基于GIS的新和縣耕地質量與立地條件綜合評價研究

歐陽雪 張永福

摘要?以阿克蘇地區新和縣為例，基于 ArcGIS 和SPSS軟件，對影響新和縣耕地綜合質量的所有評價單元進行空間屬性賦值。采用了特爾斐法及文獻閱讀法來賦值影響新和縣耕地綜合質量各評價因素的權重。通過回歸分析法，建立了耕地減少率與距離因素的4種關系模型，進一步分析了新和縣各區位因素、各鄉（鎮）耕地立地條件的優劣狀況。在LESA計算方法下，定性與定量相結合地分析了新和縣耕地利用的社會經濟條件以及耕地自然質量優劣。最后，根據計算值，將新和縣耕地分為4個等級，3種類型。

關鍵詞?耕地質量;立地條件;基本農田

中圖分類號?F?323.211文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0071-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.023

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Comprehensive Evaluation of Cultivated Land Quality and Site Conditions in Xinhe County Based on GIS

OUYANG Xue1，2，ZHANG Yong?fu1，2

（1.College of Resources and Environment Sciences，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830046;2.Key Laboratory of Oasis Ecology under Ministry of Education，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830046）

Abstract?Taking Xinhe County in Aksu area as an example，we evaluated the spatial attributes of all evaluation units affecting the comprehensive quality of cultivated land in Xinhe County based on ArcGIS and SPSS software.Delphi method and literature reading method were used to assign the weight of each evaluation factor affecting the comprehensive quality of cultivated land in Xinhe County.By means of regression analysis，four relationship models of cultivated land reduction rate and distance factors were established，and the advantages and disadvantages of cultivated land site conditions in Xinhe County and each township （town） were further analyzed.Under the LESA calculation method，the social and economic conditions and natural quality of cultivated land in Xinhe County were analyzed qualitatively and quantitatively.Finally，according to the calculated value，Xinhe County farmland was divided into four grades and three types.

Key words?Cultivated land quality;Site conditions;Basic farmland

隨著城市化的深入發展，人民生活水平和社會經濟水平提高，秉承著“天上看，地上查，網上管”的要求，在國土領域，遙感和地理信息系統等新興技術有了很大的提升和改進，它們在相關產業中的應用也越來越廣泛[1]。近年來，相關部門出臺了一系列有關劃定基本農田以及保護基本農田的政策文件、法律法規，這表明國家對這項工作的重視和認可。

基本農田劃定工作研究中，學者們主要考量的因素包括縣域內人口對農產品的需求，以及未來數年內縣域內社會經濟發展所能帶動的建設用地以及占耕地的數量[2]。地區或地州將國家下發的總指標分解到各個縣市，再由各個縣市依據自己擬定的未來發展方向及重點發展項目的要求，上級“十三五”規劃中對縣市的定位來確定未來縣域內基本農田的空間分布位置[3]。綜上所述，對基本農田的位置進行合理的劃定，保護耕地集中連片分布模式不改變，保障農產品的穩定生產力是國土工作者的一項重要任務。這也是保障當地糧食安全生產，保證糧食產量的一項重要舉措，對于維護社會經濟穩定持續發展也有著重要意義。

在研究影響基本農田劃定的因素中，大多數學者偏重于探究耕地的自然條件對基本農田位置劃定的影響而忽略社會經濟發展水平對農田劃定的影響。然而事實表明，不論是耕地的自然質量還是區域內的社會經濟因素，它們都共同決定著縣域內基本農田布局的穩定性及合理性[3]。

該研究立足于耕地自然質量和區位立地條件2個標準對其進行綜合評價，深入探討耕地質量和區位條件變化對農田位置劃定的影響。使得在未來的經濟發展中，基本農田布局能持續穩定集中連片分布，使其產生最大的經濟效益與社會效益。

