高標準基本農田建設時序與模式

馬立軍+郭鳳玉

摘要:從高標準基本農田建設的內涵和特征出發,提出高標準基本農田建設融數量?質量?生態為一體的評價體系,探討縣域高標準基本農田時空配置和建設模式?并以全國基本農田保護示范區——盧龍縣進行實證研究,確定了盧龍縣高標準基本農田建設的時序與模式?

關鍵詞:高標準基本農田建設;時序;模式;盧龍縣

中圖分類號:S28;F301.2文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2661-05

Time Sequence and Mode Partition of Constructing High-standard Prime Farmland

MA Li-juna,GUO Feng-yub

(a. School of Land Resources; b. Institute of Urban and Rural Construction, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, Hebei, China)

Abstract: A high standard farmland construction using quantity, quality, ecology as a whole of the evaluation system was set to study spatial configuration and construction mode of the high-standard prime farmland. Taking Lulong county as empirical study, the timing and pattern of the high standard of constructing prime farmland was determined.

Key words:high-standard prime farmland construction; time sequence; construction model; Lulong county

基金項目:河北農業大學非生命學科與新興學科科研發展基金項目(Fs20090201);河北省科技計劃項目(11237109D)

高標準基本農田建設不同于一般的土地整治項目,其建設目的?內涵與手段都發生了變化,因此要綜合考慮自然稟賦?基礎設施和立地條件等多方面影響,進行高標準基本農田建設模式的研究?目前,對區域耕地整治或基本農田保護的研究主要以農用地分等定級等成果為基礎[1],以GIS和數學模型等為手段,進行基本農田保護區及整備區的科學劃定?以數量質量為目標的布局調整優化?保護與建設模式等的研究[2],微觀尺度上對基本農田建設的研究包括土地平整?農田道路通達性?集中連片度等的評價以及建設內容與優先度?基本農田的整治區域?模式的劃分與時空配置等研究[3]?為此,以河北省盧龍縣為例,研究高標準基本農田的建設條件評價方法,并對高標準基本農田建設進行合理模式選擇,旨在為區域高標準基本農田建設規劃與實踐提供科學依據?

1研究區域與數據來源

1.1研究區概況

河北省盧龍縣位于東經118°45′54＂-119°08′06＂,北緯39°43′00＂-40°08′42＂,東西寬28 km,南北長47 km,地處河北省東部?秦皇島市西部,東與撫寧縣相連,北部以長城與青龍滿族自治縣分界,西部分別與遷安市?灤縣隔青龍河?灤河相望,南部接壤昌黎縣?縣城地處盧龍縣域中西部,距離秦皇島市區82 km,向西距北京市225 km,西南距離天津市165 km,地理位置顯著?盧龍縣南部為山麓平原區,中部為丘陵區,北部為低山區?丘陵區面積最大,占全縣總面積的71.63%;低山區面積最小,占全縣總面積的10.43%;山麓平原區占全縣總面積的17.94%?其中低山區山巒重疊,溝壑縱橫,水土流失嚴重,地表多為巖石分化殘積物或小塊裸巖,耕地較少且零星分散,是林業發展的重點地區;丘陵區在全縣分布較廣,地勢起伏,水土流失嚴重,生態環境穩定性較差,對下游地區產生洪澇災害,同時是全縣糧食增產潛力較大的地區;平原區屬于山洪淤積平原,是縣域水肥條件較好的農業高產區?

1.2數據來源

數據來源有2011年盧龍縣土地利用變更調查數據庫?盧龍縣DEM高程數據?盧龍縣地形圖?《盧龍縣土地利用總體規劃(2010-2020年)》相關圖件,盧龍縣土壤圖?盧龍縣農用地分等及耕地質量等級成果補充等?

2建設布局規劃方法

2.1評價單元的確定

高標準基本農田建設評價中需要劃定基本評價單元,評價單元是指能反映一致或相對一致的地貌類型?土壤條件?土地類型及其利用現狀等特征,具有內部屬性特征一致性的地塊?地塊是計算機數據管理的基本單元,一個地塊對應空間數據庫的一條記錄,因此可以將地塊作為基本評價單元,為高標準基本農田建設評價體系奠定基礎?

2.2高標準基本農田建設時序安排

2.2.1評價指標體系建立根據高標準基本農田建設的特征,遵循評價指標的選取原則,建立高標準基本農田建設評價指標體系,包括基本農田自然稟賦?基礎設施與施工條件和立地條件三大方面12個評價指標[4,5](表1)?

2.2.2評價指標的分級標準根據高標準基本農田建設的標準,結合上述評價指標賦值研究方法,并借鑒農用地分等體系中的賦值標準,采用經驗法和專家咨詢法確定高標準基本農田評價指標分級賦值標準,其中數值型評價因子采用[0,1]的標準化處理賦值,閾值型評價因子則按照具體分級賦值標準[6,7],具體見表2?

