基于空間自相關(guān)的貴溪市耕地保護(hù)分區(qū)研究

汪曉燕，趙小敏，郭 熙，匡麗花

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045)

基于空間自相關(guān)的貴溪市耕地保護(hù)分區(qū)研究

汪曉燕，趙小敏*，郭 熙，匡麗花

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045)

利用多因素綜合評(píng)價(jià)和空間自相關(guān)分析(LISA)，對(duì)貴溪市耕地綜合質(zhì)量及保護(hù)分區(qū)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，貴溪市耕地綜合質(zhì)量分值在39.08～89.88之間，整體水平較高，高分值耕地主要分布在中部河谷平原區(qū)。村級(jí)耕地綜合質(zhì)量在空間分布上呈現(xiàn)出一定的空間集聚性特征：正相關(guān)類型(HH型和LL型)區(qū)域集聚性較強(qiáng)，局部空間差異小，與高分值耕地區(qū)域空間分布一致；負(fù)相關(guān)類型(HL型和LH型)區(qū)域分布零散，無(wú)明顯的相對(duì)集中區(qū)域。根據(jù)耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)和局部空間自相關(guān)分析結(jié)果，將貴溪市耕地分為重點(diǎn)型、適宜型、調(diào)控型和后備型等4類，結(jié)合不同類型的特點(diǎn)，對(duì)不同保護(hù)區(qū)域提出有針對(duì)性的保護(hù)措施。

耕地質(zhì)量；局部空間自相關(guān)；耕地保護(hù)分區(qū)

耕地是保障國(guó)家糧食安全、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的不斷深化，耕地資源承載力日漸增大，耕地保護(hù)亦變得越發(fā)重要。2015年5月26日，習(xí)總書(shū)記在論及耕地保護(hù)工作時(shí)指出“要像保護(hù)大熊貓一樣保護(hù)耕地”，并提出耕地保護(hù)絕對(duì)不能有任何閃失，耕地?cái)?shù)量紅線與質(zhì)量紅線要“雙到位”。但在工作實(shí)踐中，耕地保護(hù)的績(jī)效并不明顯，往往出現(xiàn)注重?cái)?shù)量而輕視耕地質(zhì)量的情況，導(dǎo)致耕地質(zhì)量總體水平逐漸趨于下降；因此，科學(xué)合理地進(jìn)行耕地質(zhì)量綜合評(píng)定以及空間定位是耕地保護(hù)得以真正“落地”及保障糧食安全、維持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要保證。

近年來(lái)，有關(guān)耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究主要集中在評(píng)價(jià)的內(nèi)容[1-2]、方法[3-4]和尺度[5-9]等幾個(gè)方面，其中評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要涉及耕地的自然條件、基礎(chǔ)設(shè)施水平、區(qū)位條件、政策因素等[9-12]，而關(guān)于耕地質(zhì)量的生態(tài)條件及空間分布的研究較少[13-17]。鑒于此，本研究在綜合考慮耕地質(zhì)量等級(jí)更新與耕地地力評(píng)價(jià)成果的基礎(chǔ)上，從耕地自然質(zhì)量、區(qū)位條件及生態(tài)安全3個(gè)方面構(gòu)建耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，采用空間自相關(guān)分析(LISA)的方法，對(duì)貴溪市耕地綜合質(zhì)量在空間上的分布特征進(jìn)行探究，據(jù)此進(jìn)行貴溪市耕地保護(hù)分區(qū)研究，并根據(jù)不同保護(hù)分區(qū)提出相應(yīng)的保護(hù)策略。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴溪市地處贛東北、信江中游。境內(nèi)以低山丘陵地貌為主，其中丘陵、山地占土地總面積的71%。全市轄3個(gè)街道、14個(gè)鎮(zhèn)、7個(gè)鄉(xiāng)。截至2013年底，全市總?cè)丝?6.73萬(wàn)，土地總面積249 279.21 hm2，耕地面積51 998.65 hm2，占全市土地總面積的20.96%，其中水田、旱地、水澆地面積分別為46 938.68、3 980.48、1 082.09 hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)包括：(1)文件成果資料，主要包括貴溪市統(tǒng)計(jì)年鑒及城鄉(xiāng)規(guī)劃、交通水利規(guī)劃、新農(nóng)村規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃的成果文件及資料；(2)圖件成果資料，主要包括2013年貴溪市土地利用現(xiàn)狀變更圖，最新土壤圖、地形圖及其他矢量圖件等；(3)數(shù)據(jù)庫(kù)成果資料，主要包括2013年1∶10 000貴溪市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、2011年貴溪市耕地質(zhì)量等級(jí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)、貴溪市土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)(2006—2020年)、貴溪市耕地地力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

