基于三象限法的永丰县高标准基本农田建设布局研究

黄春财

(永丰县水利局建管股，江西 吉安 331500)

0 引 言

通过土地整治建设形成的与现代经营方式及农业生产相适应，高产稳定、设施配套、集中连片、自然环境良好且抗灾能力强的高标农田。相比于其他国家，我国的粮食安全问题比较严峻且人均耕地资源较为匮乏，提升耕地质量受到人们的高度重视，针对高标准基本农田建设诸多学者从不同的角度开展研究[1]。一方面，从建设效益的角度评价高标准基本农田，如蔡洁、姜雨辰等从社会、生态和综合效益的角度运用熵权可拓模型、熵权法、模糊线性规划法等评价了高标准基本农田建设；另一方面，从建设因子的角度评价高标准基本农田，如钱凤奎等以东港市为例，对研究区立地条件和耕地质量运用LESA体系研究，从正向和负向的角度分析了耕地和立地条件对高标农田建设的影响；同时，有学者从建设规模、适宜性和建设潜力的角度深入探讨了高标农田的发展模式，如崔勇、李涛等对背景怀柔区高标农田建设适宜性和都市边缘高标农田潜力运用GIS分析法进行评价，在此基础上建立适宜性评价等级和3大建设模式；胡业翠等以达县为研究对象，对研究区高表农田规模运用构建的多因素综合评价模型分析，对高高标农田发展模式从人口规模的层面进行预测分析。有研究者从空间格局的角度评价了高标农田的可行性，如蔡朕等以2014年梁平县为研究对象，从布局合理性的角度运用集对分析法对高标农田选址的适宜性进行了分析；李超等[9]以湖北省卢龙县为例，运用互斥性矩阵分析和灰色关联度分析相耦合的方法，从时空分布的角度评价了高标准基本农田建设情况，研究表明可划分为延缓、正常推进和优先保障区[2-8]。

已有研究表明，关于高标准基本农田建设的研究属于动态变化的，应考虑不同区域的特征从不同视角开展合理性评价。当前，关于高标农田的研究热点和亟待解决的问题为空间布局与建设模式的分析，应在具体的布局上落实因素分析、规模状况、潜力大小、效益型和适宜性等，为指导高标准基本农田建设方向提出切实可行的发展模式。文章从2大方面系统分析了高标农田建设模式，拟选用三象限法进行评价研究，从而提出发展特色农业、现代规模农业以及现代旅游农业3中高标农田建设模式，研究成果可为当地农田发展模式和空间布局提供科学的依据[9-12]。

1 数据来源

1.1 区域概况

永丰县位于江西省中部，下辖8个镇13个乡，占地面积2695km2，绿化覆盖率46%，城市化率42%，拥有省级园林城市和全国生态蔬菜之乡等称号。永丰县属于亚热带季风气候，年均气温18℃，年均降雨量1627.3mm，气候特征为雨量充沛、四级分明、日超充足，无霜期279d。境内河流大都源于东南向西北注入赣江，主要有上固河、麻江河、沙溪河、遇元河等支流，共有孤江和乌江两大干流。该区域为吉泰盆地，地貌类型以低山、丘陵为主，四周山脉环绕，红壤为主要土壤类型，极易引起水土流失。随着永丰县耕地面积的减少和建设用地的不断增加，将使得人地矛盾更加紧张。另外，研究区农村基础设施相对落后且耕地后背资源较为贫乏，为促进当地经济发展及确保粮食安全势必要建设高标农田。各乡镇基本农田分布情况见表1。

表1 永丰县各乡镇基本农田分布情况

因此，为实现永丰县现代化规模农业、特色农业、旅游农业等发展目标，有必要开展高标农田建设布局研究，可为当地农田建设发展和可持续发展提供科学依据。

1.2 数据来源

选取2016年永丰县统计年鉴、江西省永丰县农用地分等成果技术报告、2016年永丰县土地利用变更调查数据以及2010-2025年土地利用总体规划等作为研究数据主要来源，针对高标准基本农田建设农户的意愿和建议相关数据来源于乡镇农业经济报告、水利调查和农户调研等资料。

2 研究方法

在遵循经济可行、自然质量适宜等原则的基础上布设区域高标农田范围，应综合考虑研究区土壤本地质量状况、社会发展情况以及群众意愿等因素。因此，本研究从土壤质量和社会条件2个层面研究县域高标农田建设区，即对耕地自然质量、区域社会经济条件分别选取影响耕地质量和社会经济的主要因素来评价分析。在此基础上将社会经济可行性和耕地质量适宜性运用三象限法相耦合，提出适用于当地农田建设的发展模式和布局。

研究者Stephen.R等基于四象限法提出了一种用于高标农田建设的科学方法，即三象限法，该方法可实现从2个属性的角度分析研究对象，通过在不同象限方块内填入研究对象的属性获取高标准基本农田的建设布局。

