基于三象限法的縣域高標準基本農田建設布局與發展模式研究

胡江雨, 伍世代,2, 林蕙靈, 王 強

(1.福建師范大學 地理科學學院, 福建 福州 350007; 2.福建師范大學 旅游學院, 福建 福州 350007)

高標準基本農田是指一定時期內，通過土地整治建設形成的集中連片、設施配套、高產穩產、生態良好、抗災能力強，與現代農業生產和經營方式相適應的基本農田[1]。包括經過整治的原有基本農田和經整治后劃入的基本農田。中國人均耕地資源相對匱乏，糧食安全問題較為嚴峻，耕地質量提升備受重視，基于此，學者們從不同的視角對高標準基本農田建設進行了研究。一是從高標準基本農田建設效益的角度進行評價，毛夢祺等[2]、姜雨辰等[3]、蔡潔等[4]分別運用模糊線性規劃法、熵權法及熵權可拓模型評價了高標準基本農田建設的綜合效益、生態效益及社會效益。二是從高標準基本農田建設因子的角度進行評價，錢鳳魁等[5]運用LESA體系，對東港市耕地質量與立地條件進行研究，證明了耕地質量與立地條件因子對高標準基本農田建設的正向與負向作用。三是從高標準基本農田的建設潛力、建設適宜性、建設規模等角度進行評價，李濤等[6]、崔勇等[7]運用GIS分析法分別對大都市邊緣區(以重慶渝北區為例)高標準基本農田建設潛力和北京懷柔區高標準基本農田建設適宜性進行了評價，并分別提出了在大都市邊緣區建設高標準基本農田的3大模式及高標準基本農田建設適宜性的評價等級。胡業翠等[8]通過構建多因素綜合評價模型，對四川省達縣高標準基本農田建設規模進行評價，提出應運用人口預測模型，從人口發展的角度規劃高標準基本農田建設。此外，還有學者對高標準基本農田建設的時空布局進行了評價。蔡朕等[9]通過集對分析法對梁平縣2014年計劃實施的14個高標準基本農田建設項目選址布局的合理性進行評價，結果表明其項目的選址合理性整體較好。李超等[10]采用灰色關聯度分析和互斥性矩陣分類相結合的方法對河北省盧龍縣的高標準基本農田建設的時空布局進行評價，結果表明其建設時序應分為優先保障建設區、正常推進建設區及延緩建設區。

以往的研究表明，可以基于不同視角對高標準基本農田建設開展評價研究，其研究不是一成不變的模式，而是需要結合各地區的特點進行。其中，高標準基本農田建設的布局與發展模式是評價研究的熱點，是高標準基本農田建設中首先需要解決的問題，無論是適宜性評價、潛力評價、規模評價、因子評價還是效益評價，都需要落實到具體的布局上，而發展模式的提出有利于指導高標準基本農田建設的方向。本文擬運用三象限法[10]對高標準基本農田建設進行研究，以期為其布局與發展模式提供有益參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

宿松縣位于安徽省長江下游的北岸，轄9鎮13鄉，地理坐標為東經115°52′50″—116°34′40″，北緯29°47′20″—30°25′30″。宿松縣屬亞熱帶季風性氣候，日照充足，年均氣溫16.6 ℃，雨水充沛，年均降雨量1 307.2 mm。境內地勢由西北向東南逐漸降低，山地、丘陵、湖泊、平原依次排列。其中，西北部為山區，中部丘陵為縣境內最大面積的地貌類型區，中南部有龍感湖、黃湖、大官湖及泊湖4大湖泊，南部為沖積平原。2015年全縣總人口84萬，耕地總面積42 666.67 hm2，人均耕地面積0.051 hm2，遠低于全國0.093 hm2的平均水平。隨著長三角地區勞動密集型產業逐步向外轉移，宿松縣建設用地將不斷增加，耕地減少的趨勢不可避免，人地矛盾日益突出。同時，宿松縣地形復雜，以山地丘陵為主，耕地后備資源貧乏，農田基礎設施相對落后，建設高標準基本農田對于保障其糧食安全及促進當地經濟發展有重要作用。

