黃河三角洲鹽堿區耕地后備資源開發適宜性評價－以黃河島為例

陳 雪,鐘天穎,于 歡,陳思萌,王璦玲

山東農業大學資源與環境學院,山東 泰安271018

隨著工業化和城鎮化快速推進，非農建設導致的耕地減少對中國糧食安全產生重大威脅，也成為中國社會經濟發展的重要制約因素。為緩解耕地減少，保障國家糧食安全，中國積極開發耕地后備資源。目前中國進入生態文明建設時期，發展經濟與保護生態并重。《全國國土規劃綱要（2016-2030）》提出應“適度開發耕地后備資源”。中國擁有9900 多萬hm2的鹽堿地，規模較大，是重要的耕地后備資源。2013 年國家啟動“渤海糧倉”科技示范工程，大力推進環渤海地區中低產田改造和鹽堿荒地開發。了解鹽堿地土壤、水源等條件如何，建立綜合評價指標體系，評價其是否適宜開發為耕地，成為鹽堿地科學開發的前提，這對合理開發鹽堿地、保護生態環境、促進社會經濟可持續發展具有重要意義。

土地適宜性評價是進行土地利用決策，科學編制土地利用規劃的依據?；谕恋亻_發利用和生態環境保護的雙重要求，適宜性評價廣泛應用于農業[1]、工業[2]、人居[3]、城市建設[4]、土地開發[5]、資源保護與恢復[6]等諸多領域，研究內容涉及適宜性評價指標體系建立[7]、評價方法[8]、單適宜性評價[9]及綜合適宜性評價[10]等多個方面，整體發展較成熟。針對耕地后備資源開發適宜性評價，學者對評價指標體系構建、開發順序[11]進行研究，如錢鳳魁等從區位條件、耕作便利條件兩方面構建評價體系[12]，張鳳榮等著重從生態安全的角度構建指標體系[7]。但目前研究中對自然、經濟、生態因素的整合力度不夠[13]，尤其是鹽堿區耕地開發適宜性評價中，對所選擇鹽堿地的典型性考慮不足，選取的指標傾向耕地利用的土壤條件，對經濟、社會等因素的全面性有所欠缺。

黃河三角洲地處國家黃藍兩大戰略重疊地帶，是“渤海糧倉”工程和國家經濟發展的重要區域。同時，黃河三角洲也是我國主要的鹽堿地分布區，區內不同程度的鹽堿地占土地總面積的3/4 以上，擁有我國東部沿海地區最多的耕地后備資源，亟待合理開發利用。本研究選取黃河三角洲典型鹽堿地－無棣縣黃河島為研究區，該區域屬于黃三角地區典型鹽堿地，土地利用模式及改良情況也符合鹽堿地典型特點，且島上已開發部分耕地效果良好，說明具有一定可行性。因此，構建包括土壤、生產條件、植被、區位等因素的評價指標體系，進行耕地開發適宜性評價，針對評價結果，提出開發建議，以期為黃河島進行耕地開發及土地整治提供依據。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區概況

黃河島位于山東省無棣縣（118°1′1″-118°4′1″E，37°54′57″-38°0′18″N），總面積25.90 km2。系古黃河淤積形成，處黃河三角洲腹地、濱海平原與海岸灘涂交接地帶，受河流淤積、海潮漫溢影響，地勢南高北低，呈條帶狀分布。屬海洋性氣候，年均氣溫13.6 ℃，年均降水600 mm。該區為黃河三角洲典型鹽堿地，經測定土壤含鹽量在0.55 g kg-1～16.99 g kg-1之間，重度、中度、輕度鹽堿地類型齊全。島上野生動植物繁多，有蘆葦、堿蓬、檉柳等耐鹽堿植物，野兔、狐貍、天鵝、野鴨等野生動物。黃河島四面環水，東北瀕臨渤海，南倚黃河，套爾河、秦口河環抱左右，區位條件良好。近年來，中喜控股集團在政府支持下依托黃河島自然地理優勢，抓住“黃三角”開發和藍色經濟區建設契機，大力發展旅游業，開展土地整治工程，開發耕地后備資源，發展生態農業。2018 年黃河島已形成經濟林草生態農業、暗管排鹽土地整治、水產養殖等土地利用模式，取得一定成效，但仍有大量未利用地亟待開發，且受當前土地利用模式成本收益情況影響，考慮是否對已有模式進行重新開發。根據研究區土地實際使用情況和評價影響因素，進行研究區土地利用現狀分類，如表1。

