Study On Permanent Basic Farmland Delineation and Cultivated Land Protection In Ji'nan City Based on the Data of the "Third National Land Survey"

胡正超，齐俊，梁勇，吴闯，王长鹏，张雅芹

(济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101)

Abstract It is of great significance for the protection of arable land and the guarantee of food security to explore an effective way for the demarcation of permanent basic farmland, designate high-quality and concentrated arable land as permanent basic farmland, and effectively allocate arable land resources. Based on the results of the "Third National Land Survey" in Ji'nan city, an evaluation index system of comprehensive quality of arable land and the potential of "recoverable" arable land from multiple dimensions have been built. According to the evaluation results, the cultivated land in Ji'nan city has been divided into six types, they are high-quality, relatively high-quality, good, general, poor, unstable and ecological protection. The potential of "recoverable" arable land in J'inan city has been divided into priority restoration areas, suitable restoration areas and unfavorable restoration areas. It objectively reflects comprehensive quality of arable land and the potential status of "recoverable" arable land, obtains the space-time allocation of arable land and "recoverable" arable land resources, provides references for the delineation of permanent basic farmland in Ji'nan city and other cities and counties, and provides references for the preparation and implementation of the differential management and control of arable land resources and the "in and out balance" of arable land.

Key words: Permanent basic farmland delimitation; cultivated land protection; "third survey" data; Ji'nan city

0 引言

2022年中央一号文件强调，落实“长牙齿”的耕地保护硬措施，严守18亿亩耕地红线，按照耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界的顺序，统筹划定落实三条控制线。当前，百年变局和世纪疫情交织影响，稳住农业基本盘，是国家重大战略需要，坚持耕地红线的底线思维，优先划定永久基本农田，将现状可长期稳定利用的优质耕地划入永久基本农田保护，是保护优质耕地资源、保障国家粮食安全和优化国土空间布局的重要举措[1-4]。

学者们对永久基本农田划定进行了广泛研究，主要是从耕地立地条件[5-6]、区位条件[7]、农用地分等[8-9]、空间形态[10]以及生态环境质量[11]等方面选取指标构建耕地质量综合评价体系，利用GIS、土地评价、数理统计和空间建模等方法[12-13]，划定永久基本农田；国务院机构改革后，学者们在“三线”统筹下划定永久基本农田进行了有益探索[14-16]。综合来看，以往的研究多基于“二调”的年度变更数据，对于耕地评价多直接采用耕地质量等数据，缺乏现势性，同时，在耕地保护新要求下对永久基本农田划定及耕地资源管控研究不足。本研究基于“三调”数据，结合2020年耕地资源质量分类成果，运用ArcGIS空间分析技术方法，分析耕地综合质量的多种因子，立足耕地数量、质量、生态三位一体，探讨永久基本农田划定的有效方式，科学评价“可恢复”地类恢复耕地潜力，分析未来耕地“进出平衡”可增长空间，达到将优质耕地划为永久基本农田的目的，实现耕地长效保护和持续利用，为济南市耕地资源差别化管控和耕地“进出平衡”方案编制实施提供参考，为其他市县永久基本农田划定提供方法借鉴。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

济南市是山东省省会，总面积10244.48km2，“七普”数据常住人口920.29万人，其中城镇人口676.07万人，地处华北平原东南部边缘，位于鲁中南低山丘陵与鲁西北冲击平原的交接带上，南依泰山，北跨黄河，地势南高北低，由南向北依次为低山丘陵、山前冲积-洪积倾斜平原和黄河冲积平原。市年平均气温13.6°C，年平均降水量641.0mm，属温带季风气候[17]。

1.2 数据来源及处理

本研究基础数据为济南市第三次国土调查成果(以下简称“三调”)、2020年耕地资源质量分类成果、2017年永久基本农田划定成果、生态保护红线，数据来源于济南市自然资源和规划局。DEM数字高程数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)，市、区(县)、镇(乡)政府驻地和集贸市场等点状数据来源于POI爬取。对收集的空间数据统一转换为CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_39坐标系。

