值的平均数作为指标的最终权重值，得到更为科学的指标权重。各评价指标的综合权重由指标准则层权重系数与其对应的指标层权重系数相乘得到，参评的评价指标体系及权重如表1所示。

表1 耕地质量评价指标体系及熵权值

2.1.3 评价因子量化处理本研究采用归一化法对评价因子进行标准化[14]，从而消除量纲影响，得到归一化判断矩阵[15]。

B=(bij)mn

(1)

(2)

式中：xmax，xmin——同指标下不同评价对象中最满意

值和最不满意值；xij——第i个评价因子的第j个评价对象的指标值，对于适度指标，其标准化值通过专家赋值法并结合其他指标的标准化值确定，参评因子的标准化值如表2所示。

2.1.4 评价结果在构建评价指标体系、对数据进行归一化处理及求取评价指标熵权值的基础上，采用加权指数和法[14]对每块地块图斑的耕地质量进行综合评价。

(3)

式中：F——评价单元综合得分；Ai——评价单元第i项评价因子得分;Wi——评价单元第i项评价指标的权重；i——评价指标编号；n——评价指标总数。

表2 评价因子标准化结果

据计算结果，对宿松县耕地质量进行适宜性划分。本研究采用平均数突变点法来划分综合指数临界点，耕地质量综合指数平均值为0.81，据此将各评价单元划分为高度适宜和低度适宜2种类型[16]。

2.2 高标准基本农田建设可行性评价

2.2.1 划分评价单元由于可行性评价涉及到较宏观区域的社会经济条件，因此本研究对高标准基本农田建设可行性评价以行政村、社区为单位进行。通过ArcGIS空间矢量化[17]，得到宿松县高标准基本农田建设行政村(36个)，社区单元(4个)，在地域上呈现西北疏松，东南密集的分布状态。

2.2.2 构建评价指标体系高标准基本农田建设可行性受到区域社会经济发展条件、群众意愿及基本农田建设现状等的综合影响[18]。本研究通过调查问卷等实地调研的方式以及结合层次分析法和专家打分法，从上述方面构建评价指标体系，确定指标权重；另一方面，运用熵权法求取评价指标的熵权值，取熵权值和指标权重的平均值作为指标的最终权重值，这样尽可能地消除了指标权重的主观因素[19]。构建的评价指标体系如表3所示。

表3 可行性评价指标体系

2.2.3 评价因子量化处理根据式1和2，对高标准基本农田建设可行性指标归一化处理，得到参评因子归一化值如表4所示。

2.2.4 评价结果运用公式3对评价单元进行综合评价，对宿松县高标准基本农田建设可行性进行划分。经过计算，可行性得分平均值为0.76分，本研究采用平均数突变点法划分综合得分临界点，据此将评价对象划分为高度可行和低度可行2种类型。

2.3 基于三象限法的高标准基本农田建设区域划分

根据上述分析，以耕地地块为评价单元计算的高标准基本农田建设适宜性的平均综合指数为0.81,以行政村为单元计算的高标准基本农田建设可行性的平均综合指数为0.76，据此将各地块的耕地质量划分为高度适宜和低度适宜2种类型，将以行政村为评价单元的区域划分为高度可行和低度可行。

根据三象限原理，将2个维度分别组合，划分为3个象限，即高度适宜高度可行区域、高度适宜低度可行区域以及高度可行低度适宜区域。其中，高度适宜高度可行区域优先布局建设，高度适宜低度可行区域以及高度可行低度适宜区域次之。

表4 评价因子标准化结果

3 结果与分析

运用ArcGIS空间叠加分析工具，根据三象限法对宿松县高标准基本农田建设区域进行划分，结果如图1所示。其中，高适宜高可行区域是优先布局高标准基本农田建设的区域，其耕地面积为3 046.67 hm2,占建设耕地总面积的14.89%，集中分布在县城附近及南部复兴镇的少部分地区。高适宜低可行区域面积为10 974.53 hm2，占建设耕地总面积的53.62%，主要分布于宿松县南部区域。高可行低适宜区域为和6 445.73 hm2，占建设耕地总面积的31.49%[20-21]，北部山区、中部山区及南部沿江区域都有分布。