1?研究區及數據來源

1.1?研究區概況

新和縣位于新疆維吾爾自治區西部，阿克蘇地區東部。東隔渭干河與庫車相望，北隔卻勒塔格山與新和縣相鄰，南部連沙雅縣英買力鄉、二牧場，西與阿克蘇市、溫宿縣毗鄰。根據第二次農村土地調查2014年統一時點變更數據轉規劃分類數據統計的結果，2014年新和縣轄區總面積為582 046.09 hm2，其中農用地面積為212 514.51hm2，占土地總面積的36.51%，建設用地面積為9 747.42hm2，占土地總面積的1.67%，其他土地面積為359 784.16hm2，占土地總面積的61.81%。

1.2?數據來源與處理

該研究采用的數據包括新和縣1∶5萬數字高程模型（DEM 30 m分辨率）;新和縣社會經濟年鑒數據、地質災害分布圖;2014年新和縣土地利用現狀數據庫（包括農村居民點分布情況、河流分布情況、交通道路分布情況、農村道路分布、耕地分布及連片度情況、工商業用地及城鎮中心布局等分布數據）、1∶5萬新和縣土壤圖，包含土壤有機質含量，土層厚度等。利用ArcGIS軟件建立統一的空間投影系統，并柵格化為20 m×20 m。

1.3?評價單元

該研究在2014年新和縣土地利用現狀圖的基礎上疊置最新的土地變更數據以及土壤質量等級分布圖和行政區界線圖，將新和縣耕地劃分出17 358個評價單元。

2?研究方法

2.1?指標選取賦值及權重的確定

為了客觀地評價影響耕地質量的多個因素，該研究在國內學者構建的基本農田劃定指標體系的基礎上，參考了美國的LESA體系，參照2014年新和縣農用地分等定級成果，對耕地質量和立地條件分別進行評價，在此基礎上，構建適合新和縣的縣域永久基本農田劃定指標體系[4]。該研究根據新和縣的實際情況，選取了反映自然質量條件和基礎設施條件的8個LE指標;反映區位條件、耕作條件和政策條件的8個SA指標。并采用特爾斐法及文獻閱讀法來確定指標權重。

2.2?耕地綜合質量評價體系

2.2.1?耕地自然質量（LE）評價。利用綜合指數模型計算LE分值，公式為：

LEij=nj=1Wijfij

式中，LEij為耕地質量指標中第i個評價單元第j個指標的總評價分值;Wij為第i個評價單元第j個指標評價因子的權重;fij為第i個評價單元第j個指標的分值[5]。

參考《新和縣農用地分等成果技術報告》，選擇地形坡度、土壤質地、土壤有機質含量、有效土層厚度等指標，建立耕地質量評價指標體系，見表1。表1中，Ei為評價單元因子實際值;Emin為評價單元因子最小值;Emax為評價單元因子最大值;fi為因子i的作用分值;S為面積;L為長度。

2.2.2?耕地立地條件（SA）因素。利用綜合指數模型計算SA分值[16] ，公式如下：

SAij=nj=1Wijfij

式中，SAij為立地條件指標中第i個評價單元第j個指標的總評價分值;Wij為第i個評價單元第j個指標評價因子的權重;fij為第i個評價單元第j個指標的分值[7]。

影響評價耕地立地條件的因素主要包括中心城鎮因素、農村居名點分布條件、道路分布、河流水系因素等[8-10] 。具體如表2所示。中心城鎮因素帶來的有利作用主要體現在方便對農作物進行種植、管理。道路分布情況可以清楚地反映耕作區交通通達程度，離道路越近的耕作區，其農產品和生產資料的運輸效率越高，對于農民來說，耕作距離越短，農民的生產效率越高，生產積極性也越高[11]。但另一方面，由于便利的交通條件，大多數建設用地選址都會選擇靠近道路的兩側，這導致道路附近的耕作區極易被占用。河流水系分布可以反映耕作區灌排條件的情況好壞，靠近河流的地方，獲取水源越是容易，這也更利于農作物生長，提高農作物的產量。