从济南市“三调”数据中提取出耕地和标注“可恢复”属性的图斑，作为评价单元。“可恢复”属性地类是指“二调”及其后历年变更调查的可调整地类，“三调”要求按现状调查，不再保留可调整地类属性，标注“即可恢复”或“工程恢复”属性，是恢复耕地的主要潜力资源。

2 耕地与“可恢复”耕地潜力综合评价

2.1 评价指标体系

永久基本农田应是耕地质量好、集中连片的优质稳定耕地，参考已有研究[18-20]，从土壤质量、农业生产、交通区位、地块空间形态、生态安全5个方面，构建耕地综合质量和“可恢复”耕地潜力评价指标体系，采用特尔斐法确定指标权重(表1)。

表1 济南市耕地与“可恢复”耕地

土壤质量反映土地生产力水平，在气候条件差异不明显的区域范围，土壤肥力状况等多重因素直接影响到区域耕地质量，如土壤pH对营养元素的生物有效性有重要影响[21]。本文选取了表层土壤质地、有效土层厚度、有机质含量、土壤pH指标因素，数据从2020年济南市耕地资源质量分类成果中获取。

农业生产反映耕地种植条件，包括了基础设施完备程度。本文选取了高程、坡度、灌排条件、耕作便利度、耕作距离。高程和坡度反映区域的光热和温度条件、水土保持情况，海拔越高坡度越大，越不利于耕作，高程和坡度数据来源于DEM数据。灌排条件、耕作便利度、耕作距离，反映地块在田间道、沟渠等基础设施完备程度的差异，这3个指标属于扩散型指标，参照《农用地定级规程》赋值方法通过衰减法进行赋值。灌排条件采取图斑到沟渠的距离，耕作便利度是图斑到农村道路的距离，耕作距离是图斑到农村居民点的距离。

交通区位反映生产要素流通运输便利性、地块区位条件。本文选取集贸市场影响度、中心城镇影响度、道路通达度，这3个指标属于扩散型指标，参照《农用地定级规程》赋值方法，通过衰减法进行赋值。集贸市场影响度是图斑到集贸市场的距离，集贸市场为点状指标，数据来源于POI爬取，采用指数衰减法赋值。中心城镇影响度是图斑到中心城镇距离，中心城镇为点状指标，为市、区(县)、镇(乡)政府驻地中心点，采用指数衰减法赋值。道路通达度是图斑到现状公路的距离，公路为线状指标，采用直线衰减法赋值。

农田空间形态的连续性有利于提高耕地利用效率、发挥生态功能及提升农地价值[22]，本文选取集中连片度、田块规整度对地块空间形态评价。

集中连片度为在一定范围内地块的相连程度。一般情况，因县级及以上公路、铁路、河流水面等相隔的地块不视为集中连片，地块间地类界线、行政界线、沟渠、田埂、田间道路等不作为集中连片的分割要素。本研究将一定区域内耕地间相邻接的沟渠、干渠、农村道路图斑和图斑间距小于10m的地块视为同一集中连片区域。从“三调”数据中提取出河流水面、水工建筑用地、宽度大于10m的公路用地、铁路，作为划定集中连片区域的障碍因素，利用ArcGIS10.2聚合分析工具划定集中连片区域，根据连片面积进行分级，对集中连片区域内耕地赋分值。对于“可恢复”属性地类，考量其地块与现状耕地集中连片的程度，同时，增加集中连片区内耕地占比这一指标，是指耕地和“可恢复”地类形成集中连片区内耕地的占比，占比越大，说明该片区内今后恢复耕地后，耕地更加趋于集中。

地块形状规则在很大程度上影响着耕地使用效率，利用景观生态学中的分维数FRAC测度，分维数描述了田块几何形状复杂性[23]，该指数理论范围在1.0～2.0之间，指数越小表示田块形状越规则，反之则田块形状越复杂。

(1)

式中：FRAC—田块形状；p—地块周长，a—地块面积。

生态安全主要反映耕作生产的生态容许和安全程度。生态系统稳定，且生态风险低的区域生态越安全，耕作等人类活动的限制性越小。本文选择生态红线、双评价结果作为生态安全衡量指标。

