基于土地評價的縣域耕地紅線空間布局研究

a，b，林愛文a，b，鄒 玲a，b，李 婷a，b

（武漢大學，a.資源與環境科學學院；b.教育部地理信息系統重點實驗室，武漢 430079）

摘要：以天門市為例，利用農用地分等定級及土地利用變更調查等數據，借助GIS技術，綜合選取耕地自然質量、區位、社會經濟和生態四方面的因素，采用層次分析法和德爾菲法構架評價模型，以探討耕地紅線空間布局。結果表明，天門市整體耕地條件優良，較少部分耕地條件較差無法納入耕地紅線布局范圍。根據評價結果將耕地劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級，其中將Ⅰ級、Ⅱ級區耕地劃入耕地紅線布局范圍，共確定耕地區域128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。研究認為該評價模型能有效量化各影響因素，引入景觀指數對生態指標進行量化，彌補了以往研究對生態方面刻畫的不足，評價結果為縣域耕地紅線布局研究提供了科學可靠的依據。

關鍵詞：土地評價；耕地紅線；空間布局；天門市

中圖分類號：F301.0 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1782-06

隨著中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化進程的發展和人口對糧食需求的急劇增加，耕地資源已經成為國家經濟發展、社會和諧穩定的關鍵因素，人們對耕地重要性和對耕地保護的認識也不斷加強[1，2]。在《全國土地利用總體規劃綱要（2006-2020年）》中，“18億畝耕地紅線”的目標被正式提出，對全球糧食安全的清醒認識則成為中國提出“18億畝耕地紅線”的關鍵起因[3-5]。根據國土資源部發布2011年度全國土地變更的調查數據：“截至2011年12月31日，全國耕地保有量為18.247 6億畝，這是繼2009和2010年后，全國耕地面積連續第3年保持在18.24億畝以上”。這些數據結果說明，保持“18億畝耕地紅線”的形勢依舊不容樂觀。目前中國除了面臨著耕地數量遞減，更重要的是面臨著耕地生態的困擾[1，6，7]。2014年中央一號文件指出：“嚴守耕地保護紅線，不斷提升農業綜合生產能力，確保基本自給、口糧絕對安全”，再次強調糧食安全保障體系，提出在重視糧食數量的同時應更加注重品質和質量安全，這標志著中國的耕地保護已進入以數量、質量、生態管護為內涵的時代。耕地紅線是指經常進行耕種的土地面積的最低值，是一個具有底線含義的數字，現行中國耕地紅線是“18億畝”。嚴守耕地紅線是關系到人民基本生活、糧食安全和社會穩定的大事，是必須要完成的目標任務。然而目前，中國的耕地紅線保護主要傾向于量的保護[8-10]。

國內學者關于耕地紅線的研究主要集中在耕地紅線劃定的重要意義、耕地紅線保護的管理措施、區域耕地紅線的數量確定、紅線與區域發展的關系等方面。朱登民[11]以確保糧食安全為背景，對“18億畝耕地紅線”保護提出了6項土地管理措施；李春云[12]采取定量與定性雙管齊下的制約措施劃定太原市耕地紅線，并提出了堅守耕地紅線的對策；賀一梅等[13]為保證山區糧食安全，通過對云南省耕地資源態勢分析預測云南省2020年耕地紅線為500萬hm2；丁志如[14]從中國耕地承載力、耕地數量變化和糧食安全的角度指出劃定耕地紅線對耕地保護的重要性；張宏波[15]對耕地紅線內涵進行了全面解讀，并提出堅守耕地紅線要采取節約、集約用地為主。這些研究對于耕地紅線劃定和保護落實具有重要作用，但現階段對耕地紅線的定義和保護主要集中在數量上，對耕地紅線的空間涵義研究甚少。隨著生態紅線和耕地生態保護的提出[16-20]，國家開始重視耕地質量以及耕地生態問題。湖北省天門市位于江漢平原，是中國重要的商品糧生產基地，對于保障國家糧食安全具有舉足輕重的作用。以天門市為例研究耕地紅線空間布局，從質量以及生態角度對其耕地進行評估、劃分，以期確定耕地紅線保護范圍達到既保護耕地紅線的量，又保證耕地紅線空間落實的目的。