1.3 貴溪市耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

1.3.1 評(píng)價(jià)單元與指標(biāo)體系

耕地質(zhì)量主要受當(dāng)?shù)貧夂驐l件、土壤條件、地形條件及人類活動(dòng)等影響。本研究結(jié)合當(dāng)?shù)馗刭Y源特點(diǎn)，以貴溪市2013年土地利用現(xiàn)狀變更圖中的耕地圖斑為基本評(píng)價(jià)單元，依據(jù)耕地質(zhì)量等級(jí)更新與耕地地力評(píng)價(jià)成果及以往研究[18]，從耕地自然質(zhì)量、區(qū)位條件及生態(tài)安全3個(gè)方面選取13個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)貴溪市耕地綜合質(zhì)量，并邀請(qǐng)國(guó)土、土壤、生態(tài)、規(guī)劃等學(xué)科12位專家，采用特爾菲法(Delphi)經(jīng)過(guò)2輪打分進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重賦權(quán)(表1)，構(gòu)建貴溪市耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

指標(biāo)體系共包括3個(gè)準(zhǔn)則層(自然質(zhì)量、區(qū)位條件和生態(tài)安全)和13個(gè)指標(biāo)層。耕地自然質(zhì)量反映基礎(chǔ)地力水平，包括耕地質(zhì)量、立地條件及空間形態(tài)相關(guān)指標(biāo)[14, 19-21]，其中：選取土壤化學(xué)性狀和物理性狀的相應(yīng)指標(biāo)來(lái)表征耕地質(zhì)量[18]；立地條件反映耕地利用的自然基礎(chǔ)條件，選取坡度、灌溉保證率和排水條件來(lái)表征[20-21]；空間形態(tài)指標(biāo)通過(guò)田塊規(guī)整度及耕地連片性來(lái)表征[14, 22]。區(qū)位條件主要通過(guò)道路通達(dá)度、耕作便利度和農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)影響度來(lái)表現(xiàn)其差異性[23]；耕地生態(tài)安全性以所處生態(tài)安全的位置來(lái)確定[14]。

具體地：表層土壤質(zhì)地和剖面構(gòu)型反映的是耕地的物理狀況；有機(jī)質(zhì)含量是土壤養(yǎng)分狀況的表征；土壤pH值是土壤化學(xué)性狀的反映，對(duì)耕地土壤的肥力質(zhì)量具有重要影響；地形坡度對(duì)耕地利用條件具有明顯的限制作用，貴溪市屬于東部丘陵山地區(qū)，境內(nèi)丘陵山地分布較廣，地形坡度對(duì)耕地質(zhì)量的影響較大；灌溉保證率和排水條件反映了耕地基礎(chǔ)設(shè)施狀況；耕地空間形態(tài)完整一方面有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化運(yùn)作，提高耕地產(chǎn)能，另一方面有利于生態(tài)功能的發(fā)揮，田塊規(guī)整度和耕地連片性能有效反映耕地空間形態(tài)；道路通達(dá)度和農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)影響度表征運(yùn)輸條件和農(nóng)產(chǎn)品銷售的便利性，耕作便利度指的是農(nóng)戶到耕地地塊的距離，較好的耕地區(qū)位條件有利于提升耕地資源的可利用性和便利度；耕地的生態(tài)安全反映耕作生產(chǎn)對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響度，生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)度越小、生態(tài)安全性越高，對(duì)人類耕作限制越小、耕作越適宜，耕地質(zhì)量也越高。

1.3.2 評(píng)價(jià)因子量化處理

采用賦值法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化處理，各因素的量化標(biāo)準(zhǔn)參照《貴溪市農(nóng)用地分等成果技術(shù)報(bào)告》，并依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。其中：土壤理化性質(zhì)及耕作條件根據(jù)耕地質(zhì)量等級(jí)更新及耕地地力評(píng)價(jià)工作原理建立相應(yīng)的隸屬度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；田塊規(guī)整度的量化標(biāo)準(zhǔn)借鑒分維數(shù)(FRAC)來(lái)進(jìn)行表述；耕地連片性運(yùn)用極差標(biāo)準(zhǔn)法及自然裂點(diǎn)法(natural breaks)進(jìn)行賦值；區(qū)位條件指標(biāo)屬于擴(kuò)散型指標(biāo)，參照《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》，采用衰減法進(jìn)行賦值；生態(tài)安全將耕地所處生態(tài)安全格局位置按非生態(tài)用地、生態(tài)用地過(guò)渡區(qū)、生態(tài)用地輔助區(qū)、生態(tài)用地核心區(qū)等4級(jí)分區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的賦值。由于各指標(biāo)性質(zhì)對(duì)耕地綜合質(zhì)量的影響方式及程度不同，本研究對(duì)各指標(biāo)采用[0，100]的閉合區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)一賦值，最終形成指標(biāo)量化分級(jí)表(表1)。

