董 飛, 趙 偉
(1.重慶工商大學 環境與資源學院, 重慶 400067; 2.重慶工商大學 長江上游經濟研究中心, 重慶 400067)
“十三五”規劃提出,堅持最嚴格的耕地保護制度,堅守耕地紅線,實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略,提高糧食產能[1]。實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略是保障國家糧食產量和安全的必然選擇,體現了黨中央和國家對保障我國糧食安全問題的高度重視,既是對我國糧食生產、農業發展形勢的準確判斷,也是保障我國糧食安全和農業綠色持續發展長效機制的科學途徑[2]?!安丶Z于地、藏糧于技”戰略的實現,關鍵是要保障耕地數量和提升耕地質量[3]。保證一定質量和數量的耕地資源,實現農業和經濟社會的持續健康發展以及保障糧食安全,都有必要開展高標準基本農田建設。目前已有諸多高標準基本農田建設的研究,但無論是理論方面還是實際應用中都未能形成相應完備成熟的方法和體系[4-5]。為滿足高標準基本農田建設研究的實際和理論需求,亟需多種思路方法,完善高標準基本農田評價體系。
通過科學合理編制規劃,以規劃指導土地資源利用,對保障國家糧食產量、實現鄉村振興等戰略具有重要意義。目前基本農田研究中主要評價單元有以行政村作為評價單元,可以很好地保持不同單元的權屬問題,但容易導致集中連片田塊人為割裂,破壞其自然質量的完整性,產生評價誤差;或者以網格為評價單元,但鑒于山地城市地形復雜且地塊分散,導致此方法得到的評價結果精度相對較差[6-9];為彌補以上方法的不足,因此以耕地圖斑為評價單元,對耕地逐圖斑評價,評價結果精度更高。以往的研究多采用單一的模型評價耕地的質量,在指標上也偏重于自然因素,對社會經濟、人文等因素的考慮不足[6-11]。耦合影響耕地質量的自然因素、社會經濟因素和人文因素建立評價模型,采用不同的模型方法評價不同因素的作用機理,開展高標準基本農田建設區域劃定研究,為相關土地規劃工作提供理論參考。在保障糧食產量、推進生態文明建設、落實鄉村振興等國家戰略的背景下,開展高標準基本農田劃定研究,從評價模型、評價單元和研究方法上,進一步豐富高標準基本農田評價體系,為高標準基本農田劃定及建設研究提供有益的理論參考。
重慶市南岸區地處川東平行嶺谷區域,區內地勢起伏較大,是典型的山地城市之一;地理坐標為東經106°3′14″—106°47′2″,北緯29°27′2″—29°37′2″,區內主要有兩大山脈分別是銅鑼山和明月山,南岸區兩面臨江,長江經西面流向北面轄區;東部與南部則是與巴南區相鄰;與江北區、渝中區、九龍坡相隔一條長江。全區幅員面積262.42 km2,轄區內有8個鄉鎮。
南岸區耕地主要分布在研究區西部、中部和東部分別約占1/10,3/10,6/10。研究區西部地勢較陡、奇峰異嶺、林業資源豐富、景色宜人,既可以適當開發旅游業,同時也承擔著南岸區生態保護的重要任務;研究區中部地形坡度很小、土壤肥力較好,但由于其地處城市擴張范圍,受人為因素影響較大,對耕地的穩定性有極大的影響;研究區東部耕地分布較多,耕地的集中連片性較高,分布有較多的水庫、溝渠,灌溉條件較好,田間道路等基礎設施比較完善、耕地多分布于居民點周邊,耕作便利程度較高,是南岸區主要的糧食蔬菜生產區域。山地城市本身耕地后備資源極其有限,與此同時大量的人口涌入城市,城市基礎設施等發展對建設用地需求量劇增,在這樣的背景下,如何科學劃定高標準基本農田,對耕地實施特殊保護,協調城市發展與耕地保護之間的關系,顯得尤為重要。
(1) 2017年南岸區土地利用變更調查數據庫(1∶10 000),用于獲取耕地、城鎮用地、農村居民點用地以及道路用地等數據;(2) 南岸區2017年耕地質量等別評價數據庫,用于獲取耕地的有機質含量、有效土層厚度等土壤肥力數據;(3) 南岸區5 m數字高程(DEM)影像,用于提取耕地的坡度、高程等數據;(4) 《重慶市南岸區統計年鑒(2015—2017年)》,用于分析南岸區經濟社會情況等。
根據原國土資源部《高標準基本農田建設規范(試行)》[12]以及《重慶市高標準基本農田建設技術要求》(試行),高標準基本農田建設應切實提高基礎設施配套程度,改善農業機械化、規?;a條件,提高糧食生產保障能力,確?;巨r田數量穩定、質量提高[13]。充分考慮評價指標是否具有代表性、各指標的差異性和數據的可獲取性等原則,從土壤質量、立地條件、空間形態和基礎設施等方面選取高標準基本農田自然質量評價指標[6-11]。有效土層厚度和有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標,充足的土壤能保持營養元素及水分,有機質含量是土壤肥力的重要來源,同時表層土壤質地的不同也會影響作物的生長發育,這三者對土壤質量的優劣起著決定性的作用;高程和坡度反映的是耕地所處的地理位置和地形條件,對耕地的質量也有著重要的影響,因此在立地條件方面選擇高程和坡度指標;耕地地塊的集中連片程度和地塊形狀的規整程度越高,反映其質量越好,故用這兩個指標代表耕地的空間形態;在基礎設施方面,主要考慮耕作地塊是否有健全的排水、灌溉設施以及便利的道路,因此選擇灌溉保證率、排水健全度和道路通達度3個指標衡量基礎設施條件。評價指標及權重見表1[6,14-16]。