2.1 耕地质量适宜性分析

2.1.1 划分评价单元

耕地地块和行政村为耕地质量评价的两个基本单元，文章选取的研究对象为县域尺度，因此要求具有较强的操作性和准确性，评价单元划分应具体到块地，因此为保证评价结果的精确性选取耕地质量评价单元为耕地块地。另外，根据有关规程要求和土地调查结果给出的线状、面状地物尺寸大小，文章认为块地在20m以内间隔距离时保持相连。然后将所有图斑运用Buffer功能生成缓冲区，Merge合并相交和重叠的图斑，块地缓冲距离相同时保持相连。通过以上处理可确定615块评价单元，其面积为20373.08hm2。

2.1.2 构建评价体系

耕地质量受影响因素较多且各因素间关系复杂，结合当地实际情况和农用地分等顶级成果，在遵循可行性、差异性、主导性和可比性等原则的基础上，从利用条件、理化性状和立地条件等方面选择评价因子并建立评价体系，如表2所示。

表2 耕地质量评价体系

将各指标综合权重利用专家打分和层次分析相结合的方法求解，同时为保证评价结果的精确性并消除主观因素对权重的影响，对各项评价因子权重利用熵权法求解，最终的指标权重为综合权重值和熵权值的平均值。通过对各层次权重系数的乘积运算确定各评价因子的综合权重，见表3。

表3 各评价指标的权重及其初始

2.1.3 因子量化处理

为消除单位量纲不同带来的不可通透性将评价指标利用归一化法处理，由此构造标准化的判断矩阵如下：

(1)

(2)

(3)

式中：xmin、xmax为不同评价对象关于同一因子的最小值和最大值；xij为研究区域j关于因子i的参数值。考虑专家意见和其它参数值获取适度评价因子的标准值如表4所示。

表4 不同等级下各评价因子标准化值

2.1.4 评价结果

通过对各项因子权值、初始值标准化计算和选取评价因子，将每块地块图斑的耕地质量利用加权指数和法评价，其表达式为：

(4)

式中：F为耕地质量综合评分；i、n为评价指标编号及其总数；Wi、Ai——为评价因子i的权值及其评分。

将江西省永丰县耕地质量适宜性按照以上计算结果进行划分，其中综合指数临界点利用平均数突变点法划分，最终求得的平均综合指数为0.84，由此可从低度适宜和高度适宜2个方面划分各评价单元。

2.2 高标准基本农田建设可行性分析

2.2.1 评价单元划分

宏观区域的经济社会条件与可行性评价密切相关，本研究以社会、行政村为单位评价分析高标准基本农田建设可行性。将永丰县高标准基本农田建设利用Arc GIS空间矢量化处理，从而获取4个社区单元和个行政村，且总体表现出东南密集、西北疏松的地域空间分布特征。

2.2.2 构建评价体系

社会发展状况、当地群众意愿和农田现状等因素均可在一定程度上影响高标农田建设可行性。文章采用实地调研和问卷调查的方法，将评价指标综合权重运用专家打分和层次分析相结合的方法求解。为消除主观因素对指标权重的影响，对各项评价因子熵权值利用熵权法计算，最终的权值即为综合权重和熵权值的平均值，建立的评价体系如表5所示。

表5 可行性评价体系

2.2.3 因子量化处理

采用公式(1)、(2)归一化处理可行性评价体系中各因子值，由此获取参评指标标准值，如表6所示。

表6 可行性评价因子标准值

2.2.4 评价结果

将江西省永丰县各评价单元利用公式(3)进行求解，其中综合得分临界点利用平均数突变点法划分，最终求得的平均可行性得分为0.75，由此可从低度可行和高度可行2个层面划分评价对象。

2.3 高标准基本农田建设区域的划分

根据以上计算结果，对高标农田适宜性、可行性分别以耕地块地和行政村为单元进行求解，从而得到综合指数分别为0.84、0.75，由此以行政村、各块地耕地质量为基本单元可划分为高度可行与低度可行、高度适宜与低度适宜4种类型。

将2个维度运用三象限原理划分为3个象限，即低适宜高可行、高适宜高可行及可行高适宜区，其中优先布局建设的区域为高适宜高可行区，其次为高低可行低度适宜及高度适宜低度可行区。

3 结果分析

对永丰县高标准基本农田建设区域运用三象限法和Arc GIS空间叠加分析工具进行划分。结果显示，高标农田的优先布局区域为高适宜高可行区，主要集中在北部的潭城乡和县城的少部分区域，耕地面积为3068.62hm2，占比约15.06%；高适宜低可行区域主要分布永丰县的南部地区，耕地面积约10862.71hm2，占比约53.32%；高可行低适宜区主要位于永丰县中部和低山丘陵区，耕地面积为6441.75hm2，占比约31.62%。