1.3.3 評(píng)價(jià)模型

采用多因素綜合評(píng)價(jià)與逐級(jí)修正模型評(píng)價(jià)耕地綜合質(zhì)量，具體計(jì)算公式如下：

(1)

式(1)中：M(lq)i為耕地地塊i的綜合評(píng)價(jià)分值；M(lj)i為耕地地塊i的第j個(gè)自然條件評(píng)價(jià)分值；W(lj)i為耕地地塊i的第j個(gè)自然條件評(píng)價(jià)的權(quán)重；f(Lc)i為耕地地塊i區(qū)位條件通達(dá)性修正系數(shù)；f(Es)i為生態(tài)安全性修正系數(shù)。

1.4 局部空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析是研究地理事物某一屬性值與其相鄰的要素是否存在空間相關(guān)性的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，正相關(guān)表明具有一致的變化趨勢(shì)，負(fù)相關(guān)反之，可以分為全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)[24]。其中局部空間自相關(guān)分析指的是某一空間單元S與其鄰域空間單元Si就某一屬性在局部空間上表現(xiàn)出的相關(guān)性程度[25]。本研究采用局部空間自相關(guān)分析，以Local Moran’sI為統(tǒng)計(jì)量，探索耕地綜合質(zhì)量在空間上的關(guān)聯(lián)性，并以此為依據(jù)，得出耕地質(zhì)量保護(hù)分區(qū)方案。Local Moran’sI的模型如下：

(2)

其中，

(3)

式(2)～(3)中，I∝表示空間位置α局部空間自相關(guān)指數(shù)值；Zα表示空間位置α的觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)化后的值；ωαβ表示α與β之間的鄰近關(guān)系，即空間權(quán)重；B為與空間位置α相鄰接的樣本數(shù)；xα表示空間位置α的實(shí)際觀測(cè)值；A為空間單元位置的個(gè)數(shù)。

1.4.1 空間權(quán)重

空間權(quán)重矩陣的確定是進(jìn)行空間自相關(guān)分析必不可少的前提與關(guān)鍵[26]。相關(guān)研究表明：一般情況下，空間權(quán)重矩陣的確定按照空間位置關(guān)系可以分為基于鄰接關(guān)系、距離和k-最近點(diǎn)的3種權(quán)重矩陣，其中基于鄰接關(guān)系確定權(quán)重矩陣的方法可以按空間位置的鄰接關(guān)系分為Rooks、Queens、Bishops、kings等。本研究以行政村為空間評(píng)價(jià)單元，按照以上的4種鄰接關(guān)系進(jìn)行鄰接矩陣的確定，分析各種鄰接關(guān)系得出空間鄰接性頻率直方圖。結(jié)果顯示，基于Rooks鄰接關(guān)系分析出的最符合空間正態(tài)分布特征，因此本研究基于Rooks鄰接關(guān)系確定空間權(quán)重。

1.4.2 空間單元與空間變量

由于研究區(qū)范圍較大，耕地圖斑過(guò)于碎小會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，故本研究將耕地圖斑的耕地質(zhì)量綜合分值向行政村進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方法采用以面積加權(quán)求和的方式進(jìn)行，公式如下：

(4)

式(4)中：Rγ表示第γ個(gè)行政村按面積加權(quán)轉(zhuǎn)換后的綜合質(zhì)量指數(shù)；Rθγ表示行政村γ中第θ個(gè)耕地地塊的綜合質(zhì)量指數(shù)；Sθγ表示行政村γ中第θ個(gè)耕地地塊的實(shí)際面積；θ表示行政村γ中耕地地塊的個(gè)數(shù)。

表1 貴溪市耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

Table 1 Comprehensive evaluation indicator system of cultivated land quality in Guixi City