表1 自然質量評價指標權重、分級賦分標準及分值
2.2.1 高標準基本農田綜合質量評價模型 影響耕地綜合質量的不僅僅是自然因素,還有社會經濟因素和人文因素。社會經濟因素是指通過經濟、技術、勞動等投入而影響耕地質量優劣的非自然因素,耕地與居民點的距離和耕地到主要道路的距離,是影響耕地耕作便利程度的主要因素,同時也影響耕地的耕作成本,反映了耕地的區位通達性;而耕地與城市建設用地本身固有的屬性矛盾,耕地與城市建設用地的距離越近,耕地所處鄉鎮的城鎮化率越高,越不利于高標準基本農田劃定后期的保護與監管,故選擇耕地與城鎮的距離和城鎮化率來評價基本農田的發展穩定性;同時非自然因素還包括復雜的人文因素,人文因素受人的主觀作用影響較大,以耕地所在鄉鎮級政府及農戶對劃定基本農田的支持程度衡量人文因素的影響,農戶是耕地利用者和保護者,農戶對劃定高標準基本農田的支持度越高,越有利于高標準基劃定后的保護和利用;政府是耕地保護的監管者和執行者,政府的支持度越高,越有利于高標準基農田劃定后的保護和監管。以往的研究多以理想點逼近模型、主成分分析法等建立評價模型[6-12],將所有影響耕地質量的因子一并輸入模型進行評價,而在全面綜合評價基本農田的質量時,既要考慮自然因素的影響,也要充分衡量非自然因素的影響,不同的因素對基本農田的作用機理和制約方式不同,因此采用逐級修正模型,構建高標準基本農田綜合質量評價模型,能更好地體現基本農田的自身質量差異和非自然因素的影響機理。采取逐級修正模型評價耕地的綜合質量,具體模型如下[9,17]。
(1)
式中:Mj為第j塊耕地耕地的綜合質量分值;Qji為第j塊耕地第i個自然質量評價指標的得分;Wji為第j塊耕地的第i個自然質量評價指標權重值;f(Lc)j為第j塊耕地的區位通達性修正系數;f(Up)j為第j塊耕地的發展穩定性系數;f(Rs)j為第j塊耕地的人文因素修正系數。
f(Lc)j=[f(cf)j+f(ct)j]/2
(2)
f(Up)j=[2f(Ud)j+f(Ur)j]/3
(3)
f(Rs)=[f(Rg)j+f(Rf)j]/2
(4)
式中:f(cf)j為第j塊地與居民點距離;f(ct)j為第j塊地與道路距離;f(Ud)j為第j塊地與城鎮距離;f(Ur)j為第j塊地所在鎮的城鎮化率;f(Rg)j,f(Rf)j為第j塊地所在區域的支持度,各修正系數取值標準見表2。

表2 各修正系數取值標準及系數
2.2.2 空間集聚格局分析 空間集聚格局分析,可以采用局部空間自相關分析方法實現,以辨識局域空間內可能出現的集聚格局,判斷地塊質量與其周邊鄰近地塊質量的空間關聯性,并能表示其在空間上的集聚或離散特征[18-19]。運用局域空間關聯指標(local indicators of spatial association,LISA)來分析評價對象各個單元的空間自相關特征。而LISA最常用的計算指數是Local Moran′sI,其具體計算公式如下:
(5)
(6)