1 研究區概況

天門市位于湖北省中部，地處江漢平原北部、漢江下游北岸，介于112°35′—113°38′E、30°23′—30°54′N，屬亞熱帶季風性氣候。東鄰漢川，西與沙洋，南與潛江、仙桃隔江相望；北靠京山，西北與鐘祥毗鄰，東北與應城接壤（圖1）。四季分明，光照充足，雨量充沛，無霜期長，嚴寒和酷暑較短，年平均氣溫16.4 ℃，日照時間1 872.4 h，年降水量1 113.3 mm，無霜期249 d。境內河流渠道縱橫交錯，土壤深厚肥沃，是一個主產優質糧棉油和多種作物的大縣（市）。全市版圖面積為2 622.78 km2，占全省版圖面積的1.4%。全市總耕地168 317.98 hm2，其中旱地97 604.82 hm2，水田66 263.14 hm2，水澆地4 450.02 hm2。

2 數據來源與研究方法

本研究數據來源于天門市2012年1∶10 000土地利用變更調查矢量數據、《天門市土地利用總體規劃（2010-2020）》和天門市農業局提供的農用地分等定級圖件及表格數據、《天門市統計年鑒（2012年）》。

以天門市全部耕地作為評價對象，采用層次分析法，從自然質量、區位、社會經濟、生態四個方面構建天門市耕地紅線布局指標體系，基于已有數據利用ArcGIS軟件獲取指標值，并計算各地塊的綜合得分，根據評價結果確定耕地紅線布局區域。

3 耕地紅線空間布局綜合評價

耕地是人類賴以生存和發展的基本資源，具有自然特殊性的同時又具有社會經濟和生態功能，因此對于耕地的評估應該進行多元化分析。已有的研究多從耕地人口數量以及耕地與區域發展的關系來確定耕地紅線的數量[21]，鮮有考慮耕地的自然因素以及生態條件。為了實現耕地紅線“確保數量、提升質量、落實布局”的目標，從耕地的自然條件、區位條件、經濟條件和生態條件四個方面出發對耕地進行全面評價，分別選取土壤質地、剖面構型、有機質含量等14個因子作為耕地評價指標，確定耕地質量等級[22，23]，結合最小人均耕地面積與區域發展情況分析區域耕地紅線指標量，最終實現“‘質’‘量’結合定空間”的技術路線。

3.1 評價指標體系的構建

耕地自然環境是作物生長、發育、成熟的基礎條件，是糧食生產的基礎，作為自然環境的一部分也是區域生態環境的重要內容，對區域生態保持、生態調節具有重要作用，通過對耕地自然環境的正確認識能促使耕地朝著對人類有益的方向發展。根據相關標準及研究[23]，從自然質量、區位、社會經濟和生態4個方面構建耕地紅線空間布局指標體系（表1）。耕地自然質量是土地生產力評估的基礎，主要體現在土壤質地、剖面構型、土壤有機質含量、坡度、土壤pH以及水利基礎設施方面；區位條件體現了距道路、村莊的遠近對農資投入效率、農產品商品化便捷度及耕作便利度的影響；社會經濟條件主要體現在人口密度，人均耕地面積以及耕地利用投入對耕地紅線空間布局的影響，本研究以機械化水平來表征耕地利用投入；生態條件主要體現在土壤污染狀況、是否為生態保護區以及景觀指數所反映的耕地田塊形狀對于農田生態建設的影響。由于研究區屬于平原區，耕地的連片度相對較高，故選用田塊的形狀來衡量其景觀指數。根據《農用地定級規程》，耕地的田塊形狀屬于面狀因素，具有非擴散性，可以直接測算田塊形狀系數確定其作用分值[24]。田塊形狀系數計算公式：

K=■ （1）

式中，S為田塊面積；L為田塊的周長。

3.2 獲取評價指標值

對天門市的6 677塊耕地進行評價指標的統計。自然質量、區位等空間數據主要使用土地利用變更數據和農用地分等數據，在ArcGIS 9.3軟件的支持下，通過疊置分析、緩沖區分析和空間統計分析獲取。社會經濟數據來自統計年鑒，并通過屬性掛接的方式賦值給片塊。景觀指數則通過計算得到。以鎮或村為單位計算的指標賦值給統計單元中的所有地塊，以圖斑為單位獲取的指標通過面積加權匯總至地塊。

