基于“双评价”的农业生产适宜性评价——以四川省开江县为例

郑大伦，焦翠翠，胥 娟，李骆鑫

（四川轻化工大学经济学院，四川 自贡 643000）

随着中国经济的快速发展，城镇化的进度加快，农用土地面积不断被挤压，人地矛盾下，农业用地的合理开发面临着巨大的困难［1］。因此，需要对地方的农业生产适宜性进行评价以优化农业生产布局，促进经济的可持续发展。农业生产适宜性评价是国土空间规划的重要组成部分，中国的国土空间规划体系主要由政府政策主导，且逐渐完善。2016 年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《省级空间规划试点方案》［2］，提出以主体功能区规划为基础，全面摸清并分析国土空间本底条件，划定城镇、农业、生态空间以及生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界（以下称“三区三线”），注重开发强度管控和主要控制线落地，统筹各类空间性规划，编制统一的省级空间规划，为实现“多规合一”、建立健全国土空间开发保护制度积累经验、提供示范。2017 年，国务院印发《全国国土规划纲要（2016—2030 年）》［3］，对涉及国土空间开发、保护、整治的各类活动具有指导和管控作用，对相关国土空间专项规划具有引领和协调作用，是战略性、综合性、基础性规划。2022年中央一号文件也要求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。县域作为中国广泛、稳定的行政单元［4］，县级农业生产适宜性评价不仅是省级空间规划的基础，也是乡镇优化农业生产布局的依据。2018 年，中共中央、国务院印发的《乡村振兴战略规划（2018—2022 年）》［5］中指出，要开展资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价，推进不同功能区在市县层面精准落实。2020 年，自然资源部发布了《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南（试行）》（以下简称《指南》），明确了省级的农业生产适宜性评价方法，指出市县级农业生产适宜性评价可在省级评价的基础上补充评价内容。国土空间规划逐渐成熟，县级部门开始成为评价主体［6］。然而，县级的农业生产适宜性评价，面临评价区域范围过小、实际情况错综复杂、基础数据难以获取、评价方法和体系不合理等不利因素［7，8］，“双评价”《指南》难以对高精度的农业生产活动进行有效的指引［9］。在县级农业生产适宜性评价中，GIS 技术被广泛应用于该领域。层次分析法［10-12］、德尔菲法［13］、主成分分析法［14，15］等方法被用于计算各评价因子之间的权重。研究者对于农业生产适宜性的评价不仅考虑了自然条件，而且考虑了交通、道路、行政中心、经济水平等因素［16，17］。姜华等［18］在土地资源的基础上，以坡度和土壤去衡量农耕条件，再以降水量作为农业供水条件，结合当地的污染程度和受灾程度去判定农业生产适宜性。张景等［19］则依托于当地的地质调查成果，采用限制因子法对土壤肥力、地形坡度、土壤厚度、水热条件、土壤污染等指标进行加权总和，去判定农业生产适宜性。但在众多县级农业生产适宜性评价中，鲜有在“双评价”《指南》的基础上细化评价体系的研究。为此，本研究采用ArcGIS 空间分析方法，在“双评价”《指南》的基础上，结合四川省开江县的实际情况，以水资源、光热条件为基础，细分土地资源，构建评价体系，运用层次分析法对各指标进行叠加分析，对开江县的农业生产适宜性进行评价并结合土地利用现状，优化开江县的农业产业布局，以期为县级农业生产适宜性评价提供经验借鉴。

1 研究区域概况

开江县位于四川省东部地区，大部分地区处于大巴山南部山脉和丘陵交错分布中的“坝子”地带，有“川东小平原”之称。开江县位于107°42′E—108°05′E、30°47′N—31°15′N，占地面积约为1 402 km2，包含10 个镇和10 个乡，是成渝经济区和秦巴地区的交通要道。开江县四面环山，属于山中盆地，地形以平坝和丘陵为主。大部分区域的海拔在300～500 m，主要位于西部和中南部。北方部分山脉海拔超过1 000 m，大部分地势偏平坦，山脉附近地势起伏较大（图1）。