2.2.3評價指標權重的方法確定采用熵權法確定各指標權重,熵權法原理是:某項指標的值變異程度越大,信息熵越小,即提供的信息量越大,相應權重越大,反之權重越小?最終權重通過上述方法依次確定評價體系指標層的權重如表3所示?

2.2.4建立條件綜合排序評價單元組成決策對象集A={a1,a2,a3,...,an},其中ai為決策對象,n為評價單元的總數目,根據高標準基本農田建設影響指標體系,確定決策指標F={f1,f2,f3,…,fm},其中fj為決策指標,m為評價指標總個數,xij為決策對象ai在決策指標fj的取值,xij組成決策矩陣:

X=(xij)nm=x11 x12 … x1mx21 x22 … x2m…xn1 xn1 … xnm(1)

高標準基本農田建設指標體系的決策指標綜合權重表示為:

W={w1,w2,…,wm}(2)

決策矩陣X乘以權重就轉化為規范化的決策矩陣R,其中ri={ai1,ai2,ai3,…,aim}為歐氏空間里的一個決策點,R表示為:

R=(rij)nm=r11 r12 … r1mr21 r22 … r2m …rn1 rn1 … rnm(3)

理想點是研究中某一指標在理想狀態下的取值,分為理想點和反理想點?本研究中用Ml表示理想點,M2表示反理想點,由于指標類型不同,理想點和反理想點的定義也不同:評價指標屬于正相關時,理想點為矩陣R列向量的最大值,反理想點為最小值;評價指標屬于負相關時,理想點為矩陣R列向量的最小值,反理想點為最大值?由矩陣R運算得到:理想點向量Ml={p1,p2,p3,…,pm},反理想點向量M2={q1,q2,q3,…,qm}?

計算評價單元指標值到理想點Ml和評價單元指標值到反理想點M2的距離,其中第i個評價單元(i=1,2,…,n)到Ml和M2兩點的距離分別用S+i和S-i表示:

S+i=(4)

S-i=(5)

S+i值越小說明評價單元距離理想點越近,綜合評價分值越大;S-i值越小說明評價單元距離反理想點越近,綜合評價分值越小?

Ti=(6)

根據Ti值的大小對高標準基本農田建設評價單元進行排序,其中Ti值越大,說明進行高標準基本農田建設的各項條件越好,應優先進行建設;相反Ti值越小,說明進行高標準基本農田建設的各項條件越差,應在經濟社會發展到一定階段再進行建設?根據以上方法,按照綜合排序對縣域基本農田綜合分值進行分級,采用自然斷點法,確定高標準基本農田建設時序為近?中?遠3個時期,即基本具備?稍加改造?全面整治類型區[8-11]?

2.3高標準基本農田建設模式分類

高標準基本農田建設是一種系統建設工程,包括土地平整工程?灌溉與排水工程?田間道路工程?農田防護與生態環境保護工程以及其他工程總共5個工程內容?劃分建設模式主要考慮各個區域所存在的建設工程可改造和消除的各種高標準基本農田限制因素[12],因此本研究從基本農田的基礎設施與施工條件5項指標進行評價?分析限制因素組合類型,首先需要定義主要限制因素與其限制程度?由于農作物生長取決于對其周圍最適生長環境的滿足程度,本文采用因素得分標識?滿足程度小的則是影響農作物生長的主要限制因素,也是影響基本農田生產能力發揮的主要原因?滿足程度最小的為第一限制因素,即高限制因素,次之為中等限制因素,滿足程度最高的為低限制因素?如坡度分值≤60分時,必須進行坡耕地整治;灌溉保證率為無灌溉條件,即分值為40分已嚴重影響農作物的產量?而坡度在2°以下的極緩坡?灌溉充分滿足?排設施水健全?農田防護林與路網密度分值為100分的基本農田對農作物生長基本無限制[13]?將得分為100分的因素也歸為低限制因素,是因為因素得分只是一種相對高低,盡管其得分為100分,但并不表示該因素對作物生長的限制作用為0,絕對無限制的因素是不存在的?將剩余得分區間的視為中等限制因素,然后采用用“高?中?低”進行組合,以高限制因素為主要限制因素,最終匯總出組合類型[14]見表4?

本研究確定的基本農田建設模式重點考慮限制因素性質對基本農田建設模式分區的影響[15,16]?組合類型的劃分原則為:

1)優先考慮高限制因素個數和單元評價綜合分值大小對基本農田建設難易程度的影響?根據前文分析結果,組合類型中含有的高限制因素個數越多,基本農田綜合分值越小,即基本農田綜合質量越差,受技術?成本和時間制約,基本農田建設的難度也就越大?

2)從具體限制因素看,克服和改造坡度的難度最大,工程類型也最為復雜,盡管可以通過修筑梯田等改變坡度,但是需要長時間才可以實現,同時還要更多地考慮水土保持和環境生態方面的影響,需要大量工程以及資金的投入,難度相對較大,因此將組合類型中坡度因素限制級為高的組合類型劃為類型I,另外當坡度因素限制為中同時其他因素為中或者低限制級時的組合也劃入這一類?

