萝北县高标准基本农田建设时序及障碍因素诊断*

张 旭，雷国平，周 浩，张 颖，曲晓涵，孟祥玉

(1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨 150030； 2.东北大学土地管理研究所，辽宁沈阳 110004)

0 引言

高标准基本农田是指一定时期内，通过农村土地整治形成的集中连片、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]。目前，全国实有耕地面积1.35亿hm2，基本农田面积保持在规划确定的1.04亿hm2以上。“十三五”开局之年，我国将继续实施耕地质量保护与提升行动，推进耕地数量、质量、生态“三位一体”保护。高标准基本农田建设仍是今后土地管理工作的重点，研究如何有序地进行高标准基本农田建设，有针对性地探讨不同建设区主要障碍因素，将是今后高标准基本农田建设研究的重点[2]。

图1 研究区示意

高标准基本农田建设是具有我国特色的重要举措之一[3]。学者们围绕高标准基本农田建设开展了一系列的研究，主要采用四象限法、局部空间自相关分析、理想点逼近法等方法进行高标准基本农田建设分区与建设时序[4-6]、建设条件分析[7-8]、建设适宜性评价[9-10]、潜力分析[11-13]、区域划定[14-16]等研究，其研究方法较成熟，研究内容涉及广泛。研究对象上，学者们对省域、市域、县域等不同区域层面均展开了高标准基本农田建设研究[14， 17-18]。作为我国重要的商品粮生产基地，黑龙江省在缓解我国粮食供应“紧平衡”上发挥着重要的作用，研究其高标准基本农田建设具有重要的战略意义。其中，国营农场是现代农业的代表，对其进行研究既能有效保障土地数量、提高土地质量，利于高标准基本农田建设开展与实施。但针对地方开展高标准基本农田建设，仍然存在研究的必要：地方也是可建设区域的重要组成部分，其在高标准基本农田中占据一定的比例； 目前研究大多集中在国营农场，而地方针对性的研究则相对较为匮乏，同时考虑到国营农场与地方在发展水平、生产能力、投资力度等条件方面均存在差异，对两者的研究需要有差别性地进行。基于这些认识，文章选取我国重要的商品粮输出基地萝北县(不包括国营农场及森工林场)为研究对象，以其固有的耕作制度为依据，从高产稳产、高效生产的角度构建符合地方特色的高标准基本农田建设评价指标体系，并尝试进行每个建设期的障碍因素诊断，明确整治建设方向，丰富地方高标准基本农田建设研究，同时为萝北县加快建设高标准基本农田、全力打造现代农业示范县提供决策支持。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

萝北县位于黑龙江省东北部，小兴安岭南麓与三江平原交会处，东经130°01′～131°34′，北纬47°12′～48°21′。萝北县地势西北高而多山，东南低而多沼泽，形成山地、岗地、平原、洼地4个阶梯，素有“五山一水四分田”之称。萝北县下辖5镇3乡，即凤翔镇、鹤北镇、名山镇、团结镇、肇兴镇、东明朝鲜族乡、太平沟乡、环山乡，共65个行政村(研究区不包括辖区内的国营农场和森工林场)。全县土地面积为67.694 0万hm2，研究区土地面积为16.786 8万hm2，农用地面积为14.717 4万hm2，其中耕地面积为7.456 7万hm2，占土地面积的50.67%。研究区示意图见图1。

1.2 数据来源

该文数据主要包括：(1)萝北县土地利用总体规划数据库(2006～2020年)，用于明确萝北县各乡镇发展规划，确定研究区内基本农田规划建设区及禁止建设区； (2)萝北县土地变更调查成果数据库(2013年)，用于绘制底图并获取耕地地块、现状公路和农村道路、乡镇和居民点分布等数据； (3)萝北县耕地质量等别年度更新成果数据库(2013年)，主要用于坡度、有机质含量等自然要素数据的获取。

2 研究思路与方法

以明确建设安排为目标，结合建设时序与障碍因素分析[2， 20-21]，针对区域耕地自然质量、农田基础设施、区位条件、土地平整等多方面的建设条件构建评价指标体系，通过障碍度模型对不同建设时期进行障碍因素诊断，并提出解决方案，以期达到建设目的。

2.1 评价单元的确定

评价单元是评价对象的最小单元，单元内部的地貌、土壤、气候等自然特征和社会经济特征应相对均一[20]。如果以行政村作为评价单元，虽然便于政策的实施，但对耕地而言，精细度不够，并不能达到最好的效果。而耕地地块作为基本耕作单元，其承载详细的土地利用信息，最能体现区域土地的基本特征，虽然高标准基本农田建设的主要核心实质在于“集中连片”，但具体的建设开展仍需要以具体耕作单元为基础，“集中连片”可通过土地平整条件进行表征。因此，经综合考虑，该文选取耕地地块作为评价单元。