（1）該研究量化了耕地減少速率與區位因素距離關系模型，參照測算出的耕地減少速率與各區位因子之間的擬合關系，來確定各區位因素影響耕地的風險距離。模型表達式如下：

Y=aXb

式中，X為耕地到各個區位因素的距離;Y為在該區位因子影響下耕地的減少速率。

（2）該研究借助ArcGIS軟件中的near工具，分別計算耕地單元到不同區位因子的距離，通過ArcGIS，以不同的區位因子為中心，以100 m為緩沖距離建緩沖區，接著計算各個緩沖區內減少耕地面積與該緩沖區內耕地面積的比值[12-14]。

（3）利用SPSS 19.0軟件建立各區位因素影響下的耕地被占速率與各區位因素影響距離的關系模型。

2.3?耕地質量適宜性評價?新和縣耕地質量適宜性評價指標體系及權重見表3。

（1）將LE與SA的權重系數a與b按照標準糧產量法進行無量綱的歸一化處理，把指標數據壓縮到0～1，以0.1為間隔逐一取值，公式如下：

x*=（x-min）/（max-min）

式中，max為樣本數據的最大值;min為樣本數據的最小值;x*為變量x歸一化處理后的值。

（2）計算得出不同權重系數下的LESA綜合分值，運用SPSS 19.0軟件，計算綜合分值與標準糧產量的相關系數，取相關系數最大值，來確定LE與SA之間的最佳權重系數[15]。計算公式如下：

LESA=aLEij+bSAij（a+b=1）

（3）采用多因素加權求和模型，耦合耕地自然質量、立地條件的計算結果對每個斑塊適宜性進行綜合分值計算。公式如下：

i=nj=1Wjaij/n

式中，i為加權平均值;aij為指標值;Wj為指標權重;i為試驗次數，i=1，2，…，n;n為指標數。

（4）根據計算分值分等定級：80～90分為優質耕地（一、二級地）、65～80分為中等耕地（三級地）、50～65分為低等耕地（四級地），根據分值的高低基本農田耕地質量分等圖。

3?結果與分析

3.1?耕地綜合質量評價

3.1.1?耕地自然質量評價。根據LE值的測算結果，如圖1顯示：

（1）在新和鎮飛地及塔木托格拉克鄉以西分布區，該區由于較好的地理位置環境受區位因素及土壤質地影響較大，耕地的有機質含量高和有效土層厚度較厚;土壤鹽漬化程度較輕，自然災害發生次數少;耕地面積大且呈現集中連片分布狀態，對當地來說是良好的大片耕作區選擇。

（2）在桑塔木農場、玉奇喀特鄉東部和塔木托格拉克鄉北部分布區內的耕地綜合質量較優，土壤的有機質含量較高，有效土層厚度為中等水平。土壤鹽漬化程度較輕，耕地斑塊分布較為集中。

（3）中心城區范圍內的耕地土壤有機質含量和有效土層厚度較低，土壤鹽漬化程度比較嚴重，土壤質量較差，整體耕地的空間結構呈現出零星式分布狀態，農業綜合生產產量低，對于居民來說非常不便于日常耕作且很難將當地農業生產推向機械式、大規模、集中式發展。總的來說不適宜進行耕種。

3.1.2?耕地立地條件評價。耕地被占速率與各區位因素影響距離的關系模型見圖2。回歸分析擬合結果顯示：

（1）4個模型中，都存在著耕地面積減少速率隨著耕地到各評價因素距離的增大不斷下降的一般趨勢，其中在中心城區與農村居民點因素2個模型中耕地面積下降速率更快，這表明城市化推進中，中心城區與居民點的不斷拓建直接影響著耕地的數量和空間布局情況。

（2）在道路和中心城區模型中，距離到達一定拐點處后（此拐點對應的距離為風險距離），耕地減少速率較為緩慢，耕地面積基本不隨距離變化而減少，這表明該區域受來自城鎮和道路的擴張影響較小，被占用的可能性較小，耕地數量基本保持穩定。