1.2 數據來源

研究數據主要來源于宿松縣土地利用總體規劃(2006—2020年)、宿松縣2015年土地利用變更調查數據、安徽省宿松縣農用地分等成果技術報告、2015年宿松縣統計年鑒，各鄉鎮農業經濟報表數據及農田水利調查數據、農戶調研數據，主要調研農戶對高標準基本農田建設的意愿及建議。

2 研究方法

建設高標準基本農田一方面要考慮耕地本底質量。另一方面要考慮其所在區域的社會經濟條件及群眾的建設意愿，其建設布局應遵循“自然質量適宜、區域社會經濟條件可行”的原則。由此，本研究從耕地質量和區域社會經濟條件2個維度對高標準基本農田建設進行評價研究。一是通過選取影響耕地質量的關鍵因子來評價耕地自然質量；二是通過選取影響耕地社會經濟條件的關鍵因子來評價區域社會經濟條件。在對耕地質量及社會經濟條件評價的基礎上引入三象限法，對耕地質量適宜性及社會經濟可行性進行耦合分析，由此提出高標準基本農田建設布局及相應發展模式。

三象限法由四象限法演變而來，是美國管理學家Stephen R. Covey提出的時間管理理論，將其引入高標準基本農田建設評價中，是將研究對象進行2個屬性的分析，再按屬性組合將研究對象填入不同象限方塊，由此得到研究區域高標準基本農田的建設布局。

2.1 耕地質量適宜性評價

2.1.1 評價單元劃分 耕地質量評價單元主要分為行政村和耕地地塊，由于本文以縣域為研究對象，其實際操作性較強，應落實到具體地塊。因此本文耕地質量評價以耕地地塊為單元進行，有利于評價結果的精確性。同時，參考第二次土地調查技術規程相關要求，20 m寬度地物作為線狀地物調查，面狀地物之間寬度較小的線狀地物歸并到面狀地物之中，因此本研究認為間隔距離在20 m以內的地塊是相連的。再通過ArcGIS的Buffer功能對所有圖斑生成10 m的緩沖區，然后將定義重疊和相交的圖斑進行Merge合并，同一緩沖距離內的地塊認為是相連的[11]。這樣得到評價單元共612塊，面積20 466.93 hm2。

2.1.2 構建評價指標體系 耕地質量受眾多因素影響，一方面本研究采用層次分析法和專家打分法并結合農用地分等定級成果及當地實際情況，遵循主導性、差異性、可比性及可行性等原則，從立地條件、理化性狀及利用條件等方面構建指標體系，確定各指標的綜合權重[12]。另一方面，為了盡可能消除指標權重的主觀因素，本研究還采用熵權法求取評價指標的熵權值[13]，取熵權值和綜合權重值的平均數作為指標的最終權重值，得到更為科學的指標權重。各評價指標的綜合權重由指標準則層權重系數與其對應的指標層權重系數相乘得到，參評的評價指標體系及權重如表1所示。

表1 耕地質量評價指標體系及熵權值

2.1.3 評價因子量化處理 本研究采用歸一化法對評價因子進行標準化[14]，從而消除量綱影響，得到歸一化判斷矩陣[15]。

B=(bij)mn

(1)

(2)

式中：xmax，xmin——同指標下不同評價對象中最滿意

值和最不滿意值；xij——第i個評價因子的第j個評價對象的指標值，對于適度指標，其標準化值通過專家賦值法并結合其他指標的標準化值確定，參評因子的標準化值如表2所示。

2.1.4 評價結果 在構建評價指標體系、對數據進行歸一化處理及求取評價指標熵權值的基礎上，采用加權指數和法[14]對每塊地塊圖斑的耕地質量進行綜合評價。

(3)

式中：F——評價單元綜合得分；Ai——評價單元第i項評價因子得分;Wi——評價單元第i項評價指標的權重；i——評價指標編號；n——評價指標總數。

表2 評價因子標準化結果

據計算結果，對宿松縣耕地質量進行適宜性劃分。本研究采用平均數突變點法來劃分綜合指數臨界點，耕地質量綜合指數平均值為0.81，據此將各評價單元劃分為高度適宜和低度適宜2種類型[16]。