图1 开江县的高程

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源及预处理

本研究主要针对县域范围，研究数据主要包括DEM 数据、土地利用数据、土壤质地数据、积温数据、降水数据、氮含量数据和磷含量数据。土地利用数据源于30 m 全球地表覆盖数据GlobeLand30（http：//globeland30.org/），高程数据源于地理空间数据云（https：//www.gscloud.cn/），年降水量数据和积温数据源于国家科技基础条件平台——国家地球系统科学数据中心（http：//www.geodata.cn）。土壤质地数据、氮含量数据和磷含量数据均来自国家科技基础条件平台——国家地球系统科学数据共享平台土壤科学数据中心（http：//soil.geodata.cn/）。所有数据坐标系统一为WGS 1984，数据分辨率统一为30 m×30 m。

2.2 评价因子选取

以《指南》为参考，结合前人的研究成果［20］以及考虑县域自身特点［21］，在各种影响农业生产适宜性的因子中，从土地资源、光热条件、水资源3 个方面进行因子选择（表1）。

表1 评价因子分级

土地资源方面选择坡度、土壤质地、坡向、氮含量和磷含量。坡度对农业生产的影响较为明显，坡度较大的地区，地表起伏较大，水土流失情况更严重，土地侵蚀程度更高，并且坡度在25°以上就完全不适宜种植农作物。坡度主要通过DEM 数据计算获得，并参考《指南》将坡度按照≤2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、＞25°，划分为平地、平坡地、缓坡地、缓陡坡地、陡坡地5 个等级。坡度较小的地区，农业生产机械化推广与应用的难度越低。

土壤的质地主要看土壤的粉沙含量，粉沙含量在80%以上的区域完全不适宜种植农作物，粉沙含量在60%～80%时，土壤种植农作物会受明显影响，因此，将粉沙含量按照＜20%、20%～50%、50%～60%、60%～80%、＞80%分为5 个等级［22］。粉沙含量较低地域更适宜进行农业种植。

坡向影响农作物的光照和水量。阳坡的光照比阴坡更充足，更适合农作物的生长。迎风坡的水量大于背风坡，也更适合农业种植。因此，将坡向按照S、SW/SE、W/E、NW/NE、N 分为5 个等级。

土壤的氮、磷含量直接影响土壤的肥力，氮、磷含量高的区域土壤肥力更高，因此，将土壤的氮含量分为＞2.00 g/kg、1.50～2.00 g/kg、1.00～1.50 g/kg、0.75～1.00 g/kg、＜0.75 g/kg 5个等级。磷含量分为＞1.00 g/kg，0.80～1.00 g/kg、0.80～0.60 g/kg、0.60～0.40 g/kg、＜0.40 g/kg，5 个等级。

水资源方面选择年平均降水量。降水量会直接影响一个区域的水资源条件，降水量较高的区域，农作物生长所需的水量更充足。将年平均降水量按照≥1 200 mm、800～1 200 mm、400～800 mm、200～400 mm、＜200 mm 分为好（很湿润）、较好（湿润）、一般（半湿润）、较差（半干旱）、差（干旱）5 个等级。

光热条件方面选择年积温。积温越高的地方，农作物适宜生产时间越长，积温在7 600 ℃以上，可以进行一年三熟及以上的农业种植，最适宜农业种植。将积温按≥7 600 ℃、5 800～7 600 ℃、4 000～5 800 ℃、1 500～4 000 ℃、＜1 500 ℃划分为好（一年三熟有余）、较好（一年三熟）、一般（一年两熟或两年三熟）、较差（一年一熟）、差（一年一熟不足）5个等级。

2.3 研究方法

由于县域评价范围过小，降水量积温等因子很难在县域范围内出现明显差异。根据因地制宜和综合性原则［23］，以“双评价”《指南》的基础判别矩阵为评价主体，在土地资源评价方面用层次分析法对评价体系进行优化。

2.3.1 单项评价方法 水资源和光热条件的评价结果直接参照以上标准用ArcGIS 软件进行分级，将水资源的评价结果和光热条件的评价结果分为好、较好、一般、较差、差5 级。