表1 黃河島土地利用現狀Table 1 Land use status of Huanghe Island

1.2 數據來源與處理

黃河島耕地開發適宜性評價數據主要包括土地利用、遙感影像、植被、土壤、基礎設施等。（1）土地利用數據來源于山東省土地調查規劃院，結合實地調查對土地利用類型、覆被類型進行變更、細化，提取水庫、溝渠、道路等基礎設施信息。（2）土壤數據來源于取樣實測，于2018 年10 月進行實地調查和采樣。在研究區內按照均勻布點、重點區域密集取點的原則，考慮土地類型、區位差異，共布設樣點71 個，采集0 cm～20 cm 表層土樣、3 個重復，用環刀采集原狀土。指標測定方法：濃硫酸-重鉻酸鉀氧化外加熱法測定土壤有機質，電導法測定土壤全鹽，環刀法測定土壤容重，pH酸度計法測定土壤pH。（3）基于2018 年5 月Landsat8 遙感影像，提取歸一化植被指數（NDVI）。

2 黃河島耕地開發適宜性評價

2.1 評價指標體系構建

根據耕地開發和環境保護需求，參考相關文獻[14,15]，考慮黃河島作為黃河三角洲地區典型鹽堿地，從土壤、植被、區位、生產條件四個方面共選取4 個一級因子，下設11 個二級評價因子，建立評價指標體系（表2）。土壤條件包括有機質、容重、pH、全鹽4 個指標，有機質表征土壤肥力高低，容重反映土壤結構性，pH、全鹽反映鹽堿地限制農業生產的程度大小。生產條件選取與水庫距離、與溝渠距離、與道路距離3 個指標，以表征農業生產的便利程度，位于入島口處的水庫是島上唯一的淡水資源，距水庫距離體現獲取灌溉水資源的便利程度；黃河島為鹽堿地，溝渠有排鹽堿作用，因此與溝渠的距離表示農田灌排水及排鹽堿的優越程度；與道路距離則體現生產運輸的便利性。植被條件選擇NDVI 和土地覆被類型，反映研究區生物量和土地利用狀況，可表征研究區的生態條件和開發利用水平。區位條件以距入島口的距離體現到田地耕作、農產品對外運輸的便利程度，研究區河流為咸水河，對農業生產具有負向作用，以河流到耕地的距離表示土壤鹽漬化加重的可能性。

考慮研究區鹽堿地特點和各因素對耕地適宜性的相對重要程度，參考文獻[16]，將層次分析法和德爾菲法結合以確定各指標權重（表2）。

表2 黃河島耕地開發適宜性評價指標體系Table 2 Evaluation index system of cultivated land in Huanghe Island

2.2 評價指標量化分級

分析各評價指標對耕地利用適宜性的影響，依據《農用地質量分等規程（GB/T28407-2012）》等國家規程標準[17,18]，參考相關文獻[19]，結合研究區各指標，對評價指標量化分級、賦分（表3）。

表3 黃河島耕地開發適宜性評價指標賦分Table 3 Suitability evaluation index of cultivated land development in Huanghe Island

基于ArcGIS、ENVI 平臺提取信息、確定指標分級標準、進行級別劃分。土壤全鹽、pH、容重、有機質在ArcGIS 下采用反距離插值賦值。NDVI 基于ENVI 平臺提取，在ArcGIS 中分級賦值；與水庫距離、與溝渠距離、與道路距離、與河流距離、與入島口距離基于土地利用現狀信息，運用歐式距離法分析、自然斷點法分級；土地覆被類型基于無棣縣土地利用現狀圖提取，實地調查變更。

2.3 耕地開發適宜性評價

本研究采用多因素綜合評價法評估耕地開發適宜性，適用線性加權求和模型：

式中，Vi為適宜性評價值，n為一級或二級評價因子個數，Si為第i個一級因子或二級的評價值，Wi為第i一級因子或二級因子的權重值。

本研究采用30 m×30 m 劃分評價單元。按照式（1），利用ArcGIS 中的柵格加權功能，首先計算各單元一級因子評價分值，然后計算各單元耕地開發適宜性評價分值。