準(zhǔn)則層Criterionlayer指標(biāo)層Indexlayer指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Indexclassificationstandard10080604020權(quán)重Weight自然質(zhì)量Naturalquality土壤物理性狀Soilphysical表層土壤質(zhì)地Soiltextureinsurfacelayer壤土Loam砂壤土Sandyloam黏土Clay砂土Sand礫質(zhì)土Gravellysoil0.125properties剖面構(gòu)型Profileconfiguration1級(jí)Level12級(jí)Level23級(jí)Level34級(jí)Level45級(jí)Level50.125土壤化學(xué)性狀Soilchemical有機(jī)質(zhì)含量Soilorganicmattercon-tent/%≥4[3,4)[2,3)[1,2)<10.15properties土壤pH值SoilpH[6.0,7.9)[5.5,6.0)[5.0,5.5)[4.5,5.0)<4.50.10立地條件地形坡度Slope≤2(2,6](6,15](15,25]>250.12Sitecondition灌溉保證率Irrigationguaranteerate充分滿足Wellmet—基本滿足Met一般滿足Barelymet無(wú)灌溉條件Noirrigation0.10排水條件Drainagecondition無(wú)洪澇災(zāi)害Noflood—豐水年暴雨后有短期洪澇災(zāi)害Floodafterheavyraininrainyyears豐水年大雨后有洪澇災(zāi)害Floodafterraininrainyyears一般年大雨后有洪澇災(zāi)害Floodafterraininnormalyears0.08空間形態(tài)Spaceform田塊規(guī)整度Fieldregularity≤1.02(1.02,1.06](1.06,1.1](1.1,1.5]>1.50.10耕地連片性Soilconnectivity≥30[20,30)[10,20)[5,10)<50.10區(qū)位條件Geographiccondition道路通達(dá)度Roadaccessibility≤0.31(0.31,1.23](1.23,1.84](1.84,2.45]>2.450.40農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)影響度Marketinfluence≤1.54(1.54,6.67](6.67,11.03](11.03,16.58]>16.580.40耕作便利度Tillagefacility≤0.02(0.02,0.09](0.09,0.14](0.14,0.18]>0.180.20生態(tài)安全Ecologicalsafety生態(tài)安全格局Ecologicalsecuritypattern1級(jí)Level12級(jí)Level23級(jí)Level34級(jí)Level4—1

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，貴溪市耕地綜合質(zhì)量指數(shù)在39.08～89.88之間，耕地質(zhì)量加權(quán)平均綜合指數(shù)為63.61，耕地質(zhì)量分值在平均值以上的耕地面積占總耕地面積的67.02%，表明貴溪市耕地綜合質(zhì)量較高，但區(qū)域間差異較大。根據(jù)耕地綜合質(zhì)量指數(shù)高低及最大相似性原理，采用自然裂點(diǎn)法將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為4個(gè)等級(jí)(圖1-A)：Ⅰ級(jí)，>69.4；Ⅱ級(jí)，>61.44～69.4；Ⅲ級(jí)，>53.32～61.44；Ⅳ級(jí)，>39.08～53.32。

從整體上看，貴溪市大部分的耕地質(zhì)量都處于平均水平以上，耕地生產(chǎn)潛力較高。從總體空間分布來(lái)看(表1)，Ⅰ級(jí)占全市耕地總面積的25.57%，主要集中于中部河谷平原區(qū)，從行政尺度上來(lái)看，主要分布在羅河鎮(zhèn)、周坊鎮(zhèn)、余家鄉(xiāng)、雷溪鄉(xiāng)，該類型區(qū)耕地不僅自然質(zhì)量條件優(yōu)越、集中連片度高，而且耕地利用條件和生態(tài)質(zhì)量也最優(yōu)，基本無(wú)約束條件限制；Ⅱ級(jí)耕地質(zhì)量等級(jí)面積所占比重最高，達(dá)35.61%，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中所占比例相對(duì)均勻，其中洪塘鎮(zhèn)、志光鎮(zhèn)、河潭鎮(zhèn)、周坊鎮(zhèn)比例稍微大些；Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)分別占貴溪市耕地總面積的26.19%和12.63%，大多零星地穿插在其他類型區(qū)耕地中，無(wú)明顯的集中分布。總體而言：研究區(qū)中部河谷平原區(qū)自然條件優(yōu)越，地勢(shì)相對(duì)平坦，土地利用類型以水田為主，并且靠近貴溪市中心城區(qū)，交通便利，農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)布局集中，是域內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域；北部地區(qū)耕地集中分布，并且農(nóng)村居民點(diǎn)的分布也相對(duì)集中，農(nóng)戶與耕地地塊的距離即耕作距離近，通過(guò)一定的努力可以改善耕地的區(qū)位條件，提高耕地綜合質(zhì)量；南部邊境屬于中高丘陵區(qū)，耕地相對(duì)較少且

表2 貴溪市耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果及類型劃分零碎分布，大多來(lái)源于林地及坡地開(kāi)發(fā)，耕作自然條件相對(duì)惡劣，土地利用類型多以旱地為主，村莊與田塊的距離較遠(yuǎn)，農(nóng)戶耕作條件不便，受地形影響，區(qū)位條件相對(duì)較差。

Table 2 Comprehensive evaluation result and type classification of cultivated land quality in Guixi City

類型Type面積Area/hm2面積占比Proportion/%圖斑數(shù)SpotquantityⅠ級(jí)LevelⅠ13297.7025.577668Ⅱ級(jí)LevelⅡ18514.0635.6110453Ⅲ級(jí)LevelⅢ13619.0026.198199Ⅳ級(jí)LevelⅣ6567.9012.633794