土地资源的评价运用层次分析法，层次分析法是一种定性与定量相结合、系统化、层次化的方法，能够在解决复杂的多目标决策问题中计算各因子的权重。首先构建层次结构模型（图2），分为目标层、准则层和方案层。然后将准则层因子的重要性进行两两对比，构建判别矩阵，得出各因子的权重。最后将坡度、坡向、粉沙含量、氮含量、磷含量5 个因子通过ArcGIS 软件进行加权总和，得到土地资源评价结果，并将结果分为高、较高、中等、较低、低5 个等级。

图2 层次结构模型

2.3.2 集成评价方法 农业适宜性评价的基础判别矩阵来源于《指南》，该方法在实际操作中分为两步，第一步，将土地资源和水资源的评价结果进行叠加，得到农业生产水土资源判别矩阵（表2）。最后得到水土资源评价结果并且分为好、较好、一般、较差、差5 个等级。

第二步将光热条件评价结果分为好、较好、一般、较差、差5 个等级，再将农业生产水土资源的评价结果与光热条件的评价结果进行叠加，得到农业生产适宜性判别矩阵（表3），最后得到农业生产适宜性评价结果，并将评价结果分为适宜、较适宜、一般适宜、勉强适宜和不适宜5 个等级。

3 评价结果分析

3.1 水资源评价结果

对于水资源的分析主要看降水量（图3），开江县全域属于亚热带季风气候区，降水集中在夏季，年降水量分布在1 268.1～1 339.8 mm，由南向北递减，但差距不大，在水资源因子评价等级中，全县区域均属于好，非常适合对水资源需求较大的农作物生长，如水稻。

图3 开江县年降水量的分布

3.2 光热条件评价结果

对于光热条件的分析主要看年积温（图4），开江县位于北纬31°左右，且大部分区域的海拔低于1 000 m，较低的纬度和海拔使开江县的年积温分布在5 365.5～6 424.0 ℃，光热条件较为良好，开江县全域均能进行一年三熟的农作物种植。

图4 开江县年积温的分布

3.3 土地资源评价结果

在土地资源的评价中，运用层次分析法将坡向、坡度、粉沙含量和土壤类型的重要性进行两两比较，构建土地资源判别矩阵（表4）。

表4 土地资源判别矩阵

经检验，λmax=5.001，CR＜0.1，一次性检验通过，且得出5 个因子的权重值，坡度为0.315、坡向为0.103、氮含量为0.210、磷含量为0.210、粉沙含量为0.161。再通过ArcGIS 软件对5 个因子进行加权总和后得到土地资源的评价结果，最后根据自然断点法对评价结果进行分级（图5）。

图5 开江县土地资源等级分布

3.4 农业生产适宜性评价结果分析

将开江县的水资源、土地资源和光热条件3 个评价结果进行加权叠加后，计算出各地方农业生产适宜性，最终得到开江县农业生产适宜性等级分布结果（图6）。开江县农业生产适宜性整体处于相对较高的水平，其中，从空间分布来看，适宜和较适宜的面积占开江县评价总面积的25.17%和32.43%，主要分布在西北部、中部和中南部的山间平原地区。一般适宜面积占24.57%，主要分布于平原向四周山脉的过渡地带。不适宜的面积占17.83%，主要分布于北部、东北部、东南部山区。

图6 开江县农业生产适宜性等级分布

从行政区划来看，适宜和较适宜于农业生产的区域主要分布在普安镇、永兴镇、长田乡、回龙镇、讲治镇西北部、甘棠镇、靖安乡、八庙乡、任市镇和长岭镇西北部；而天师镇、骑龙乡、新太乡、灵岩镇、梅家乡、沙坝场乡、新宁镇、讲治镇东南部、八庙乡东南部、长岭镇东南部以及广福镇东南部绝大部分地区不适宜进行农业生产。

为进一步优化开江县各地方的农业布局，在原有的农业生产适宜性结果的基础上，结合开江县的土地利用情况（图7）进行分析。其中，分布在不适宜农业生产区域内的耕地约占总不适宜农业生产区域的29.28%，主要分布在灵岩镇、梅家乡、新太乡、沙坝场乡、新宁镇、骑龙乡、讲治镇等区域。这些区域多为海拔较高、起伏较大的山区。在这些农业生产适宜性较差的区域中，灵岩镇和梅家乡进行农业生产的难度最大。灵岩镇的耕地连片性最低，耕地与林地交错分布，不适宜规模化的农业在该地区推广。梅家乡虽然大体上耕地连片性较高，但全乡分布在不适宜区的耕地面积占全乡总耕地面积的30.28%，一般适宜的区域面积占全乡总耕地面积的37.07%，农业生产的效率较低。