3.3 確定評價模型

選用層次分析法（AHP）以及德爾菲法來確定體系中各項指標的權重。層次分析法是一種系統、簡潔、靈活而實用的多準則決策方法，通過建立一個多層次、具有隸屬關系的結構模型，在此基礎上進行定性與定量分析，構造兩兩對比判斷矩陣，從而確定各要素的權重。共有來自部門、科研院校、技術單位的10位專家填寫指標體系判斷矩陣，據此確定指標權重[25]。為消除指標量綱影響，參照相關研究[26-28]，結合專家意見及天門市實際情況，采用分級給分法對指標進行標準化。由此建立耕地紅線空間布局評價模型（表2）。

將獲取的指標按表計算得分后，利用加權求和法計算綜合得分：

A=∑■■？棕iai（2）

其中，A表示評價單元的綜合得分，i表示評價因素個數，？棕i表示第i個評價因素權重，ai表示第i個評價因素的得分。

3.4 耕地紅線空間布局

根據上述評價模型對天門市6 677塊耕地進行評價，綜合得分分布情況如圖2所示。耕地綜合得分介于63～96分，主要集中在80～90分，均值為83.96分。這說明從數量而言，天門市耕地整體質量為優，僅部分耕地條件較差。

依據綜合得分頻率分布，將耕地分為四個級別：90～100分為Ⅰ級，80～90為Ⅱ級，70～80為Ⅲ級，60～70為Ⅳ級。級別越高說明各項條件越好，能夠滿足耕地紅線的空間布局的要求，分級結果如圖3所示。

Ⅰ級區耕地面積15 491.93 hm2，占全市耕地總面積的9.20%，集中分布在天門市中部平原地區的河流、主要道路兩側。該區耕地自然質量等級高，連片規模大，非常適宜大規模機械化生產，有利于農業產業化規模推進。緊鄰公路、離集鎮較近的區位優勢為物資投放及農產品交易提供了充分保證。

Ⅱ級區耕地面積112 838.69 hm2，所占比例達67.04%，廣泛分布在中部平原區。中部平原區地勢較平坦，海拔較低，土壤熟化度高，土層深厚，河流較多，各大河流加上密布的溝渠為農田灌溉提供了充分可靠的保障。由省道及公路構成的交通路網發達，很好地連接了各集鎮，為物資集散、農產品交易提供了便利。該地區是天門市經濟發展的腹地，農技水平高，機械化生產有一定的基礎。

Ⅲ級區耕地面積34 589.03 hm2，所占比例為20.55%，主要分布在東部、北部及西南部少數地區。這部分地區土壤質地較差，保水保肥能力差，耕地多為小面積形狀復雜的片塊，分布分散，僅作為耕地紅線范圍后備區域。

Ⅳ級區耕地面積僅為5 398.33 hm2，所占比例僅為3.21%，集中在東南和西南部分地區。受地形因素影響，該地區的坡度較大，且十分破碎，土類多為沙石、礫石，土層薄，有機質含量低，且易發生水土流失等地質災害，生態安全度低。該地區基本無灌溉水利設施，農業基礎設施條件差，且地處偏遠，不適宜作為耕地紅線的布局范圍。

綜上分析，將Ⅰ、Ⅱ級區劃為耕地紅線布局區域，共5 435塊耕地，面積合計128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。

3 結論

耕地紅線空間布局需要“質”與“量”相結合，以保證糧食安全生產和生態的可持續性發展。本研究充分利用農用地分等定級成果，引入景觀生態學，從耕地自然質量、區位、社會經濟和生態四方面篩選了14個指標因子，建立了兼顧“質”和“量”的指標體系，并構建耕地紅線空間布局評價模型。以湖北省天門市為例進行耕地紅線空間布局，進一步對耕地紅線空間布局進行限制因素分析，確定具體空間布局范圍，得出以下結論。

1）天門市位于江漢平原區，整體耕地條件優良，耕地質量呈現以城區為中心沿河流以及道路向四周放射的特點。根據評價結果將全部耕地分為四級，并將Ⅰ、Ⅱ級區域確定為耕地紅線空間布局區域，面積共128 330.62 hm2，占全市耕地總面積的76.24%。Ⅲ級耕地作為后備區域，Ⅳ級耕地不具備劃入耕地紅線空間布局范圍的條件。

2）天門市東部、東南以及西南部地區主要受區位條件和社會經濟條件限制，且主要集中在鄉鎮邊緣地區，應進一步完善交通路網，消除交通死角，同時加強耕地集約化利用；南部、西部地區主要受自然質量條件和社會經濟條件限制，應以提升地力為主要建設目標，加大政府投資力度，提高農業機械化水平；生態條件是全市范圍的限制因素，尤其是西北地區受限明顯，應以實施土地平整和景觀提升工程為主，同時推廣精準化農業，減輕農田污染負荷。

本研究所提出的評價模型能夠有效地量化各影響因素，為耕地紅線空間布局的確定提供科學依據，具有現實意義。在生態條件刻畫方面，嘗試借助景觀指數來量化耕地的生態良好程度，彌補了以往研究對耕地生態方面刻畫的不足，但由于耕地生態內涵廣泛，此次選取的指標僅能體現景觀形態，具有一定的片面性，有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 李愛華.“18億畝耕地紅線”的生態困境[J].中國國情國力，2013（3）：41-42.