2.2 高標準基本農田建設可行性評價

2.2.1 劃分評價單元 由于可行性評價涉及到較宏觀區域的社會經濟條件，因此本研究對高標準基本農田建設可行性評價以行政村、社區為單位進行。通過ArcGIS空間矢量化[17]，得到宿松縣高標準基本農田建設行政村(36個)，社區單元(4個)，在地域上呈現西北疏松，東南密集的分布狀態。

2.2.2 構建評價指標體系 高標準基本農田建設可行性受到區域社會經濟發展條件、群眾意愿及基本農田建設現狀等的綜合影響[18]。本研究通過調查問卷等實地調研的方式以及結合層次分析法和專家打分法，從上述方面構建評價指標體系，確定指標權重；另一方面，運用熵權法求取評價指標的熵權值，取熵權值和指標權重的平均值作為指標的最終權重值，這樣盡可能地消除了指標權重的主觀因素[19]。構建的評價指標體系如表3所示。

表3 可行性評價指標體系

2.2.3 評價因子量化處理 根據式1和2，對高標準基本農田建設可行性指標歸一化處理，得到參評因子歸一化值如表4所示。

2.2.4 評價結果 運用公式3對評價單元進行綜合評價，對宿松縣高標準基本農田建設可行性進行劃分。經過計算，可行性得分平均值為0.76分，本研究采用平均數突變點法劃分綜合得分臨界點，據此將評價對象劃分為高度可行和低度可行2種類型。

2.3 基于三象限法的高標準基本農田建設區域劃分

根據上述分析，以耕地地塊為評價單元計算的高標準基本農田建設適宜性的平均綜合指數為0.81,以行政村為單元計算的高標準基本農田建設可行性的平均綜合指數為0.76，據此將各地塊的耕地質量劃分為高度適宜和低度適宜2種類型，將以行政村為評價單元的區域劃分為高度可行和低度可行。

根據三象限原理，將2個維度分別組合，劃分為3個象限，即高度適宜高度可行區域、高度適宜低度可行區域以及高度可行低度適宜區域。其中，高度適宜高度可行區域優先布局建設，高度適宜低度可行區域以及高度可行低度適宜區域次之。

表4 評價因子標準化結果

3 結果與分析

運用ArcGIS空間疊加分析工具，根據三象限法對宿松縣高標準基本農田建設區域進行劃分，結果如圖1所示。其中，高適宜高可行區域是優先布局高標準基本農田建設的區域，其耕地面積為3 046.67 hm2,占建設耕地總面積的14.89%，集中分布在縣城附近及南部復興鎮的少部分地區。高適宜低可行區域面積為10 974.53 hm2，占建設耕地總面積的53.62%，主要分布于宿松縣南部區域。高可行低適宜區域為和6 445.73 hm2，占建設耕地總面積的31.49%[20-21]，北部山區、中部山區及南部沿江區域都有分布。

圖1 宿松縣建設區域分布

以上區域劃分立足于宿松縣的耕地質量及社會經濟狀況，且符合宿松縣土地利用總體規劃。根據三象限法，本文從圖1所示的高標準基本農田3大建設區域分布狀況出發，結合分布區域的實際情況，探討在不同布局區域發展適合當地特點的高標準基本農田建設與發展模式。

3.1 高適宜高可行區域：發展現代旅游農業

該區域的長鋪、河塌、破涼等鄉鎮的耕地主要集中在縣城附近區域，耕地質量較優良，同時，路網密度較大、人均農業產值較高，由于距離縣城較近，資金、交通、人流、物流優勢明顯，發展現代旅游農業具有天然的區位優勢。其中，復興鎮雖然距離縣城相對較遠，但是該區域襟江帶湖、沃野縱橫，沿江公路貫穿東西，安九公路穿境而過，與京九鐵路、銅九鐵路、滬蓉高速、九景高速等擦肩而過，又瀕臨長江，境內擁有40 km長江岸線，水路交通便捷，經由長江水路，可直達南岸的湖口、彭澤等地，聞名遐邇的國家3 A級風景名勝小孤山位于境內，景色宜人、環境幽清，比較適合現代都市人的娛樂休閑。在建設高標準基本農田的模式上，這一區域可基于區位優勢和已有的農業優勢，并借助較豐富的旅游資源大力發展現代旅游農業，率先實現農業產業的升級，這也符合縣城附近群眾對傳統農業轉型升級的意愿。同時由于該區域基本分布在縣城周邊，因此，要加強其基本農田保護，防止城市無序擴張。