图1 宿松县建设区域分布

以上区域划分立足于宿松县的耕地质量及社会经济状况，且符合宿松县土地利用总体规划。根据三象限法，本文从图1所示的高标准基本农田3大建设区域分布状况出发，结合分布区域的实际情况，探讨在不同布局区域发展适合当地特点的高标准基本农田建设与发展模式。

3.1 高适宜高可行区域：发展现代旅游农业

该区域的长铺、河塌、破凉等乡镇的耕地主要集中在县城附近区域，耕地质量较优良，同时，路网密度较大、人均农业产值较高，由于距离县城较近，资金、交通、人流、物流优势明显，发展现代旅游农业具有天然的区位优势。其中，复兴镇虽然距离县城相对较远，但是该区域襟江带湖、沃野纵横，沿江公路贯穿东西，安九公路穿境而过，与京九铁路、铜九铁路、沪蓉高速、九景高速等擦肩而过，又濒临长江，境内拥有40 km长江岸线，水路交通便捷，经由长江水路，可直达南岸的湖口、彭泽等地，闻名遐迩的国家3 A级风景名胜小孤山位于境内，景色宜人、环境幽清，比较适合现代都市人的娱乐休闲。在建设高标准基本农田的模式上，这一区域可基于区位优势和已有的农业优势，并借助较丰富的旅游资源大力发展现代旅游农业，率先实现农业产业的升级，这也符合县城附近群众对传统农业转型升级的意愿。同时由于该区域基本分布在县城周边，因此，要加强其基本农田保护，防止城市无序扩张。

3.2 高适宜低可行区域：发展现代规模农业

这一区域分布于安徽省直辖的华阳河农场、九成监狱管理分局下属的九城畈农场和汇口、洲头、复兴一线及佐坝中南部区域。华阳河农场达102 km2，广袤的一马平川，九城畈农场是安徽最大的劳改农场，这些区域本身基本农田面积比例就相对较高、劳动力充足、长江支流冲积形成的平原地形平坦、耕地连片度高、灌溉设施较完善、排水设施相对齐全，且由于耕作时间久、管理精细使得耕层质地较为深厚且肥沃，有机质含量较高，同时，田间道路体系较为完备，能够通行各类耕作机械，有较高且稳定的单位面积产量。但是，由于这一区域开发的较为彻底，导致新增耕地潜力严重缺乏，导致其高标准基本农田建设出现难以弥补的资源性短板，可行性不高。因此，该区域在高标准基本农田建设中应进一步加强其道路交通及水利设施建设[22]，利用国家对农场生产经营的政策及高度连片且平坦的耕地优势，大力推广机械化种植作业，发展现代规模农业。

3.3 高可行低适宜区域：发展特色农业

这一区域分布于宿松县的北部山区，典型的有陈汉山区、中部湖区(佐坝北部、龙湖圩、许岭一线)及南部沿江区域(汇口、洲头、复兴一线)，由于山区地形坡度较大、土壤有机质含量较低，加上湖区河网密布，地表相对破碎，田块连片度较低等因素导致其高标准基本农田建设适宜性相对较低。但是，这一区域有大量的缓坡地有待整治开发，新增耕地潜力较大，同时，为了进一步增加人均农业产值，当地群众对高标准基本农田建设意愿较为强烈。因此，该区域高标准基本农田建设的可行性较高。又由于钓鱼台及花凉亭两大灌区，加之龙感湖、大官湖、黄湖及长江支流分布其中，使得这一区域拥有得天独厚的山地及水资源。其中，黄湖水面积11 800 hm2，水产养殖面积居全省第一，全国第二，水生动物资源丰富，是鱼、蟹、虾等水产品养殖的理想水域，可发展特色水产养殖等大农业。北部山区为大别山余脉，海拔一般在500～800 m，山间谷地宽广开阔，并有河漫滩和阶地平原。可利用山谷低洼地挖塘培基，水塘养鱼，基面种植粮食、瓜果、蔬菜等，山上种植经济林、竹笋、茶叶等经济作物，形成农、林、渔业立体发展的农业模式。综合来看，在高标准基本农田建设中可以大力发展山区立体农业及特色水产养殖等大农业，形成自身优势。