2.2 指标量化

有效土层厚度等10个非扩散型指标量化标准见表2，量化标准参考了2019年济南市农用地耕地质量分等成果。

表2 非扩散型指标量化标准

扩散型指标采用衰减法赋值，式(2)为线状指标直线衰减法赋值，式(3)为点状指标指数衰减法赋值，指标影响半径如表3所示。

表3 扩散型指标分级赋分标准

fi=Mi(1-r)

(2)

fi=Mi1-r

(3)

r=di/d

(4)

d=S/2L

(5)

式中：fi—第i个指标作用分；Mi—规模指数；di—地块至评价因素间的实际距离；d—评价因素影响半径；r—相对距离；S—评价区域面积；L—线状要素长度。

2.3 耕地综合质量和“可恢复”耕地潜力评价

本研究采用加权指数法对耕地综合质量和“可恢复”耕地潜力进行评价，地块综合质量分值越高，代表地块质量越好。

(6)

式中：Si为评价单元i的综合质量分值，Aij为第i个评价单元第j个评价指标的量化标准分，Wij为第i个评价单元的第j个评价指标权重，Wjk为第j个评价指标的准则层权重，n为评价指标数，m为指标准则层数。

破碎度是一定空间内、时间界限内地块破碎化程度的具体量化，能反映地块的破碎状况。破碎度越大表明图斑地块在区域内的分布趋于零散化，对于耕地管理难度加大，整体的脆弱性增加。

(7)

式中：P—破碎度，S—图斑总面积，m—图斑块数。具有公共边界相邻的图斑块视为一个图斑，以此统计区域内图斑块数。

3 结果与分析

3.1 耕地综合质量评价结果

济南市耕地344817.30hm2，综合质量评价平均分值为68.13，分布在[24,90]之间，耕地综合质量评价分值差异较大，在70～80分值区间面积较多。

行政区中商河县耕地综合质量评价平均分值为最高76.67，其次是济阳区76.07，天桥区74.35，高于全市平均水平。

在地域空间上北部山前冲积-洪积倾斜平原和黄河冲积平原耕地综合质量评价分值较高，同时在西南、东南部分平原地区存在较高分值的耕地，南部地山丘陵耕地分布零散，耕作条件较差，评价分值较低(图1)。从地类上水田平均分值73.96，水浇地平均分值73.56，旱地平均分值60.26，水田、水浇地分值总体高于旱地。

a—耕地综合质量；b—土壤质量；c—农业生产条件；d—交通区位；e—地块空间形态；f—生态安全图1 济南市耕地评价结果

由图1评价结果可知，土壤质量、农业生产条件、地块空间形态的平均分值为80.96、73.49、75.76，空间分布较为一致，分值较高的分布在北部平原地区、西南和东南部分平原地区。交通区位平均分值19.82，评价结果受公路因素影响较大，是由于在中心城镇影响度、集贸市场影响度影响半径外，耕地临近公路，交通便利，更有利于生产要素流通，结果显示济南市北部商河县、东南部莱芜区、钢城区平原地区总体分值较高。济南市生态安全总体分值较高96.38，其中低分值位于生态红线和双评价生态保护极重要范围，主要是分布在南部低山丘陵区域。

3.2 永久基本农田划定分析

在耕地综合质量评价的基础上，进一步将河道耕地、湖区耕地等不稳定耕地剔除，共计5826.62hm2，提取出可长期稳定利用的耕地338990.68hm2，为确保划定的永久基本农田和生态保护红线不重叠，将生态保护红线范围内耕地剔除，共计2020.13hm2，剩余耕地作为永久基本农田划定基础，共计337792.13hm2。根据耕地综合质量评价结果，综合质量分≥80为优质耕地，优先划入永久基本农田保护；[65,80)为较优质耕地，适宜划入永久基本农田保护；[65,65)为良好耕地，划定为永久基本农田储备区；[50,60)为一般耕地，划定为整治提升区；<50为较差耕地，同时将不稳定与生态保护耕地，划定为逐步退出区，划分结果见图2、表4、表5。