3.2 高適宜低可行區域：發展現代規模農業

這一區域分布于安徽省直轄的華陽河農場、九成監獄管理分局下屬的九城畈農場和匯口、洲頭、復興一線及佐壩中南部區域。華陽河農場達102 km2，廣袤的一馬平川，九城畈農場是安徽最大的勞改農場，這些區域本身基本農田面積比例就相對較高、勞動力充足、長江支流沖積形成的平原地形平坦、耕地連片度高、灌溉設施較完善、排水設施相對齊全，且由于耕作時間久、管理精細使得耕層質地較為深厚且肥沃，有機質含量較高，同時，田間道路體系較為完備，能夠通行各類耕作機械，有較高且穩定的單位面積產量。但是，由于這一區域開發的較為徹底，導致新增耕地潛力嚴重缺乏，導致其高標準基本農田建設出現難以彌補的資源性短板，可行性不高。因此，該區域在高標準基本農田建設中應進一步加強其道路交通及水利設施建設[22]，利用國家對農場生產經營的政策及高度連片且平坦的耕地優勢，大力推廣機械化種植作業，發展現代規模農業。

3.3 高可行低適宜區域：發展特色農業

這一區域分布于宿松縣的北部山區，典型的有陳漢山區、中部湖區(佐壩北部、龍湖圩、許嶺一線)及南部沿江區域(匯口、洲頭、復興一線)，由于山區地形坡度較大、土壤有機質含量較低，加上湖區河網密布，地表相對破碎，田塊連片度較低等因素導致其高標準基本農田建設適宜性相對較低。但是，這一區域有大量的緩坡地有待整治開發，新增耕地潛力較大，同時，為了進一步增加人均農業產值，當地群眾對高標準基本農田建設意愿較為強烈。因此，該區域高標準基本農田建設的可行性較高。又由于釣魚臺及花涼亭兩大灌區，加之龍感湖、大官湖、黃湖及長江支流分布其中，使得這一區域擁有得天獨厚的山地及水資源。其中，黃湖水面積11 800 hm2，水產養殖面積居全省第一，全國第二，水生動物資源豐富，是魚、蟹、蝦等水產品養殖的理想水域，可發展特色水產養殖等大農業。北部山區為大別山余脈，海拔一般在500～800 m，山間谷地寬廣開闊，并有河漫灘和階地平原?？衫蒙焦鹊屯莸赝谔僚嗷琉B魚，基面種植糧食、瓜果、蔬菜等，山上種植經濟林、竹筍、茶葉等經濟作物，形成農、林、漁業立體發展的農業模式。綜合來看，在高標準基本農田建設中可以大力發展山區立體農業及特色水產養殖等大農業，形成自身優勢。

4 結論與討論

(1) 高標準基本農田建設的布局與發展模式既要結合土地整治的相關理論，又要立足于建設區域的實際情況，是一項理論性與實踐性都很強的工作，尤其注意的是還要考慮到當地群眾的整治意愿。本文將三象限法引入到縣域高標準基本農田建設布局與發展模式的評價中，既考慮了建設區域耕地質量的適宜性，又考慮了當地經濟社會條件及群眾意愿等的可行性，彌補了當前高標準基本農田布局與建設中重耕地本底質量輕社會經濟條件的不足，使高標準基本農田建設與區域的自然條件和社會條件的耦合度更高，可操作性更強，形成了高標準基本農田建設的時空順序，為縣域高標準基本農田建設的空間布局提供了參考。