2.2 耕地質(zhì)量空間差異分析

利用GeoDa軟件對(duì)貴溪市耕地綜合質(zhì)量指數(shù)在村級(jí)尺度上進(jìn)行空間自相關(guān)分析，結(jié)果顯示：Global Moran’sI值為0.731 825，在95%置信區(qū)間情況下其數(shù)值大于0，并且Zscore為正且遠(yuǎn)大于1.96，表明空間分布上是集聚的，并呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)性，即耕地質(zhì)量綜合指數(shù)相對(duì)一致的村級(jí)行政單元具有明顯的集聚性與區(qū)域差異性。

根據(jù)分析，Local Global Moran’sI指數(shù)值大于0的空間評(píng)價(jià)單元占79.72%，表明在行政村尺度上，耕地的綜合質(zhì)量在局部上表現(xiàn)出均質(zhì)性。根據(jù)空間評(píng)價(jià)單元的標(biāo)準(zhǔn)化值Std-D和空間滯后值Lag-D的不同正、負(fù)值進(jìn)行組合，將貴溪市耕地依據(jù)質(zhì)量劃分為4種類型的區(qū)域，即正相關(guān)類型的HH型、LL型，負(fù)相關(guān)類型的LH型、HL型(圖1-B)。

對(duì)不同類型區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在不同顯著性水平下，屬于正相關(guān)類型的HH型、LL 型的村級(jí)行政單位占57.54%，占相對(duì)優(yōu)勢(shì)，即表現(xiàn)出局域均質(zhì)性(表3)。

從空間上來(lái)看，HH型區(qū)域主要沿中部信江邊緣及北部分布，其分布格局與耕地質(zhì)量Ⅰ級(jí)的分布基本吻合，主要集中在中部的羅河鎮(zhèn)、余家鄉(xiāng)及北部的周坊鎮(zhèn)，此類型區(qū)域內(nèi)耕地綜合質(zhì)量高，范圍廣，區(qū)域局部之間呈現(xiàn)強(qiáng)烈的空間正相關(guān)性；LL型主要分布在南部，中部濱江鄉(xiāng)、河潭鎮(zhèn)也有相應(yīng)的分布，LL型區(qū)域內(nèi)耕地綜合質(zhì)量均低于平均水平；HL 型與LH型耕地在貴溪市范圍內(nèi)零星分布(圖1-B)

表3 貴溪市村級(jí)耕地質(zhì)量綜合指數(shù)局部空間自相關(guān)類型匯總

Table 3 Types of local spatial autocorrelation in scale of village in Guixi City

自相關(guān)類型Autocorrelationtype參數(shù)組合Parameter個(gè)數(shù)No.比例Proportion/%HHStd-D>0,Lag-D>09142.92HLStd-D>0,Lag-D<06932.55LHStd-D<0,Lag-D>0219.91LLStd-D<0,Lag-D<03114.62

A，耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)；B，自相關(guān)類型；C，耕地保護(hù)分區(qū)A， Comprehensive evaluation on quality of cultivated land; B， Autocorrelation types; C， Protection zoning圖1 貴溪市耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果及耕地保護(hù)分區(qū)Fig.1 Result of quality comprehensive evaluation and type classification of cultivated land in Guixi City

2.3 基于空間局部自相關(guān)的耕地保護(hù)分區(qū)

基于區(qū)域發(fā)展理論及實(shí)踐，依據(jù)空間擴(kuò)散(HH、LL型)和空間極化(HL、LH型)效應(yīng)，并結(jié)合貴溪市空間聚集圖對(duì)貴溪市耕地進(jìn)行保護(hù)分區(qū)(圖1-C)

2.3.1 耕地保護(hù)分區(qū)結(jié)果與保護(hù)措施

針對(duì)耕地綜合質(zhì)量，將耕地保護(hù)劃分為重點(diǎn)型、適宜型、調(diào)控型以及后備型4類。其中：HH型區(qū)域耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)分值高，且周邊均為高分值耕地，表現(xiàn)出一定的均質(zhì)性，應(yīng)劃入重點(diǎn)型區(qū)域，進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，禁止一切建設(shè)占用；與之相反，LL型耕地質(zhì)量綜合指數(shù)相對(duì)較低，應(yīng)劃入后備型，對(duì)其進(jìn)行全面綜合性整治；HL型耕地類似于耕地質(zhì)量綜合指數(shù)高的耕地，集中于中部，低指數(shù)的耕地對(duì)其進(jìn)行包圍，由于空間極化的影響，中間的高指數(shù)耕地極易被周圍的低指數(shù)耕地所影響，質(zhì)量下降，故此類型區(qū)應(yīng)劃入適宜型，對(duì)周邊耕地進(jìn)行適當(dāng)改造；與HL型區(qū)域相反，LH型區(qū)域?qū)儆诟鼐C合質(zhì)量分值較低的中心點(diǎn)被周邊分值較高的耕地所包圍，根據(jù)相關(guān)影響，中心的低值區(qū)域會(huì)被周邊高分值區(qū)域同化，因此應(yīng)該劃入調(diào)控型。