局部莫蘭指數(Moran′sI)的值為-1~1,根據得到值的正負,反映不同的空間屬性。采用Z檢驗判斷區域自相關關系的顯著性,在95%的置信水平區間,若Z值大于1.96,表明研究對象之間存在顯著的正相關關系,即高高聚集型(HH)或低低聚集型(LL),高屬性值和高屬性值聚集或低屬性值和低屬性值聚集,表現出空間集聚格局;若Z值小于-1.96,表明研究對象之間存在顯著的負相關關系,即高低聚集型(HL)或低高聚集型(LH),高屬性值被低屬性值包圍或低屬性值被高屬性值包圍,表現出異常空間分布格局;若Z值介于-1.96~1.96,則表明研究對象之間相關關系不顯著,研究對象在局部區域內隨機無序分布??梢酝ㄟ^ArcGIS 10.2軟件聚類分析制圖等工具實現耕地的綜合質量空間集聚格局分析。
通過區位通達性修正系數、發展穩定性系數和人文因素等對耕地自然質量進行逐級修正,綜合評價得出南岸區耕地入選高標準基本農田的綜合質量。全區耕地綜合質量得分介于16.51~73.31,耕地平均綜合質量得分42.7,全區耕地綜合質量整體一般且區域內部差異比較大。采用自然斷點法將耕地綜合質量劃為4級,分別是Ⅰ級(分值大于等于54.01)耕地綜合質量最高,Ⅱ級(分值為42.46~54.01)耕地綜合質量較高,Ⅲ級(分值為32.53~42.46)耕地綜合質量一般,Ⅳ級(分值小于32.53)耕地綜合質量最差。經逐級修正后耕地綜合質量較高的優質耕地重心略微向研究區中部偏移,在空間上整體呈由西至東階梯式分布,即在研究區西部整體耕地綜合質量最低,耕地綜合質量向研究區中部逐漸上升,綜合質量較高的耕地主要分布研究區東部。
根據逐級修正后得到綜合質量評價結果見表3,耕地綜合質量為Ⅱ級的耕地最多,占全區耕地總面積的31.95%,主要分布在研究區中部的長生橋鎮和研究區東部,相較于修正前的結果,Ⅱ級耕地增加了4.83%,其原因主要是受人文因素的影響,在這些地區農戶及政府的支持度較高,由于前幾輪基本農田多劃定在這些區域,農戶對基本農田的認知度較高、理解基本農田對耕地的保護作用,而地方政府由于城市化擴展對建設用地的需求相對于其他鄉鎮要小得多,因此對劃定基本農田的抗拒程度較小;其次是綜合質量為Ⅲ級的耕地,占全區耕地總面積的30.85%,主要分布在迎龍鎮、峽口鎮和長生橋鎮,相較于修正前的結果,Ⅲ級耕地減少了3.51%,其原因主要是受到發展穩定性因素的影響,這些耕地受城鎮的影響較大,影響耕地后期的保護和利用,在發展穩定性方面較差;然后是綜合質量為Ⅳ級的耕地,占全區耕地總面積的19.74%;綜合質量為Ⅰ級的耕地最少,占全區耕地總面積的17.47%,這類耕地與修正前相比減少了2.15%,主要分布在研究區東部地勢條件好、交通區位較好以及發展比較穩定的區域,這些耕地空間形態、有效土層厚度等土壤肥力因子也比較好。

表3 南岸區耕地綜合質量情況
基于空間集聚格局,對耕地綜合質量分值進行局部空間自相關分析,得到耕地綜合質量空間集聚類型,包括高高聚集型(HH)、高低聚集型(HL)、低高聚集型(LH)、低低聚集型(LL)和非顯著型5種類型,南岸區耕地空間集聚格局情況見表4,其空間分布情況如圖1所示。