3)農田水利建設是基本農田建設的重要內容,也是提升基本農田質量?提高糧食產量的重要環節?因此,將灌溉因素或排水因素的限制級為高的組合劃入類型區II,灌溉因素或排水因素的限制級為中,同時其他因素為低的組合同樣劃為類型區II;當有灌溉排水和田間道路?防護林指標同時為高或中時,優先考慮基本農田水利設施的建設[17]?

4)田間道路與農田防護林的建設主要是提高基本農田的區位?便利條件以及生態環境的質量,因此將只有田間道路或農田防護林條件限制等級為高的組合劃入類型區III,同時5個因素的限制等級全為低的組合類型劃為類型區III[18]?

基于上述因素組合類型,這5種限制因素理論上應是243種不同水平組合的類型?其中類型I為97種,類型區II為102種,類型III為44種(表5)?

3盧龍縣高標準基本農田建設時序與模式研究結果

高標準基本農田建設中既要考慮時序的安排,同時還要考慮建設模式的限制,通過基本農田時序的研究可以科學掌握基本農田建設在時空上的配置,而通過建設模式評價可以科學分析影響高標準基本農田建設的限制性工程因素,根據前文分別確定的盧龍縣高標準基本農田時序和模式研究結果,通過ArcGIS將上述兩個研究結果進行疊加分析,得出盧龍縣不同時序安排上的建設模式(圖1)?

高標準基本農田近期建設規模為11 306.24 hm2,在近期建設區域內模式I類型區為484.65 hm2?模式II為7 773.55 hm2,模式III為3 048.04 hm2,近期建設區域內主要以模式II為主,符合高標準基本農田建設時序安排的原則?其中在近期建設模式I內,潘莊鎮面積最大為211.99 hm2,,其他鄉鎮分布較少或者沒有該建設類型;在近期建設模式II內潘莊鎮?燕河營鎮?木井鄉面積均超過1 000 hm2;近期建設模式III內陳官屯鄉與燕河營鎮面積較高,分別為1 260.79 hm2和1 039.04 hm2,其他鄉鎮分布較少?

高標準基本農田中期建設規模為6 468.57 hm2,在中期建設區域內模式I類型區較少,僅為219.66 hm2?模式II為2 451.85 hm2,模式III為3 797.06 hm2,中期建設區域內以主要以模式II和III為主?其中在中期建設模式I內,僅有劉田各莊鎮與雙望鎮分布該模式類型;在中期建設模式II類型區內雙望鎮?印莊鄉鄉?陳官屯鄉分布較多,下寨鄉?潘莊鎮?盧龍鎮分布較少均小于100 hm2;中期建設模式III內潘莊鎮面積最高,為1 151.83 hm2,其次為印莊鄉和雙望鎮均超過800 hm2?

高標準基本農田遠期建設規模為11 047.43 hm2,在遠期建設區域內主要以模式I和II為主,其中模式I?II?III面積分別為5 256.18?4 258.44?1 532.81 hm2?遠期建設模式I內,石門鎮分布最多,為1 904.48 hm2,其次盧龍鎮面積為878.48 hm2,跟該地區的基本農田地形實際相符;在遠期建設模式II類型區內雙望鎮分布較多達1 089.87 hm2,除印莊鄉外其他鄉鎮均有分布;遠期建設模式III內雙望鎮面積最高,為681.37 hm2,其他鄉鎮分布較少?

4小結

從高標準基本農田建設的內涵和特征出發,提出高標準基本農田建設融數量?質量?生態為一體的評價體系,評價縣域基礎上高標準基本農田建設的時序與模式?通過實證研究對該評價框架體系進行驗證,得出以下結論?

1)從基本農田的自然稟賦條件?基礎設施與施工條件?立地條件三大方面12個評價因子構建了高標準基本農田建設評價的指標體系,并分別采用理想逼近法和因素組合法確定高標準基本農田建設的時序和模式,為高標準基本農田建設實際工作提供科學依據?

2)將盧龍縣基本農田貼近度大小進行排序,將待需建設的高標準基本農田劃分為近期(基本具備)?中期(稍加改造)和遠期(全面整治),建設規模分別為11 306.24?6 468.57?11 047.43 hm2,本研究確定的建設時序規模科學合理,有助于提高高標準基本農田建設的效率?

3)根據盧龍縣高標準基本農田建設的時序和模式分布結果,通過空間分析疊加得出盧龍縣不同時序安排上的建設模式,結合不同建設時序內基本農田建設限制因子分類推進?其中高標準基本農田近期建設區域內以模式Ⅱ為主,3種模式面積分別為484.65?7 773.55?3 048.04 hm2;高標準基本農田中期建設區域內模式Ⅰ面積較小,僅為219.66 hm2,模式Ⅱ為2 451.85 hm2,以模式Ⅲ為主,規模為3 797.06 hm2;高標準基本農田遠期建設區域內主要以模式Ⅰ和Ⅱ為主,3種模式規模分別為5 256.18?4 258.44?1 532.81 hm2?

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