（3）在河流水系模型中，隨著距離的增大，耕地減少速率主要呈上升狀態，最后趨于平緩。這表明該區域內，受河流水系的影響，耕地離河流水系越近，耕地減少的速率越快。

（4）耕地被占速率與距離關系模型見表4 。

3.2?耕地適宜性評價

（1）根據LESA綜合分值計算結果，將新和縣耕地等級分為4個等級區，其中一、二級優先劃入建設區，三級區重點劃入建設區，四級區可以作為有條件劃入建設區（表5）。

（2） 據加權指數法[15-16]，得到的新和縣耕地綜合質量分值為51.5～80.3分，該研究采用自然斷裂法（nature breaks）將新和縣耕地質量劃分為優質地（10等）、中等地（11等）、低等地（12等），見圖3、4[17]，見圖3、4。其中優等地面積為21 494.43 hm2，占總面積的42.84%，中等地面積為22 985.91 hm2，占耕地總面積的45.81%，低等地面積為5 699.79 hm2。占耕地總面積的11.36%。

4?結論

（1）該研究以新和縣耕地綜合質量作為基本農田劃定的評價標準，從自然質量和區位條件中選取相應指標，基于ArcGIS軟件建立耕地綜合適宜性評價體系。根據耕地綜合適宜度將耕地劃分為4個等級區：一級、二級、三級區耕地質量高。優質地中一級區內耕地面積為4 830.84 hm2，占區域耕地總面積的9.63%，耕地地塊數為1 666塊。位于新和鎮飛地及塔木托格拉克鄉以西，該區內受區位因素及土壤質地影響較大，耕地的有機質含量和有效土層厚度較高。在新和縣耕地質量條件差異較小的條件下，可優先將該區域的優質耕地劃為永久基本農田。

（2）優質地中二級區內耕地面積為16 663.59 hm2，占耕地總面積的33.21%，地塊數為5 769塊，占總地塊的3324%。該區域耕地的區位優勢隨著距離增加逐級遞減，整體上看受中心城區的影響較小，可通過人為改造后劃入為基本農田。一級、二級區為優先調入耕地，分布較為集中緊湊，土壤肥沃，農業生產效率高，區位條件優越，連片度高適宜農業產業化發展，今后可作為劃定永久基本農田對象。該耕地主要分布在新和鎮飛地范圍、塔木托格拉克鄉西南部。

（3）中等地三級區內耕地面積為22 985.91 hm2，占全區總面積的45.81%，地塊數為7 946塊。該區域耕地立地條件區位優勢不明顯，受農村居民點區位影響較大，可以通過人為改善措施，完善水利基礎設施，鋪設渠排管道，擴大電網分布，以此來提高耕地的綜合質量。該區域耕地主要分布在桑塔木農場、玉奇喀特鄉東部和塔木托格拉克鄉北部，耕地綜合質量較優，但分布零散，可以作為劃定基本農田重要補充對象。

（4）低等地四級區耕地面積為5 699.79 hm2，占耕地總面積的11.36%，地塊數為1 977。四級區為耕地質量差并且主要分布在中心城區范圍內。由于受城區發展因素的影響如交通、區位條件和城區建筑布局等，耕地呈零星式分散分布，產量低綜合，評價結果較低。建議該區域進行退耕還林還草工作 ，合理布局，進行生態文明建設。

（5） LESA的綜合性豐富了耕地入選基本農田的理論體系[6]。該研究以新和縣縣域內永久性基本農田劃定為例，得到耕地質量及區位綜合評價結果。但永久性基本農田的劃定工作是一項復雜又長期的工作，由于數據獲取的難度，無法對一些因素做定量化分析，如居民意愿、政策因素等[18]。這將是下一步研究基本農田問題的突破性問題，應當做更進一步的深入學習和探討，尋求新方法、新思路，突破基本農田劃定工作中的難題，能對更多的因素做定性與定量的研究。

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