1—永久基本农田；2—永久基本农田保护储备区；3—整治提升区；4—逐步退出区图2 济南市耕地综合质量区域划分结果

表4 耕地综合质量区域划分面积统计表

表5 耕地综合质量区域划分评价结果

(1)永久基本农田

优质耕地综合质量最优，耕地平均综合分值81.10，是济南市粮食安全保障的核心，优先划入永久基本农田保护，面积63006.31hm2，耕地占比18.27%，平均地块面积3.41hm2。较优质耕地平均综合分值71.94，综合质量较优，适宜划入永久基本农田保护，面积237354.16hm2，耕地占比68.83%，平均地块面积1.45hm2。

将优质、较优质耕地划为永久基本农田，划定面积300360.47hm2，耕地占比87.10%，稳定耕地占比88.60%。划定的永久基本农田自然质量条件好，地势平坦，耕作便利，耕地集中连片，空间形态规整，大部分耕地分布在北部平原区、东南部、西南部平原地区，主要分布在济阳区、章丘区、商河县、长清区、平阴县、莱芜区。

(2)永久基本农田储备区

良好耕地平均综合分值62.81，面积21396.65hm2，平均地块面积0.47hm2，耕地占比6.21%，划为永久基本农田储备区，区域内耕地以旱地、水浇地为主，旱地17007.00hm2，水浇地4369.11hm2。空间分布上一部分耕地与较优质的耕地仍是集中连片的，但受一定条件影响，耕地形态较不规则，存在一定的坡度，主要分布在南部山区丘陵地区，位于长清区、章丘区、莱芜区、钢城区、平阴县等。区域内耕地限制因素较少，可进一步提升耕地集中连片度，改善农业生产条件，提高耕地生产能力，为重大建设项目等占用永久基本农田进行补划。

(3)整治提升区

一般耕地土壤质量不高，农业生产条件，交通区位条件、地块空间形态对耕作生产有一定障碍，耕地平均综合分值56.87，平均地块面积0.27hm2，面积12930.09hm2，耕地占比3.75%，以旱地、水浇地为主，划定为整治提升区。根据空间分布位置条件，因地制宜开展土地综合整治，对于农业生产条件较差的，应当改善农业设施条件，加大土地平整力度等；对于地块不规则但相对集中连片的，可以整治增加耕地面积，提高耕地集中连片度；对于交通区位较差、耕作不便利、位置偏远的耕地，可以加强农村道路等基础设施建设。该区域范围内耕地，经过整治提升后可以纳入永久基本农田储备区。

(4)逐步退出区

将较差耕地、不稳定与生态保护耕地10130.09hm2划定为逐步退出区，可以列入耕地年度“进出平衡”方案中，做出近期、中期、远期的时序安排，有计划地退出耕地保护范围，同时，在其他区域增加高质量耕地。

较差耕地3107.92hm2，耕地占比0.90%，基本为旱地，耕地平均综合分值44.71，土壤肥力较低、灌溉条件较差，空间分布零散、破碎，平均地块面积0.24hm2，坡度超过6°的图斑数占97.17%，高程大于300m的图斑数占92.60%。破碎度高、坡度高的耕地在土地整治改造中难度较大，不利于农田机械耕作，生产能力较低。不稳定与生态保护耕地7022.17hm2，耕地占比2.04%，平均综合分值66.74，平均地块0.31hm2，不稳定耕地主要是沿黄河、徒骇河分布的河滩地，易受洪水灾害影响无法长期稳定耕作，生态保护范围内耕地主要分布在南部低山丘陵区域。

3.3 “可恢复”耕地潜力评价结果

济南市“可恢复”耕地潜力面积109411.64hm2，潜力评价平均分值59.25，分布在[25,79]之间，在61～65分值区间面积最多(图3、图4)。

图3 各行政区“可恢复”潜力评价分值

图4 “可恢复”耕地潜力评价分值区间面积分布

“工程恢复”82318.74hm2，潜力平均分值59.42，主要集中分布在济南市南部历城区、章丘区、西南部长清区、平阴县、东南部莱芜区；“即可恢复”27092.89hm2，潜力平均分值58.71，主要集中分布在济南市南部历城区、章丘区，西南部长清区、平阴县。“工程恢复”、“即可恢复”呈现出低分值较为集聚，高分值较为零散的特征。