4 结论与讨论

(1) 高标准基本农田建设的布局与发展模式既要结合土地整治的相关理论，又要立足于建设区域的实际情况，是一项理论性与实践性都很强的工作，尤其注意的是还要考虑到当地群众的整治意愿。本文将三象限法引入到县域高标准基本农田建设布局与发展模式的评价中，既考虑了建设区域耕地质量的适宜性，又考虑了当地经济社会条件及群众意愿等的可行性，弥补了当前高标准基本农田布局与建设中重耕地本底质量轻社会经济条件的不足，使高标准基本农田建设与区域的自然条件和社会条件的耦合度更高，可操作性更强，形成了高标准基本农田建设的时空顺序，为县域高标准基本农田建设的空间布局提供了参考。

(2) 通过三象限法的耦合评价，得出高适宜高可行区域主要分布在县城附近的破凉、河塌、长铺及离县城较远的复兴等乡镇。破凉、河塌、长铺等乡镇邻近县城，耕地质量较优、经济发展水平、农业单位面积产量、人均农业产值、交通体系都处于较高水平，复兴镇位于长江支流的冲积平原，灌溉水源充足、地形平坦、土壤肥沃，适宜农业发展，且水陆交通便利，沿江风景秀丽。这些区域无论是耕地质量适宜性还是社会经济可行性得分都较高，根据三象限法的填充耦合原理，划分为高适宜高可行区域。同时需要指出的是，该区域由于具有得天独厚的区位优势，其建设高标准基本农田应当摆脱传统的以种植业为主的农业发展模式，积极发展现代旅游农业。

(3) 根据三象限法耦合分析，高适宜低可行区域分布于安徽省直辖的华阳河农场、九成监狱管理分局下属的九城畈农场和汇口、洲头、复兴一线及佐坝中南部区域。这一区域在三象限法的耦合填充中，是典型的正负象限耦合区域。一方面，这一区域经营管理的时间较长、水平较高，灌排设施完善、耕层质地较深厚、有机质含量较丰富。同时，由于这一区域主要分布于长江支流的冲积平原上，故地形平坦、田块连片度高，因此该区域自然质量适宜性得分较高。另一方面，该区域利用的广度和深度水平较高，因而新增耕地潜力较小，具有难以弥补的资源性短板。同时，该区域处在县城的南部，地理位置相对偏远，路网密度较小，虽然近几年有所改善，但交通通达度依然有限，因此可行性得分较低。根据三象限法的填充耦合原理，划分为高适宜低可行区域。同时，该区域又是传统的农业(主要是种植水稻和棉花)耕作区，转型升级较困难，应当因地制宜，发挥固有的优势，发展现代规模农业。

(4) 由三象限法耦合分析，高可行低适宜区域主要分布在宿松县的北部山区，典型的有陈汉山区、中部湖区(佐坝北部、龙湖圩、许岭一线)及南部沿江区域(汇口、洲头、复兴一线)。通过三象限法的耦合填充，这一区域也呈现典型的正负耦合现象。一方面，山区地形坡度较大、耕地连片度较低，同时耕层质地较差，导致通气、保水、保肥能力较差。加上山区水土流失较严重，致使土壤有机质含量相对较低。湖区河网密布，排水易受阻，田块连片度较低。因此，综合来说，这一区域的耕地质量适宜性得分较低，处于象限的负耦合区域。另一方面，山区和湖区受自然条件制约，有很大一部分耕地处于未利用状态，随着科技的进步，该区域新增耕地潜力较大。随着国家新农村建设的推进，山区路网密度也在不断提高，同时，花凉亭和钓鱼台库区是建设十分成熟的基本农田区，具有一定的基本农田面积比例，最后，山区和湖区群众也十分支持高标准基本农田建设，以期进一步提高农业收入。因此，这一区域高标准基本农田的可行性得分较高。根据三象限法的填充耦合原理，划分为高可行低适宜区域。由于山区和湖区独特的优势，在建设高标准基本农田的模式上，山区可发展种养相结合的特色立体农业，湖区可利用丰富的淡水资源发展水产品养殖等特色农业。