[2] 劉曉峰，孟萬忠.對保護耕地紅線與保障國家糧食安全問題的研究[J].華北國土資源，2013（2）：105-108，110.

[3] 姜 宏.耕地紅線的合理性探討[J].經濟研究導刊，2013（25）：36-37.

[4] 顏玉華.耕地紅線是我國糧食安全生命線[J].調研世界，2011（4）：29-33.

[5] 劉伯恩，呂 賓，閻國芹.對守住18億畝耕地紅線的思考[J].國土資源，2009（6）：30-31.

[6] 嚴之堯.無“質保”的耕地紅線不可靠[J].江蘇農村經濟，2011（8）：13.

[7] 孫明香，劉國棟.土地利用中耕地保護的探討[J].吉林農業科技學院學報，2011，20（4）：40-42.

[8] 胡傳景，王金地，江雪芹.對\"守住18億畝耕地紅線\"的思考[J].南方農村，2007（6）：4-8.

[9] 朱小川.節約集約用地堅守耕地紅線[J].青海國土經略，2007（3）：1.

[10] 徐紹史.節約集約用地堅守耕地紅線——紀念第十七個全國“土地日”[J].國土資源，2007（6）：4-5.

[11] 朱登民.堅守耕地紅線確保糧食安全[J].吉林農業科技學院學報，2008，17（4）：35-36.

[12] 李春云.淺議太原市耕地紅線的確定[J].華北國土資源，2011（2）：35-37.

[13] 賀一梅，楊子生，趙喬貴，等.山區糧食安全的耕地\"紅線\"及其對策措施體系——以云南省為例[J].安徽農業科學，2009，37（3）：1345-1349.

[14] 丁志如.嚴守耕地紅線完善最嚴格的耕地保護制度[J].南方國土資源，2013（3）：20-22.

[15] 張宏波.以節約集約用地為主線堅守18億畝耕地紅線[J].產業與科技論壇，2010，9（6）：29-31.

[16] 孫 丹.《決定》劃定生態保護紅線意義重大[J].黑龍江省社會主義學院學報，2014（1）：11-12.

[17] 楊邦杰，高吉喜，鄒長新.劃定生態保護紅線的戰略意義[J].中國發展，2014（1）：1-4.

[18] 李 莉.江蘇：生態紅線為民所劃[J].環境保護，2014（Z1）：37-39.

[19] 巫 勇.湖北：劃定生態紅線守護青山綠水[J].環境保護，2014（Z1）：34-36.

[20] 許 妍，梁 斌，鮑晨光，等.渤海生態紅線劃定的指標體系與技術方法研究[J].海洋通報，2013（4）：361-367.

[21] 馮艷斌.基于糧食安全的延安市耕地保有量研究[D].西安：長安大學，2013.

[22] 奉 婷，張鳳榮，李 燦，等.基于耕地質量綜合評價的縣域基本農田空間布局[J].農業工程學報，2014（1）：200-210.

[23] 王新盼，姜廣輝，張瑞娟，等.高標準基本農田建設區域劃定方法[J].農業工程學報，2013（10）：241-250.

[24] 周 通.基于農用地分等成果的任丘市基本農田劃定研究[D].河北保定：河北農業大學，2013.

[25] 鄧 雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J].數學的實踐與認識，2012（7）：93-100.

[26] 周尚意，朱阿興，邱維理，等.基于GIS的農用地連片性分析及其在基本農田保護規劃中的應用[J].農業工程學報，2008，24（7）：72-77.

[27] 郭 龍，張海濤，于 波，等.基本農田易侵占區域的劃定[J].華中農業大學學報，2011，30（6）：740-745.

[28] 董秀茹，尤明英，王秋兵.基于土地評價的基本農田劃定方法[J].農業工程學報，2011，27（4）：336-339.