(2) 通過三象限法的耦合評價，得出高適宜高可行區域主要分布在縣城附近的破涼、河塌、長鋪及離縣城較遠的復興等鄉鎮。破涼、河塌、長鋪等鄉鎮鄰近縣城，耕地質量較優、經濟發展水平、農業單位面積產量、人均農業產值、交通體系都處于較高水平，復興鎮位于長江支流的沖積平原，灌溉水源充足、地形平坦、土壤肥沃，適宜農業發展，且水陸交通便利，沿江風景秀麗。這些區域無論是耕地質量適宜性還是社會經濟可行性得分都較高，根據三象限法的填充耦合原理，劃分為高適宜高可行區域。同時需要指出的是，該區域由于具有得天獨厚的區位優勢，其建設高標準基本農田應當擺脫傳統的以種植業為主的農業發展模式，積極發展現代旅游農業。

(3) 根據三象限法耦合分析，高適宜低可行區域分布于安徽省直轄的華陽河農場、九成監獄管理分局下屬的九城畈農場和匯口、洲頭、復興一線及佐壩中南部區域。這一區域在三象限法的耦合填充中，是典型的正負象限耦合區域。一方面，這一區域經營管理的時間較長、水平較高，灌排設施完善、耕層質地較深厚、有機質含量較豐富。同時，由于這一區域主要分布于長江支流的沖積平原上，故地形平坦、田塊連片度高，因此該區域自然質量適宜性得分較高。另一方面，該區域利用的廣度和深度水平較高，因而新增耕地潛力較小，具有難以彌補的資源性短板。同時，該區域處在縣城的南部，地理位置相對偏遠，路網密度較小，雖然近幾年有所改善，但交通通達度依然有限，因此可行性得分較低。根據三象限法的填充耦合原理，劃分為高適宜低可行區域。同時，該區域又是傳統的農業(主要是種植水稻和棉花)耕作區，轉型升級較困難，應當因地制宜，發揮固有的優勢，發展現代規模農業。

(4) 由三象限法耦合分析，高可行低適宜區域主要分布在宿松縣的北部山區，典型的有陳漢山區、中部湖區(佐壩北部、龍湖圩、許嶺一線)及南部沿江區域(匯口、洲頭、復興一線)。通過三象限法的耦合填充，這一區域也呈現典型的正負耦合現象。一方面，山區地形坡度較大、耕地連片度較低，同時耕層質地較差，導致通氣、保水、保肥能力較差。加上山區水土流失較嚴重，致使土壤有機質含量相對較低。湖區河網密布，排水易受阻，田塊連片度較低。因此，綜合來說，這一區域的耕地質量適宜性得分較低，處于象限的負耦合區域。另一方面，山區和湖區受自然條件制約，有很大一部分耕地處于未利用狀態，隨著科技的進步，該區域新增耕地潛力較大。隨著國家新農村建設的推進，山區路網密度也在不斷提高，同時，花涼亭和釣魚臺庫區是建設十分成熟的基本農田區，具有一定的基本農田面積比例，最后，山區和湖區群眾也十分支持高標準基本農田建設，以期進一步提高農業收入。因此，這一區域高標準基本農田的可行性得分較高。根據三象限法的填充耦合原理，劃分為高可行低適宜區域。由于山區和湖區獨特的優勢，在建設高標準基本農田的模式上，山區可發展種養相結合的特色立體農業，湖區可利用豐富的淡水資源發展水產品養殖等特色農業。

(5) 本研究創新點是基于三象限法的耦合分析并結合區域實際情況，提出了發展現代旅游農業、現代規模農業、特色農業的高標準基本農田建設模式，為縣域高標準基本農田建設的發展模式提供了一定的借鑒。目前，研究高標準基本農田建設的文章較多，但是對于建設模式的探討并不多見。

(6) 考慮到利用難度及建設效益，本研究未對低適宜低可行區域進行研究，隨著農業技術的發展，這部分區域也將納入到高標準基本農田建設的研究中。此外，本研究在指標構建上兼顧了耕地自然質量及社會經濟條件和群眾意愿等綜合因素，但需強調的是由于資料的完備性和和獲取性等因素的限制，評價指標的選取有待進一步完善。同時，本研究在引入三象限法對影響高標準基本農田建設因子的分析過程中，遵循以主導性為主，兼顧差異性的原則，并未對所有影響因子逐一深入地進行分析，這有待今后進一步深化研究。最后，本文在高標準基本農田發展模式的研究中，在基于三象限法耦合劃定的建設區域及建設的影響因子的基礎上，更多的是考慮當地的實際現狀與發展需求，這也表明，高標準基本農田建設的發展模式需要結合不同區域的實際情況。

[1] 薛劍,韓娟,張鳳榮,等.高標準基本農田建設評價模型的構建及建設時序的確定[J].農業工程學報,2014,30(5):193-203.