表4 南岸區耕地空間集聚類型統計

圖1 耕地綜合質量集聚格局分布
HH型包含了耕地綜合質量為Ⅰ級和Ⅱ級的大部分耕地,面積約1 108.19 hm2,包括1 388個地塊。這類型全部分布在研究區東部和研究區中部,且分布面積較大,規模指數和斑塊形狀指數較大,耕地空間形態最優。這類耕地多數土壤質量較高、農田基礎設施完善,耕作半徑較小、耕地區位通達性較好,便于農戶耕作經營土地,空間集聚度較高,受城鎮發展的干擾較小,且農戶的支持度較高,有利于高標準基本農田劃定后的保護和耕種,可以優先劃定為高標準基本農田建設區域。這些耕地所在地勢較為平坦、交通區位條件好,有利于農業的規?;?、機械化生產,劃為高標準基本農田實行特殊保護,提高全區糧食產量,保障糧食安全。
HL型主要是耕地綜合質量較高的地塊周邊被低質量地塊包圍,零星分布在研究區中部的長生橋鎮和研究區東部部分地區,該類耕地面積約32.86 hm2,包括23個地塊。這些耕地本身綜合質量較高,但是周邊耕地質量差,距離優質耕地較遠,零星、分散式的分布于各鄉鎮,難以形成集中連片的基本農田,不利于高標準基本農田劃定后期的保護和監管。因此該類耕地不適宜劃入高標準基本農田,但可以發展觀光農業、科研示范農田,提高農戶種植收益的同時也集約節約利用耕地。
LH型主要是分布在高高聚集型耕地之間本身綜合質量較低的耕地,主要分布在研究區東部的廣陽鎮、迎龍鎮,面積約220.67 hm2,包括310個地塊。這些耕地穿插在優質耕地之中,其本身質量一般,但其與周邊高質量耕地相接,規模指數較高。隨著土地整治工作的進一步推進,提升耕地質量,引導周邊非農用地退出,整合零散的耕地,完善農田基礎設施,這類耕地更容易與周邊高質量耕地形成集中連片度高、耕地地力肥沃的基本農田。因此這部分耕地也可劃入高標準基本農田。
LL型多數為耕地綜合質量低的地塊,由于南岸區本身的地形地貌,導致多數耕地程零星式、分散式分布,且受坡度、土壤厚度等自然因子限制,耕地綜合質量較低。這類耕地面積約792.85 hm2,包括1 031個地塊,這些耕地多位于偏遠交通不便且坡度較大的山區,不利于耕作和生態保護,因此不宜劃入高標準基本農田建設區域。但這類耕地所處地區承擔著城市的生態保護任務,應對其加以特殊保護,限制肆意無序的開發行為,其本身優美的自然環境,可以適當開發旅游業。
根據高標準基本農田的內涵和建設目標,充分考慮耕地的綜合質量及其空間集聚格局,將高高聚集型和低高聚集型耕地剔除零星地塊,形成高標準基本農田建設區域。劃定高標準基本農田1 280.89 hm2,平均耕地綜合質量51.5,涉及1 083個地塊,具體空間分布情況如圖2所示。根據《南岸區土地利用總體規劃(2006—2020年)》,在區級規劃的控制下基本農田保有量為600 hm2[20],本研究結果符合重慶市南岸區土地利用總體規劃要求。

圖2 南岸區高標準基本農田建設區域分布
(1) 經逐級修正后的耕地綜合質量與耕地自然質量相比,質量上,平均質量分數有所下降;空間上,高質量耕地重心略微向中部偏移;數量上,Ⅱ級耕地有所增加,且其面積最大,其余各級別耕地數量均有所減少。
(2) 南岸區耕地綜合質量呈階梯式分布,由研究區西部、研究區中部向研究區東部逐漸升高,綜合質量較高的耕地多集中在研究區東部的廣陽鎮、迎龍鎮。在研究區西部耕地受本身的地形條件、土壤質量等自然因素的限制,在研究區中部耕地受發展穩定性、政府及農戶支持度等非自然因素的影響,耕地綜合質量相對較低。
(3) 在空間集聚格局分析基礎上,充分考慮耕地入選高標準基本農田的限制因素,將高高聚集型(HH)和低高聚集型(LH)耕地剔除零星地塊后,劃定高標準基本農田1 280.89 hm2,主要分布在研究區東部廣陽、迎龍等鎮,其平均綜合質量51.5,相較于全區耕地綜合質量有較大幅度提高。
高標準基本農田建設應結合區域特點,因地制宜實施不同的策略。研究區西部地勢較陡、奇峰異嶺、林業資源豐富、景色宜人,既可以適當開發旅游業,同時也承擔著南岸區生態保護的重要任務,其耕地保護的主要任務是限制無序開發,保護生態環境;研究區中部地形坡度很小、土壤肥力較好,但由于其地處城市擴張范圍,受人為因素影響較大,對耕地的穩定性有極大的影響,未來基本農田建設和保護重點是協調好城市發展與耕地保護的關系;研究區東部耕地分布較多,耕地的集中連片性較高,分布有較多的水庫、溝渠,灌溉條件較好,田間道路等基礎設施比較完善、耕地多分布于居民點周邊,耕作便利程度較高,是南岸區主要的糧食蔬菜生產區域,其基本農田建設應加強農田基礎設施建設,引導農業向規模化、機械化發展,提高耕地旱澇保收的能力,提高糧食產量,保障糧食安全。