表1 农作物高产稳产需求与当地条件对比

2.2 高标准基本农田建设时序安排

高标准基本农田建设时序的安排，在了解其土地利用现状的基础上，从研究区内耕地自然质量、基础设施、区位利用及土地平整条件4个方面选取13个评价指标，分析高标准基本农田建设各方面的条件，运用Topsis方法进行排序求解。

2.2.1 评价指标体系构建

目前，已有研究中评价体系与指标选择大同小异，缺少区域性的特点。依据《高标准基本农田建设标准》(TD/T1033-2012)中对建设条件的要求，所建成的高标准基本农田应是既能满足当地农作物的生长需求，又能达到高效生产的耕地。该文结合萝北县耕地实际情况，从自然质量要素、农田基础设施、区位利用、土地平整4个方面选取评价指标。其中，通过对比分析萝北县主要农作物高产稳产所需条件与当地条件(表1)，选取地形坡度等7个指标表征自然质量要素及基础设施条件； 区位条件是将土地与经济、生产活动紧密联系起来，充分体现农田空间位置的重要要素，通过乡镇影响度、道路通达度、耕作距离及耕作便利度共同刻画； 土地平整条件则主要考虑耕地集中连片与形状规整程度，指标包括田块集中连片度、斑块形状指数。同时，运用层次分析法确定指标权重。指标体系及权重结果如表2。

表2 建设条件评价指标体系及权重

2.2.2 评价指标分值计算及量化分析

不同因素对高标准基本农田建设的影响程度和影响方式不同，该文针对不同类型的因素选择不同的量化方法，最后采用[0， 100]闭合区间实现实际指标属性分值到建设条件评价分值之间的转换。

(1)自然质量条件指标

当评价指标为连续数据，且在一定阈值范围内变化不会对高标准基本农田产生影响，可将指标值划分若干个区段，在一定区段内均赋予相同的分值。该文采用赋值法对自然质量条件指标进行量化，依据《农用地分等规程》(TD/T1004-2003)中农用地分等体系的赋值标准确定其赋值标准(表3)。

表3 自然质量条件指标赋值

(2)基础设施条件指标

路网密度、沟渠密度、林网密度3个指标采用GIS空间分析中Density进行密度求算，并通过数据标准化法进行作用分赋值(式1)。

Fi=100×(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

式(1)中，Fi是指第i个因素的作用分值；Xi为第i个因素的指标值；Xmin为第i个因素指标值的最小值；Xmax第i个因素指标值的最大值。

(3)区位利用条件指标

区位利用条件的4个指标均属于扩散性要素，该文主要采用扩散赋分法，通过指数或线性衰减模型计算因子作用分值。其中乡镇影响度、耕作距离指标中乡镇和居民点属于点状指标，选择指数衰减法式(2)； 道路通达度、耕作便利度中主干道和农村道路均属于线状指标，选择直线衰减法式(3)。

(2)

fi=Mi(1-ri)

(3)

r=di/d

(4)

式(2)～(4)中，fi是指第i个因素的作用分值；Mi是指规模指数；r是指相对距离；di是最优距离；d是因素影响半径。

(4)土地平整条件

田块集中连片度的计算参考空间相连性分析法，运用空间融合将相邻田块融合成集中连片区，并利用式(5)进行田块集中连片度的计算，最后与耕地田块叠加得到每个田块的集中连片度值； 斑块形状指数参考景观生态学中的分维数计算方法，其理论范围为1.0～2.0， 1.0代表形状最简单的正方形， 2.0代表等面积下周边最复杂的嵌块，计算公式见式(6)。

(5)

式(5)中，Q为耕地田块集中连片度指标分值;X为田块面积，单位hm2。

(6)

式(6)中，FRAC是耕地地块的斑块形状指数值；P是耕地地块的周长；A是耕地地块的面积。斑块形状指数值范围为[0.97， 1.61]。

2.2.3 建设条件综合排序

高标准基本农田建设条件评价是多目标决策的过程，目标之间存在着相互影响、相互制约的现象，加权指数算法难以满足其评价的要求。参考已有的研究[6， 20]，该文选择理想点逼近法进行建设条件综合排序的求解。

(1)构建决策矩阵

研究区范围内共有65个行政村，共7 277个评价斑块构成了决策对象集A={a1，a2，∧，an}， 13个评价指标构成了决策指标集F={f1，f2，∧，fn}，决策对象ai(i=1， 2， 3，…，m)在决策指标fj(j=1， 2， 3，…，n)取值为xij，构成决策矩阵X=(xij)m×n。