基于以上分析，將貴溪市耕地保護(hù)劃分為重點(diǎn)型、適宜型、調(diào)控型以及后備型4類(圖1-C)，各區(qū)域空間分布與空間自相關(guān)類型空間分布一致，并將各分區(qū)與耕地綜合質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析(表4)。

(1)重點(diǎn)型。此類型耕地面積為22 597.04 hm2，占全市耕地總面積的43.46%，其中耕地綜合質(zhì)量等級(jí)以Ⅰ、Ⅱ級(jí)為主，分別占耕地面積的22.13%和18.56%，IV級(jí)的比例只有0.03%。從空間分布來(lái)看，該類型區(qū)耕地主要分布在羅河鎮(zhèn)、周坊鎮(zhèn)、余家鄉(xiāng)、雷溪鄉(xiāng)、流口鎮(zhèn)和龍虎山鎮(zhèn)。

(2)適宜型。此類型耕地面積為14 448.47 hm2，占全市耕地總面積的27.79%，耕地綜合質(zhì)量等級(jí)Ⅰ級(jí)的面積較少，僅占2.89%，主要以Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)為主，分別占全市耕地總面積的11.27%和11.58%。從空間分布來(lái)看，該類型區(qū)耕地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中所占比例相對(duì)均勻，其中洪塘鎮(zhèn)和文坊鎮(zhèn)比例稍微大些，志光鎮(zhèn)和濱江鄉(xiāng)也有部分分布。

(3)調(diào)控型。此類型耕地面積最少，為4 113.93 hm2，僅占全市耕地總面積的7.91%。從耕地綜合質(zhì)量等級(jí)分布來(lái)看，Ⅰ級(jí)耕地的比例只有0.45%，以Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)為主。從空間分布來(lái)看，該類型區(qū)耕地大多都是零星地穿插在其他類型區(qū)耕地中，主要集中在冷水鎮(zhèn)和耳口鄉(xiāng)。

(4)后備型。該類型區(qū)耕地面積10 839.20 hm2，占20.85%，Ⅳ級(jí)耕地所占比例為4種類型區(qū)中最高的，達(dá)10.31%，I級(jí)耕地所占比例是最低的，僅0.10%。從空間分布來(lái)看，主要分布在泗瀝鎮(zhèn)和河潭鎮(zhèn)，塘灣鎮(zhèn)和洪塘鎮(zhèn)也有小部分分布。

2.3.2 耕地分區(qū)保護(hù)措施

(1)重點(diǎn)型。即信江中部羅河鎮(zhèn)、雷溪鄉(xiāng)、余家鄉(xiāng)、龍虎山鎮(zhèn)及北部周坊鎮(zhèn)等耕地綜合質(zhì)量高值區(qū)域，該區(qū)域?qū)儆趦?yōu)質(zhì)耕地集中區(qū)域，各方面條件都處于較高水平，基本上沒(méi)有任何限制因素。對(duì)于重點(diǎn)型區(qū)域內(nèi)的耕地應(yīng)實(shí)行重點(diǎn)保護(hù)，禁止一切非農(nóng)建設(shè)占用。此區(qū)域的耕地保護(hù)重點(diǎn)在于提高耕地的生產(chǎn)能力。首先應(yīng)劃入基本農(nóng)田進(jìn)行特殊保護(hù)，或者直接納入高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)區(qū)域，實(shí)行更加嚴(yán)格的管理措施；同時(shí)建立新型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范基地，告別傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，提高耕地生產(chǎn)能力，保障糧食安全。

表4 貴溪市耕地綜合質(zhì)量與耕地保護(hù)分區(qū)對(duì)比

Table 4 Protection zoning and comprehensive quality in Guixi City

保護(hù)分區(qū)ProtectionzoningⅠ級(jí)LevelⅠ面積Area/hm2比例Proportion/%Ⅱ級(jí)LevelⅡ面積Area/hm2比例Proportion/%Ⅲ級(jí)LevelⅢ面積Area/hm2比例Proportion/%Ⅳ級(jí)LevelⅣ面積Area/hm2比例Proportion/%總計(jì)Total面積Area/hm2比例Proportion/%重點(diǎn)型Keytype11505.6622.139650.4018.561427.502.7513.480.0322597.0443.46適宜型Suitabletype1504.522.895862.2811.276021.4311.581060.242.0414448.4727.79調(diào)控型Regulationtype234.550.452189.444.211557.683.00132.260.254113.937.91后備型Backuptype52.970.10811.931.564612.398.875361.9210.3110839.2020.85