3 評價結果與分析

3.1 一級因子評價結果與分析

將一級因子評價分值采用自然斷點法分成5 級。土壤、生產、植被和區位條件等4 個一級因子評價與分級結果如圖1。

圖1 一級因子評價分值圖Fig.1 First-order factor evaluation score map

圖1-a 表明，土壤條件在不同區位間存在一定差異，相同分級內連片分布。土壤質量呈現南高北低、中間均衡的趨勢，主要受到土壤全鹽、有機質、pH、容重4 個因素影響。黃河島南部開發較早，人工植被較多，土壤營養累積、結構得到改良，且淡水水庫位于此處，對土壤全鹽、pH 的降低有一定作用。

圖1-b 表明，生產條件整體呈南高北低的分布特點。生產條件受與道路距離、與水庫距離、與溝渠距離3 個因素影響，研究區內道路、溝渠縱橫分布，條件良好，但水庫位于島南端，北部地區用水便利度受到一定影響。

圖1-c 表明，植被條件在不同區位差異性較大。東北部區域為主要為養殖水面，雖然島內植被類型多，但各類別面積較少，分布較散亂。除南部開發的林草混合地、水庫東部農田、島中部原生檉柳林以及西部蘆葦等連片荒草地，并未有其他大面積連片植被，植被覆蓋條件總體一般。

圖1-d 表明，區位條件良好，呈現南高北低、中間高兩側低特點。島北部距離入島口較遠，對外交通不便。兩側受咸水河流影響，土壤鹽漬化威脅較大。

3.2 綜合評價結果與分析

采用自然斷點法將耕地開發適宜性綜合評價分值劃分為5 級，分別為非常適宜、較適宜、適宜、較不適宜、暫不適宜，分級標準、各級面積和空間分布如表4、圖2。表4 和圖2 表明，適宜開發為耕地面積較大，占總面積的55.02%。適宜性水平呈現南高北低、西高東低、環形分布的特點。

圖2 耕地開發適宜性級別圖Fig.2 Grade map of cultivated land development suitablity

表4 黃河島耕地開發適宜性評價分級標準Table 4 Cultivated land development suitability evaluation grading standard of Huanghe Island

對各級適宜性進行土地類型面積統計如表5。

表5 黃河島耕地開發適宜性等級分類面積/km2Table 5 Yellow River Island cultivated land development suitability classification area

表4、表5 和圖2 表明，非常適宜耕地開發的區域總面積為3.66 km2，占總面積的14.13%。該區域用地類型以林草混種地為主，林地、荒草地、耕地占有一定比例，另有少部分溝渠、水面及建設用地。該區域主要位于黃河島入口處，是島上最早得到開發利用的區域，倚靠島上唯一淡水資源，灌溉便利，由于種植大量苜蓿、白蠟等耐鹽堿植物，降低了土壤鹽漬化程度，提高了有機質含量，整體上優化了鹽堿地土壤條件，距入島口近，最早鋪設硬化道路、修建溝渠，耕作、物資運輸極為便利，非常適宜開發區位于島上南端中部，受咸水河影響相對較小。因此，該區域自然、區位、生產條件較好，適宜作為耕地開發的首選區位。從實際開發角度來看，該區域內大部分用地已經過開發，且林草混種地、林地等類型用地已成熟，如重新開發為耕地，須深入權衡其成本效益、生態穩定性等因素，而荒草地等未利用類型則建議適度進行開發。

較適宜耕地開發的區域總面積為5.60 km2，占總面積的21.62%。區域內用地類型以養殖水面為主，其次是林草混種地，溝渠、建設用地占一定比例，另有少量林地、荒草地、耕地，其中黃河島內耕地幾乎全部位于該區，說明黃河島早期對于耕地開發利用定位準確，與評價結果保持了一致性。該區域以非常適宜開發區為中心，環繞其周圍，相對接近淡水資源，道路鋪設、溝渠修建條件良好，與入島口距離在4000 m 以內，耕作、灌溉、運輸便利性較高。依據目前開發情況，該區域內存在部分已建設的養殖水面，植被覆蓋水平偏低，緊靠咸水河，存在土壤鹽漬化加重的可能性。水庫東部試驗種植小麥、玉米等農作物，長勢相對良好。因此，依據綜合評價結果，該區域比較適宜開發為耕地。