(7)

(2)构建加权矩阵

该文采用层次分析法确定指标权重Wj={w1，w2，∧，wn}(表3)。将标准化数据rij乘以相应指标的权重wj，构建权重矩阵P=wj×rij。

(8)

(3)确定理想解

理想解即各属性值达到各决策点的最优值，根据实际情况，可以定义为：

(9)

(10)

(4)计算距离

计算各指标值到理想点和负理想点的距离可以确定各评价单元的优劣顺序，即：

(11)

(12)

(5)计算相对接近度

相对接近度可用ci表示：

(13)

相对接近度ci值越大，说明耕地进行高标准基本农田建设的各项条件越好，进行建设的可能性较大，应优先建设； 相对接近度ci值越小，说明建设的各项条件整体水平较差，其改善难度较大，应在社会经济发展到一定水平后进行建设。根据该方法得到高标准基本农田建设条件综合排序，并采用自然断点法划分为近、中、远3个建设时期。

2.3 障碍因素诊断分析

减少或消除障碍因素对耕地的影响，提高耕地质量水平，提升生产效率，是高标准基本农田建设的最终目标，确定不同建设时期内主要障碍因素是进行高标准基本农田建设的前提。指标障碍度可以理解为是某一单项指标对高标准基本农田建设影响程度的定量表示。运用障碍度模型，引入指标贡献度、指标偏离度、指标障碍度3个指标，计算单项指标的障碍度值，数值越大，表示其影响越大，通过对其数值大小的排序可以确定主要的障碍因素。具体公式：

Cij=rkj×wj

(14)

Dij=1-xij

(15)

(16)

Utj=∑Aij

(17)

式(14)～(17)中，Cij为单项指标贡献度;rkj为第j项单项指标所属的第k类指标权重;wj为单项指标权重；Dij为单项指标偏离度;xij为第i地块第j项指标的量化值；Aij为单项指标障碍度值；Utj为第t个建设时期单项指标障碍度总值，Utj值越大，表明该指标对该建设时期内高标准基本农田建设影响越大。

表4 不同建设时期面积

图2 建设时序安排

3 结果与分析

3.1 研究区建设时序安排

该文通过进行高标准基本农田建设条件评价，采用理想点逼近法对其建设条件综合排序，用自然断点法将其划分为近、中、远3期建设时序(表4、图2)。

近期建设区面积为2.083 5万hm2，占研究区耕地总面积的27.94%，主要分布于团结镇东南部、东明朝鲜族乡西北部、凤翔镇南部及肇兴镇西部地区。该区域内地势平坦，耕层深厚，各建设条件综合水平较高，进行较少投入便可得到较好的效果，因此，将该区域作为近期建设的重点区域。

萝北县高标准基本农田建设以中期建设区为主，区域面积较大，占研究区耕地总面积的55.18%，其在整个研究区内均有分布。区域内各建设条件处于中等水平，耕地总体质量有待提高，土地整治的迫切性和可行性较高，可针对不同建设条件水平因地制宜进行建设。

远期建设区主要分布在名山镇和鹤北镇北部，其他乡镇边界处有少量分布，区域所占面积最小，比例为16.88%。该区域内各建设条件均处于较低水平，灌溉体系不完善，田间道路条件较差，田块相对较零散等问题的解决均需要长时间投入与建设，因此，该区域作为远期建设区。

3.2 建设时期障碍因素分析

3.2.1 单项指标障碍度分析

根据障碍度模型得到了不同建设时期内单项指标的障碍度值，对其总值进行排序，得到单项指标对研究区不同建设时期建设条件综合水平的贡献率(表5)。

表5 指标障碍总度值及排序

由表5可以看出，基础设施条件中各建设条件排序均比较靠前，在不同建设时期内贡献率最大、排序第1的都是沟渠密度，其贡献率分别为28.15%、23.40%、19.52%，表明研究区整体灌溉条件相对较差，灌溉系统不够完善； 路网密度主要表征研究区内田间道路条件，其在近、中、远建设时期排序分别为第2、第3、第4，贡献率分别为12.60%、12.40%、10.97%，研究区内田间道路条件水平需要进一步提升； 林网密度是建设区内生态保护条件的衡量指标，不同建设时期内其排序分别为第3、第5、第8，贡献率分别为12.10%、9.14%、6.20%，生态保护也是农田建设过程中必须要考虑的要素，近期建设区内林网密度影响较大，中期、远期建设时期内生态保护水平相对较好。