(2)適宜型。即沿HH型區(qū)域分布的HL型所對(duì)應(yīng)區(qū)域，主要集中在志光鎮(zhèn)、洪塘鎮(zhèn)、濱江鄉(xiāng)周邊、塘灣鎮(zhèn)和文坊鎮(zhèn)。依據(jù)該區(qū)域耕地“內(nèi)高外低”的特點(diǎn)，為防止中心高質(zhì)量耕地被影響，對(duì)處于周邊低質(zhì)量耕地應(yīng)依據(jù)不同限制因素提供相應(yīng)的改善措施，積極擴(kuò)大“內(nèi)高”耕地的影響。相對(duì)于重點(diǎn)型，此類型區(qū)耕地本底條件、區(qū)位條件及生態(tài)質(zhì)量依舊處于較優(yōu)位置，但空間分布相對(duì)零散，主要是由于建設(shè)用地的楔入、占用分割導(dǎo)致，因此可以通過(guò)土地權(quán)屬調(diào)整或土地平整工程等增大耕地連片性；同時(shí)，對(duì)中心高質(zhì)量耕地進(jìn)行積極保護(hù)，改良后，此區(qū)域的耕地可納入永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)進(jìn)行積極保護(hù)。

(3)調(diào)控型。即LH型所對(duì)應(yīng)的耳口鄉(xiāng)、冷水鎮(zhèn)和樟坪鄉(xiāng)周邊等區(qū)域。此區(qū)域耕地具有“外高內(nèi)低”的特點(diǎn)，因此對(duì)此區(qū)域的耕地除了對(duì)周邊高質(zhì)量耕地進(jìn)行積極保護(hù)，防止中心低指數(shù)耕地的影響外，還應(yīng)該把重點(diǎn)集中在“內(nèi)低”耕地的改良上，根據(jù)不同的限制因素進(jìn)行分類并采取相應(yīng)的改造措施。對(duì)于主要因耕地自然質(zhì)量導(dǎo)致的耕地綜合質(zhì)量下降的地塊，可首先采取一定的土壤改良措施，以提高耕地的本底條件，例如測(cè)土配方施肥、土壤培肥等；對(duì)于耕地利用條件不理想的地塊，則應(yīng)該以興修水利措施、加強(qiáng)建設(shè)田間生產(chǎn)道路等為主；對(duì)于耕地空間形態(tài)分散、破碎度嚴(yán)重的耕地，應(yīng)適當(dāng)采取土地平整、土地空間布局優(yōu)化措施，提高耕地的連片性；對(duì)于因生態(tài)質(zhì)量下降所導(dǎo)致的耕地綜合質(zhì)量降低的地塊，一方面可通過(guò)減少優(yōu)質(zhì)耕地中零星地塊的數(shù)量，改善破碎程度，提高耕地景觀生態(tài)安全；另一方面，應(yīng)注意人地矛盾的上升及城鎮(zhèn)化的擴(kuò)張，在提升耕地質(zhì)量的同時(shí)還應(yīng)該注意生態(tài)安全建設(shè)。綜上，此類型耕地區(qū)通過(guò)適當(dāng)?shù)母脑焯嵘?，可適度納入貴溪市基本農(nóng)田劃定范疇進(jìn)行保護(hù)，但應(yīng)注意耕地生產(chǎn)力及生態(tài)安全的協(xié)調(diào)。

(4)后備型。即中北的泗瀝鎮(zhèn)、河潭鎮(zhèn)以及塘灣鎮(zhèn)的東南角等區(qū)域。此區(qū)域的耕地綜合質(zhì)量相對(duì)較差，地塊分散，空間格局呈破碎化、條帶狀，不論是自然條件、區(qū)位條件還是生態(tài)安全性等方面都相對(duì)來(lái)說(shuō)較差，對(duì)于此區(qū)域的改良措施應(yīng)差別對(duì)待，需從各方面各角度進(jìn)行綜合整治與保護(hù)，針對(duì)不同方面的欠缺進(jìn)行“因地制宜”的整治。該區(qū)域內(nèi)的耕地不適合直接劃入基本農(nóng)田，可以作為基本農(nóng)田整備區(qū)進(jìn)行綜合整治。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)合耕地的自然、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等屬性，從自然質(zhì)量、區(qū)位條件和生態(tài)安全3個(gè)方面選取13項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)研究區(qū)耕地綜合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合空間自相關(guān)分析，在村級(jí)行政尺度上，以評(píng)價(jià)結(jié)果確定的耕地質(zhì)量綜合指數(shù)為空間變量，探討研究區(qū)耕地綜合質(zhì)量屬性的空間分布特性，提出相應(yīng)的保護(hù)分區(qū)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：