综合考虑永丰县社会经济状况和耕地质量划分的以上区域，与当地土地利用规划保持较高的一致性。根据不同地区的具体状况和三象限法计算结果，进一步分析各分区的建设模式和发展特点。永丰县高标农田建设区域分布，见表7。

表7 永丰县高标农田建设区域分布

3.1 高适宜高可行区域

县城附近区域及潭城、鹿岗等乡镇的耕地质量较优良，人均农业产值较高且路网密度较大，因距离县城较近具有明显的物流、人流、交通和资金优势，所以该区域可充分发挥其特有的地理优势和环境条件发展现代旅游农业。这一区域可借助较为丰富的旅游资源、已有的农业和区位优势，将现代旅游农业与高标农田相结合实现区域产业的升级转型，这与传统的农业升级和县城附近群众的意愿要求保持一致。另外，此区域大部分为县城附近，所以要防止城市无序扩张和加强基本农田保护。

3.2 高适宜低可行区域

高适宜低可行区域主要分布于永丰县南部地区的龙岗、上固和沙溪等乡镇，这些地区的地形平坦、基本农田面积比较高，灌溉及排水设施相对完善、劳动力充足且具有较高的耕地连片度，由于长期的精细化管理和作物耕作当地土质深厚且较为肥沃。另外，较为完备的田间道路系统为各类耕作机械提供了通行条件，单位面积产量稳定且高。然而，新增耕地潜力因该对区域开发的较为彻底而严重缺乏，从而出现资源性短板，该区域具有较低的可行性。所以，应进一步加强建设该区域的水利设施和道路交通条件推动高标准基本农田建设，充分利用平台、高度连片的耕地优势和国家对生产经营的政策，大力发展机械化、规模化种植农业。

3.3 高可行低适宜区域

高可行低适宜区主要位于永丰县中部的陶唐、瑶田、古县等中部区域，该区域的土壤有机质含量较低且山区地形坡度较大，加之河网密布、地形破碎以及较低的田块连片度，其适宜性较低。然而，该区域存在较大的新增耕地潜力，为增加人均农业产值具有强烈的高标准基本农田建设意愿，所以其可行性较高。总而言之，结合当地农业特色和山区条件发展特色水产养殖和山区农业，在高标农田推进时依据自身优势形成具有当地特色的大农业模式。

4 结论与讨论

1)高标准基本农田建设布局与发展模式式一项具有较强实践性和理论性的工作，不仅要考虑建设区域的实际情况、当地群众的整治意愿，还要结合土地整治相关理论。文章考虑县域群众意愿、当地社会条件以及区域土壤质量等因素，在高标农田发展模式中引入三象限法弥补了当前存在的轻社会经济条件、重耕地本底质量的不足，提高了自然、社会条件与高标准基本农田建设的耦合度，具有更强的操作性与可行性，形成的时空建设顺序可为县域农田建设布局提供一定的指导。

2)根据三象限法评价结果，县城附近区域及潭城、鹿岗等乡镇为高适宜高可行区，该区域距离城区较近具有交通运输、物流和资金等优势，所以该区域可充分发挥其特有的地理优势和环境条件发展现代旅游农业；高适宜低可行区域主要分布于永丰县南部地区的龙岗、上固和沙溪等乡镇，这些地区的地形平坦、基本农田面积比较高，灌溉及排水设施相对完善、劳动力充足且具有较高的耕地连片度，由于长期的精细化管理和作物耕作当地土质深厚且较为肥沃，由于属于传统的农业耕作区其升级转型难度高，因此可发挥固有优势因地制宜的发现现代规模农业；高可行低适宜区主要位于永丰县中部的陶唐、瑶田、古县等中部区域，该区域具有明显的三象限正、负耦合现象，因耕层质地差、耕地连片度低且山区地形坡度较大，土壤的保肥、保水和通气能力差，加之水土流失严重土壤的有机质含量较低。另外，此区域排水易受阻且河网密集，因此属于低适宜性的负耦合区。

3)针对低适宜低可行区域考虑到其建设效益及利用难度因素，在高标准基本农田建设中未将这部分区域纳入研究范围。另外文章综合考虑群众意愿、社会经济条件和耕地自然质量等因素，然而因数据获取性和完备性等条件制约，未来仍需要进一步完善评价体系。同时，在遵循差异性、主导性等原则的基础上分析了高标农田建设的限制条件，为逐一深入分析各因素的综合作用，仍需要深化研究。最终，文章更多的是从当地实际发展需求和现状的角度运用三象限法耦合划定高标准基本农田建设范围，由此表明要考虑各区域的具体情况合理确定建设范围和发展模式。