图7 开江县土地利用情况

从整体来看，全县分布在适宜和较适宜农业生产区域的耕地较多，分别占总耕地面积的32.63%和38.49%，其中，长田乡、甘棠镇、靖安乡、任市镇、长岭镇、八庙镇等位于适宜和较适宜农业生产区的耕地连片性较高，农业生产条件好、效率高。

在具体的人地矛盾上，普安镇和新宁镇面临的问题更为严峻。一方面，开江县作为传统农业县，工业起步晚、基础薄弱，为获得更多的经济利益，政府在普安镇招商并在原有农业用地的基础上建设了一定规模的工业园区。另一方面，普安镇和新宁镇作为县城的所在地，在城市化的过程中，人们对更大的县城、更便捷的交通、更舒适的住房、更完善的基础设施的追求导致广阔的农业生产适宜区很大部分被用作建设用地。

4 讨论与结论

4.1 讨论

对于开江县这样典型的传统农业县而言，县级农业生产适宜性评价是全面推动乡村振兴必不可少的环节。一方面，优化农业生产布局、找准农业发展方向关系着农民的生计稳定，可推动产业发展；另一方面，对于保护耕地与保护、开发和建设高标准农田有积极作用。

在土地资源各因子的权重计算上，虽然依托于层次分析法，在因子打分和构建判别矩阵时存在较大的主观性，但坡度所占权重最大也存在一定的合理性。坡度直接决定一个地区能不能直接进行农业生产以及种植农作物的种类。以当地种植规模最大的农作物水稻作为参考，将各因子对作物生长的影响程度从大到小进行排序，在一定程度上使结果更为客观。

在“双评价”《指南》的基础上，结合开江县农业生产的实际情况，构建合适的指标体系。开江县区域面积不大，绝大部分地区的海拔差距较小，故全域的积温和降水差距不大，因此将降水和积温作为修正因子。对于复杂的土地资源评价，选择坡度、坡向、氮含量、磷含量、粉沙含量指标，用层次分析法确定各因子之间的权重，计算出土地资源评价结果，最后将水资源、光热条件、土地资源3 个因子叠加分析，得出开江县农业生产适宜性等级分布图，并结合土地利用情况，实现了GIS 手段与综合因素评价的结合，在评价结果的量化和可视化程度上有一定的提高。

4.2 结论

在开江县的农业发展中，水资源和光热条件均比较优越，然而，开江县的地形为盆地，坡度成为开江县绝大部分地区农业生产的主要限制因素。在东北部山区，由于坡度较大，从事农业生产遭遇山体滑坡、泥石流等自然灾害的风险更大，同时交通不发达、离市区较远、农产品的运输不方便等因素限制了当地的农业发展。因此，在综合考虑开江县的自然条件和限制条件的基础上为开江县的农业发展提出以下建议。

1）在普安镇建设用地以外的适合农业生产的区域进行精耕细作，发展高质量农业。依托于临近的消费市场和比较便利的交通条件，可以种植观赏性较好的作物，发展观光农业，并且还可以种植一些需求大、不适宜长时间运输和储存的农作物。

2）在甘棠镇、靖安乡、任市镇、广福镇、长岭镇和八庙乡、长田乡等适宜农业生产的耕地较多、连片性好的区域发展规模化、机械化的现代农业，推广当地的“稻田+”农业发展模式。一方面发展现代农业园区，完善基础设施，打造现代农业科技园，提高农产品的附加值；另一方面推进三产融合，在种植水稻的基础上进行水稻+鱼虾蟹的综合养殖，并进一步延长农产品的加工链和建设田园综合体，发展农旅融合。

3）各镇的一般适宜区基本位于平地向山地的过渡地带，水热条件较好但受坡度影响较大，可以适当发展经济果林种植和“林下经济”，尽可能提高经济收入。不适宜进行农业生产的区域，如灵岩镇和梅家乡等地区，可以依托当地比较丰富的森林资源打造乡村旅游和森林旅游。