適宜耕地開發的區域總面積為4.99 km2，占總面積的19.27%。區域內土地利用類型以養殖水面為主，林地、林草混種地、荒草地為主要植被。該區域主要位于黃河島中部，區內陸地與養殖水面面積基本相等，其中林地包括黃河島原生檉柳保護資源圃，林草混種地指苜蓿、白蠟、香花槐等的混種地，此類植被屬耐鹽堿植物，對區域整體生態條件具有優化作用。水產養殖對區域土地條件要求較低，適宜鹽堿區，近年來已發展較成熟，但其經產出性價比較低，綜合效益不足，可考慮推平重新開發為耕地。該區域內溝渠、道路分布廣泛，農業生產條件有保證。因此，整體來看，該區適宜開發為耕地。

較不適宜耕地開發的區域總面積為8.08 km2，占總面積的31.20%。主要位于黃河島中北部，該區內有少量林地、荒草地，50%以上開發為養殖水面。區域內灌排溝渠、生產道路四通八達，可為農業生產提供便利條件。荒草地可開發為耕地，但距離水庫、黃河島入口較遠，灌溉、對外運輸較為不便。養殖水面面積較大，若開發為耕地，則需考慮開發后的生態、可持續利用問題、作為耕地的綜合效益、開發后的耕作管理問題等，確定其開發可行性，避免開發后浪費、生態不穩定。

暫不適宜耕地開發的區域總面積為3.57 km2，占總面積的13.78%。主要位于黃河島北部區域，道路、溝渠布設完善，但離水庫遠，灌溉困難，緊靠河流北部、距海洋近，土壤鹽漬化加重的可能性較大。該區域近一半為養殖水面，雖有一定量的荒草地，但若盲目開發易破壞其生態穩定性，且即使開發為耕地，其種植、灌溉等問題也對其發展造成制約。因此，該區域暫不適宜開發為耕地。

4 結論與建議

4.1 結論

考慮耕地利用要求、生態環境保護和鹽堿地特點，本研究構建了包括土壤、植被、生產條件、區位等4 個一級因子、11 個二級因子的耕地開發適宜性評價指標體系，并運用多因素綜合評價法進行了黃河島耕地開發適宜性評價，分為非常適宜、比較適宜、適宜、較不適宜、暫不適宜5 個等級。非常適宜、比較適宜和適宜開發面積14.25 km2，占55.02%。除林地、林草地等已開發用地，還有0.79 km2荒草地可開發，具有較高開發潛力。較不適宜和暫不適宜土地因土壤、植被條件較差，耕地開發適宜性較低。

非常適宜、比較適宜、適宜、較不適宜、暫不適宜開發區分別占全島總面積的14.13%、21.62%、19.27%、31.20%、13.78%，適宜性等級客觀反映了區域開發為耕地的可能性和困難程度。因此，為實現增加耕地數量，同時提高或保證耕地質量，耕地開發應盡量安排在非常適宜、比較適宜和適宜區進行。

4.2 建議

黃河島耕地后備資源開發應以開發適宜性評價為依據，從生態、經濟、社會等方面評價其宜開發性，確定宜開發土地的分布、數量、質量情況，避免不當開發，造成資源浪費、生態破壞。根據評價結果，提出開發建議如下：非常適宜、較適宜、適宜開發區，應堅持“控制數量，提高質量”的原則，高效持續利用土地。對適宜開發為耕地的后備資源可根據實際情況選擇性進行耕地開發，通過土地整治、明溝或暗管排鹽等措施，降低鹽分，同時選種耐鹽堿作物，從土壤、植被等方面優化耕地條件，保證耕地可持續利用。其中，原本開發為耕地的區域位于評價的非常適宜和較適宜開發區，說明原開發方式合理可行，應給予保留；對適宜性較高、已開發成熟的土地，則應考慮重新開發為耕地的經濟成本、生態效益、生態穩定情況，對于可提升綜合效益的區域可考慮開發為耕地，如位于適宜開發區的荒草地，島上部分水產養殖區域當前利用方式存在投入高、產出性價比低的問題，可適當考慮推平開發為耕地，而成熟的林地、林草地基于當前良好的經濟效益和對鹽堿地有改良作用等原因，建議予以保留。對較不適宜和暫不適宜開發區，應堅持“保護生態，適當利用”的原則，避免盲目開發導致生態惡化，可在保護、穩定的基礎上，作為旅游、生態用地，發揮其生態觀賞等功能。如建設用地、位于不適宜開發區的林草地等，開發為耕地會消耗大量成本且需要經過長期土地改良、區域的灌溉條件等也難以保證，應當保留原用地類型。