[2] 毛夢祺,丁忠義,董麗麗,等.高標準基本農田建設方案實施效益綜合評價研究:以靈璧縣大廟鄉為例[J].湖北農業科學,2015,54(11):2813-2816.

[3] 姜雨辰,孫鵬舉,劉學錄,等.張掖市高標準基本農田建設生態效益評價[J].甘肅農業大學學報,2015,50(6):126-131.

[4] 蔡潔,李世平.基于熵權可拓模型的高標準基本農田建設項目社會效應評價[J].中國土地科學,2014(10):40-47.

[5] 錢鳳魁,張琳琳,邊振興,等.高標準基本農田建設中的耕地質量與立地條件評價研究[J].土壤通報,2015,46(5):1049-1055.

[6] 李濤,廖和平,楊偉,等.大都市邊緣區高標準基本農田潛力評價及建設模式研究:以重慶市渝北區為例[J].西南師范大學學報:自然科學版,2013,38(5):109-114.

[7] 崔勇,劉志偉.基于GIS的北京市懷柔區高標準基本農田建設適宜性評價研究[J].中國土地科學,2014,28(9):76-81.

[8] 胡業翠,呂小龍,趙國梁.四川省達縣高標準基本農田建設規模與建設區域劃定[J].中國土地科學,2014,28(11):30-38.

[9] 蔡朕,刁承泰,王銳,等.基于集對分析的高標準基本農田建設項目選址合理性評價:以重慶市梁平縣為例[J].中國生態農業學報,2014,22(7):828-836.

[10] 李超,杜昭陽,陳召亞,等.基于柵格數據的高標準基本農田綜合評價及建設時序研究:以河北省盧龍縣為例[J].農業現代化研究,2015(1):111-117.

[11] 唐秀美,潘瑜春,劉玉,等.基于四象限法的縣域高標準基本農田建設布局與模式[J].農業工程學報,2014,30(13):238-246.

[12] 陳天才,廖和平,李濤,等.高標準基本農田建設空間布局和時序安排研究:以重慶市渝北區統景鎮為例[J].中國農學通報,2015,31(1):191-196.

[13] 信桂新,楊朝現,楊慶媛,等.用熵權法和改進TOPSIS模型評價高標準基本農田建設后效應[J].農業工程學報,2017,33(1):238-249.

[14] 林勇剛,陳凌靜,王銳.重慶城市發展新區高標準基本農田建設適宜性評價研究:以潼南縣柏梓鎮為例[J].江西農業學報,2015,27(2):111-115.

[15] 劉潔,劉名沖.縣域高標準基本農田建設類型評價劃分:以河北省盧龍縣為例[J].江蘇農業科學,2013,41(8):319-322.

[16] 馬立軍,郭鳳玉.高標準基本農田建設時序與模式[J].湖北農業科學,2014,53(11):2661-2666.

[17] 王晨,汪景寬,李紅丹,等.高標準基本農田區域分布與建設潛力研究[J].中國人口·資源與環境,2014,24(5):226-229.

[18] 張效敬,黃輝玲.黑龍江省高標準基本農田建設項目績效評價研究:基于耕地質量等級視角[J].價值工程,2014(28):88-90.

[19] 羅明,楊慶媛,劉蘇,等.重慶市不同地貌類型區高標準基本農田建設關鍵影響因子研究[J].廣東農業科學,2016,43(4):156-164.

[20] 杜昭陽,張岐,張利,等.河北省盧龍縣的農田整治時序研究[J].貴州農業科學,2014,42(3):207-211.

[21] 黃亞捷,葉回春,張世文,等.基于自組織特征映射神經網絡的中國耕地生產力分區[J].中國農業科學,2015,48(6):1136-1150.

[22] 寧文娟.兵團第六師共青團農場高標準基本農田建設研究[D].烏魯木齊:新疆農業大學,2014.