济南市“工程恢复”潜力平均分值略高于“即可恢复”，仅章丘区、钢城区高于“即可恢复”，主要与该行政区内“工程恢复”、“即可恢复”的空间分布和面积有关。章丘区、钢城区“工程恢复”占全市“工程恢复”耕地潜力的比例为18.03%、6.16%，在空间分布上，大部分“工程恢复”分布临近现状耕地，自然条件较好，潜力评价分值较高。

3.4 “可恢复”耕地潜力类型划分

根据“可恢复”耕地潜力评价结果，将分值≥70的划为优先恢复耕地区，分值[60,70)的划分为适宜恢复耕地区，分值<60的划为不宜恢复耕地区，见图5、表6。划定的3个类型“工程恢复”占比分别为8.88%、44.02%、47.10%，“即可恢复”占比分别为4.83%、42.84%、52.33%。

a—即可恢复耕地；b—工程恢复耕地；c—区域类型划分图5 “可恢复”耕地潜力评价结果及区域类型划分

表6 “可恢复”耕地区域类型评价结果

4 结论

本文基于济南市“三调”成果，从土壤质量、农业生产、交通区位、地块空间形态、生态安全5个方面，立足耕地数量、质量、生态三位一体，构建耕地综合质量和“可恢复”耕地潜力评价指标体系，综合采用2020年耕地资源质量分类成果、生态保护红线、双评价成果、DEM、POI等多源数据，评价结果客观反映出耕地综合质量和“可恢复”耕地潜力状况。

济南市耕地破碎度为0.37，将优先恢复耕地区纳入耕地保护范围，破碎度为0.36，适宜恢复耕地区纳入后，破碎度为0.30，耕地破碎度分别减小0.01、0.07，耕地集聚性增加，可与较差耕地逐步退出区形成空间置换，实现耕地“进出平衡”。

研究形成永久基本划定路径，并得到济南市耕地和“可恢复”耕地的资源时空配置。将济南市耕地划分为优质、较优质、良好、一般、较差、不稳定与生态保护6种类型，划定质优、集聚耕地为永久基本农田300360.47hm2，稳定耕地占比88.60%；划定评价良好耕地为永久基本农田储备区21396.65hm2；划定评价一般耕地为整治提升区12930.09hm2；划定评价较差耕地、不稳定与生态保护耕地为逐步退出区10130.09hm2。

将济南市“可恢复”耕地潜力划分为优先恢复区、适宜恢复区、不宜恢复区，优先恢复耕地区、适宜恢复耕地区恢复耕地后，耕地破碎度可减小0.01、0.07，耕地集聚性增加，空间布局进一步优化。

5 讨论

研究从市域范围对耕地综合质量进行评价，依据评价结果划定了质优、集聚的耕地为永久基本农田，在区(县)域尺度来看，商河县、济阳区、天桥区、槐荫区划定永久基本农田占稳定耕地比例超过90%，各区(县)永久基本农田划定比例不均衡。永久基本农田划定是对土地发展权的配置，在一定程度上会使区域内土地的发展权力受到限制[24]。永久基本农田的划定在空间尺度上可进一步聚焦于县域、镇域尺度，进行精细化划定，同时上级部门作为土地发展权配置主体需进行统筹，采用行政手段配置永久基本农田任务指标，使其符合社会整体利益[25]。

研究从优先划定优质、集聚耕地为永久基本农田入手，尚未考虑国家、省、市重大基础设施等项目用地需求。本研究结果已有良好基础，对于实际用地需求，充分协调后，可进一步对永久基本农田和耕地资源保护空间布局优化。

“可恢复”耕地潜力评价结果，客观反映“可恢复”属性地类恢复为耕地的潜力优先顺序，在实际过程，仍需考虑本区域政策、农民意愿、资金投入等因素，稳妥推进，确保不发生社会风险问题。