(1)貴溪市耕地質(zhì)量整體水平較高，綜合質(zhì)量指數(shù)在39.08～89.88之間，加權(quán)平均綜合指數(shù)為63.61，大部分的耕地質(zhì)量都處于研究區(qū)平均水平以上，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)分別占耕地總面積的25.57%、35.61%、26.19%和12.63%。Ⅰ、Ⅱ級(jí)高分值耕地多集中分布在中部羅河鎮(zhèn)、余家鄉(xiāng)、雷溪鄉(xiāng)及西北部洪塘鎮(zhèn)、周坊鎮(zhèn)和志光鎮(zhèn)；Ⅲ、Ⅳ級(jí)低分值耕地多分布在南部文坊鎮(zhèn)、冷水鎮(zhèn)、余家鄉(xiāng)、樟坪鄉(xiāng)及東北部的泗瀝鎮(zhèn)和濱江鄉(xiāng)。從整體上來(lái)看，貴溪市中東部耕地綜合質(zhì)量普遍高于西南部。

(2)貴溪市耕地綜合質(zhì)量具有較強(qiáng)的空間正相關(guān)性，Local Global Moran’sI指數(shù)值大于0的空間評(píng)價(jià)單元占79.72%?？臻g分布上，空間自相關(guān)分析(LISA)結(jié)果與耕地綜合質(zhì)量分級(jí)結(jié)果保持了較高的一致性。HH型綜合質(zhì)量高，分布范圍廣，涵蓋了幾乎所有的Ⅰ級(jí)耕地；LL型耕地綜合質(zhì)量較差，耕地等級(jí)以Ⅲ、Ⅳ級(jí)為主；HL型和LH型多零星分布。

(3)結(jié)合耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)和空間自相關(guān)分析結(jié)果提出耕地保護(hù)分區(qū)方案。針對(duì)耕地綜合質(zhì)量的空間集聚性，將耕地保護(hù)劃分為重點(diǎn)型、適宜型、調(diào)控型和后備型4類，分別占到耕地總面積的43.46%、27.79%、7.91%和20.85%。依據(jù)不同類型區(qū)域的特征，提出相應(yīng)的耕地保護(hù)措施。

總體來(lái)看，本研究提出的分區(qū)方案不僅考慮了耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量，還綜合考慮了耕地的空間屬性，為耕地精準(zhǔn)化管理提供新思路。但空間自相關(guān)分析具有尺度上的依賴性，因研究尺度不同，集聚性會(huì)隨之發(fā)生變化。本研究?jī)H在村級(jí)行政尺度上對(duì)貴溪市耕地綜合質(zhì)量進(jìn)行空間自相關(guān)分析，耕地保護(hù)分區(qū)的結(jié)果也只是以村級(jí)為單位。在以后的耕地保護(hù)分區(qū)研究中，可能需要以更小尺度的網(wǎng)格化或地塊化等更精細(xì)的分析單元進(jìn)行研究，必要時(shí)甚至需跨越行政單元，以進(jìn)一步提高研究的精度。

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(責(zé)任編輯 高 峻)

Protection zoning of cultivated land based on local spatial autocorrelation in Guixi City

WANG Xiaoyan， ZHAO Xiaomin*， GUO Xi， KUANG Lihua

(KeyLaboratoryofPoyangLakeBasinAgriculturalResourcesandEcologyofJiangxiProvince，JiangxiAgriculturalUniversity，Nanchang330045，China)

In the present study， the quality of cultivated land and protection zoning in Guixi City were studied by multi-factor comprehensive evaluation and local spatial autocorrelation analysis (LISA). It was shown that the comprehensive quality value of cultivated land in Guixi City varied from 39.08 to 89.88， reaching moderate and upper levels generally. The high-quality cultivated land was located in the central valley plain area. The positive spatial autocorrelation of cultivated land quality which contained the High-High type (HH) and the Low-Low type (LL) emerged as cluster and had a powerful agglomeration， while the negative spatial autocorrelation which included the High-Low type (HL) and Low-High type (LH) barely had a concentrate region， and most of them distributed dispersedly with barely outstanding regular pattern. According to the spatial agglomerate characteristics of natural quality of cultivated land in Guixi City， the protection zone of cultivated land was divided into 4 sub-regions， which included the key type， the suitable type， the regulation type and the backup type， and protection measures were put forwarded according to the sub-region schemes.

cultivated land quality; local spatial autocorrelation; protection zoning of cultivated land

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.03.20

2016-10-31

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41361049)；土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中科院南京土壤研究所)開(kāi)放課題(0812201202)

汪曉燕(1993—)，女，江西浮梁人，碩士研究生，主要從事土地利用規(guī)劃方面的研究。E-mail: Wangxyan27@163.com

，趙小敏， E-mail: zhaoxm889@126.com

F323.2

A

1004-1524(2017)03-0489-09

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(3): 489-497

http://www.zjnyxb.cn

汪曉燕，趙小敏，郭熙，等. 基于空間自相關(guān)的貴溪市耕地保護(hù)分區(qū)研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，29(3)： 489-497.