(5) 本研究创新点是基于三象限法的耦合分析并结合区域实际情况，提出了发展现代旅游农业、现代规模农业、特色农业的高标准基本农田建设模式，为县域高标准基本农田建设的发展模式提供了一定的借鉴。目前，研究高标准基本农田建设的文章较多，但是对于建设模式的探讨并不多见。

(6) 考虑到利用难度及建设效益，本研究未对低适宜低可行区域进行研究，随着农业技术的发展，这部分区域也将纳入到高标准基本农田建设的研究中。此外，本研究在指标构建上兼顾了耕地自然质量及社会经济条件和群众意愿等综合因素，但需强调的是由于资料的完备性和和获取性等因素的限制，评价指标的选取有待进一步完善。同时，本研究在引入三象限法对影响高标准基本农田建设因子的分析过程中，遵循以主导性为主，兼顾差异性的原则，并未对所有影响因子逐一深入地进行分析，这有待今后进一步深化研究。最后，本文在高标准基本农田发展模式的研究中，在基于三象限法耦合划定的建设区域及建设的影响因子的基础上，更多的是考虑当地的实际现状与发展需求，这也表明，高标准基本农田建设的发展模式需要结合不同区域的实际情况。

[1] 薛剑,韩娟,张凤荣,等.高标准基本农田建设评价模型的构建及建设时序的确定[J].农业工程学报,2014,30(5):193-203.

[2] 毛梦祺,丁忠义,董丽丽,等.高标准基本农田建设方案实施效益综合评价研究:以灵璧县大庙乡为例[J].湖北农业科学,2015,54(11):2813-2816.

[3] 姜雨辰,孙鹏举,刘学录,等.张掖市高标准基本农田建设生态效益评价[J].甘肃农业大学学报,2015,50(6):126-131.

[4] 蔡洁,李世平.基于熵权可拓模型的高标准基本农田建设项目社会效应评价[J].中国土地科学,2014(10):40-47.

[5] 钱凤魁,张琳琳,边振兴,等.高标准基本农田建设中的耕地质量与立地条件评价研究[J].土壤通报,2015,46(5):1049-1055.

[6] 李涛,廖和平,杨伟,等.大都市边缘区高标准基本农田潜力评价及建设模式研究:以重庆市渝北区为例[J].西南师范大学学报:自然科学版,2013,38(5):109-114.

[7] 崔勇,刘志伟.基于GIS的北京市怀柔区高标准基本农田建设适宜性评价研究[J].中国土地科学,2014,28(9):76-81.

[8] 胡业翠,吕小龙,赵国梁.四川省达县高标准基本农田建设规模与建设区域划定[J].中国土地科学,2014,28(11):30-38.

[9] 蔡朕,刁承泰,王锐,等.基于集对分析的高标准基本农田建设项目选址合理性评价:以重庆市梁平县为例[J].中国生态农业学报,2014,22(7):828-836.

[10] 李超,杜昭阳,陈召亚,等.基于栅格数据的高标准基本农田综合评价及建设时序研究:以河北省卢龙县为例[J].农业现代化研究,2015(1):111-117.

[11] 唐秀美,潘瑜春,刘玉,等.基于四象限法的县域高标准基本农田建设布局与模式[J].农业工程学报,2014,30(13):238-246.

[12] 陈天才,廖和平,李涛,等.高标准基本农田建设空间布局和时序安排研究:以重庆市渝北区统景镇为例[J].中国农学通报,2015,31(1):191-196.