区位利用条件中各建设条件障碍度总值排序相对处于中间位序，在近期建设中乡镇影响度、耕作便利度排序较靠前，分别为第4、第5，贡献率分别为9.60%、8.37%； 在中期、远期建设中，障碍度影响较大的是道路通达度，排序第2，贡献率分别为16.06%、18.40%，说明区位利用条件对该区域高标准基本农田建设影响处于中等水平，较为突出的是道路通达度，应重视公路等交通网的建设。

土地平整条件中田块集中连片度在近期、中期建设中排序第6，贡献率分别为7.85%、8.21%，在远期建设中排序第3，贡献率为12.53%； 斑块形状指数在不同建设时期内排序均为第10，表明研究区内土地平整条件整体较好，在远期建设中应注重田块规模的调整。

自然质量要素中各建设条件排序均比较靠后，研究区内自然条件整体水平较好，较为突出的是有机质含量，其排序分别为第7、第9、第9，贡献率分别为5.57%、4.03%、3.21%，有针对性地对其进行调整，会使研究区整体自然质量水平大幅度提高。

3.2.2 建设安排及障碍因素整治措施

不同建设区内排序选取前5个因素为该建设时期内的主要障碍因素。分析可知，沟渠密度是研究区建设中最主要的障碍因素，是今后建设中的重点。近期建设的其他主要障碍因素分别为路网密度、林网密度、乡镇影响度、耕作便利度； 中期建设的主要障碍因素除沟渠密度外还包括道路通达度、路网密度、乡镇影响度、林网密度； 远期建设的主要障碍因素还包括道路通达度、田块集中连片度、路网密度、乡镇影响度。由此可以看出，在建设过程中重点要考虑基础设施建设及区位利用条件的改善，但不同建设时期内其影响程度不同，因而其建设重点的先后顺序也不同。在近期建设中，先进行基础设施建设后进行区位利用条件建设； 在中期建设中，基础设施条件与区位利用条件建设要齐头并进； 而在远期建设中，在建设两者的基础上，还要进行田块集中连片度的调整。

其中，沟渠密度主要是改善研究区内灌溉条件，完善灌溉系统。在进行水利设施建设的同时，要充分考虑到研究区内灌溉水来源、取水条件及投资预算等方面，综合评定选择水源充足、取水方便、投资较少的方式。路网密度主要通过进行田间道路的建设，田间道路主要分为田间道和生产道，田间道是通往田间耕作的主要道路，应满足大型机械化作业的要求，适当地加大宽度； 生产道是田块之间的联系通道，应根据生产和农田管理工作的实际情况来确定。林网密度改善主要通过防护林带的设置，结合田块分布情况进行防护林种植，能有效地固土防沙。道路通达度、乡镇影响度、耕作便利度均可通过建设公路、完善研究区内交通网来实现。田块集中连片度主要通过田块规模来改善，首先要明确造成田块规模较小的原因是自然因素还是人为因素，若是由于地形等自然因素造成的，规模较小则需要进行土地平整，对小田块进行归并，最大限度提高土地利用率，有效增加耕地面积； 若是由于人为因素导致的，则应该加大力度引导农村土地承包经营权流转，扩大耕作单元面积，提高耕作效率。

4 结论与讨论

(1)高标准基本农田建设条件评价指标体系构建结合区域特色，充分考虑高产稳产、高效生产的各项建设条件，运用逼近理想点法，得到萝北县高标准基本农田建设时序的3个阶段，使结果更具科学性和可操作性。

(2)针对高标准基本农田不同建设时期分别进行障碍因素诊断，选择障碍度模型对其进行障碍度值计算，并对障碍度总值进行排序，得到每个时期的主要障碍因素。不同时期内障碍因素排序各有不同，其中沟渠密度排序均为第1，是研究区建设中最主要的障碍因素。其他主要障碍因素集中在基础设施和区位利用条件两方面，不同建设时期内其影响程度不同，因而其建设重点的先后顺序也不同。

高标准基本农田建设是一项复杂的工作，需要考虑自然、社会、经济、政策等多方面要素，各要素间相互交叉、相互影响，必须经过综合分析与判断，才能得到科学的决策。该文尝试以高产稳产、高效生产为目标进行高标准基本农田建设研究，构建具有区域特色的指标体系，由于受数据及条件限制，并未对萝北县辖区内国营农场对地方带来的影响进行研究； 在障碍因素整治措施分析中，措施选择及实施讨论不够完全深入，其中对林网密度及区位利用条件中的要素建设措施分析不够全面。在今后的研究中会着重加强分析国营农场对地方的影响及对障碍因素整治措施的研究，这将是未来研究的重点。