面向土地整治工程的耕地適宜性評價方法研究

白畯文，魏 朋，吳小東

（1.中國電力建設集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051； 2.昆明市土地開發整理中心，云南 昆明 650041）

耕地是人類生存必不可少的重要資源，耕地適宜性評價是通過對耕地相關屬性的綜合鑒定，判斷耕地所具有的生產潛力及其適宜程度高低的過程[1]，它是耕地合理利用的重要基礎，也是土地規劃的主要依據[2]。通過耕地適宜性評價，可為耕地的利用和管控提供科學依據[3]。

隨著自然資源部的組建，土地作為國家的基礎性、戰略性資源被擺在尤為重要的位置。為了提高土地開發的科學性及合理性，土地整治工程實施之前，需進行耕地適宜性評價，以確保土地整治的必要性。近年來，國內許多學者對耕地適宜性評價做了大量研 究[4-6]。趙曉丹[7]運用歸樹、核密度等方法提取計算參評因子數據，并基于多指標決策框架，利用層次分析法確定各參評因子的權重，選擇加權疊加法對湖南省全域進行了耕地適宜性綜合分析。劉軒等[8]針對空間數據屬性值的不精確對評價因子總體排序的影響,提出了ELECTRE TRI算法與GIS結合的耕地適宜性評價方法,研究表明ELECTRE TRI算法的兩種分類方法評價結果相近，具備合理性。奚硯濤等[9]采用特爾斐法和加權平均指數法，以湖南省常寧市柏坊鎮各個行政村為評價單元，選取耕地空間關系的多維評價因子對耕地適宜性進行評價。彭瑤等[10]從耕地的自然生產潛力和耕地發展壓力兩個方面構建耕地適宜性評價體系，運用層次分析法確定指標權重，對浙江省義烏市巖南村范圍進行了耕地適宜性評價，并探討了評價結果在村級土地利用規劃中的應用途徑和方法。

上述研究所提出的方法多用于研究區域自然狀態下的耕地適宜性評價，方法具有通用性。目前的研究還未基于土地整治工程提出針對性較強的評價方法。本文以昆明市石林縣板橋街道范圍內的土地整治項目為依托，提出了一種面向土地整治工程的耕地適宜性評價方法。通過分析土地整治工程措施對耕地條件的影響，結合土地利用現狀數據、耕地質量評定數據確定評價因子、評價單元并劃分適宜性等級。隨后基于GIS平臺，采用緩沖區分析、最鄰近距離分析等空間分析方法進行單因子評價，并在此基礎上進行多因子綜合評價，從而實現針對土地整治工程的耕地適宜性評價。

1 研究區域及數據概況

1.1 研究區域

研究區位于昆明市石林縣板橋街道境內，屬滇中高原腹心地帶，地勢起伏。

1.2 數據概況

數據內容：研究區域范圍數據、石林縣土地利用數據、石林縣現狀地物數據、研究區域耕地質量評定數據。

數據處理：①以研究區域范圍數據為邊界對石林縣土地利用數據及石林縣現狀地物數據進行裁剪，得到研究區域內的土地利用數據及現狀地物數據；②從土地利用數據中提取水田、水澆地、旱地圖斑作為耕地圖斑；③從現狀地物數據中提取農村道路、溝渠、河流、水庫、管道等要素。

2 耕地適宜性評價方法

2.1 評價因子及評價單元確定

依據研究區的農用地和田間基礎設施現狀，以及村莊環境和生態環境中所存在的主要問題，擬實施的土地整治工程種類包括土地平整工程、灌溉與排水工程、田間道路工程。

土地平整工程指為滿足農田耕作、灌排需要而進行的田塊修筑、地力保持等土方工程措施[11]。土地平整工程的實施能在一定程度上改變研究區耕地的坡度、土壤有機質含量、有效土層厚度等條件。

灌溉與排水工程指為提升研究區內耕地的排灌條件而進行的一系列農渠、斗渠、引水管道、路邊溝、水池、水窖及管涵的新建與改建工程。灌溉與排水工程的實施能在一定程度上改變研究區耕地的水源保證條件。

田間道路工程指為提升農戶耕作的便捷度而進行的一系列田間道、生產路、會車道、擋土墻的新建與改建工程。田間道路工程的實施能在一定程度上改變研究區耕地間的交通條件。

考慮到上述土地整治工程將對耕地條件產生影響，因此選取受影響的因素作為評價因子，將有利于提升土地整治工程中耕地適宜性評價的針對性。結合數據現狀，最終選取5類評價因子：①坡度；②土壤有機質含量；③有效土層厚度；④水源保證；⑤交通條件。

考慮到研究區范圍內耕地的種類由水田、水澆地、旱地組成，因此評價對象確定為以上三類。從土地利用數據中提取水田、水澆地、旱地要素作為耕地圖斑，并以這些劃分好的耕地圖斑作為最終評價單元。

2.2 適宜性等級劃分

空間適宜性評價量化分級標準參照聯合國糧農組織FAO《土地評價綱要》提出的耕地適宜性四級原 則[12]，結合研究區實際將耕地適宜性等級分為高度適宜、較適宜、中等適宜、勉強適宜4個等級。因此，單因子評價分級及多因子綜合評價分級均按四級標準進行劃分。

2.3 單因子評價

2.3.1 坡度評價

依據研究區域耕地質量評定數據中的“地形坡度”字段值，結合中國農業區劃委員會頒發的《土地利用現狀調查技術規程》對坡度進行分級，坡度分級結果如表1所示。

表1 耕地坡度分級表

耕地坡度的不同級別，對耕地適宜性的影響不同。≤2°一般無水土流失現象，適宜性等級最高；2°～6°可發生輕度土壤侵蝕，適宜性等級次高；6°～15°可發生中度水土流失，適宜性等級中等；15°～25°水土流失嚴重，適宜性等級較低；＞25°為《水土保持法》規定的開荒限制坡度，不適宜開墾。因此，依據耕地坡度對適宜性進行量化，坡度越低則所分配的適宜性量化值越大，結果如表2所示。

表2 坡度適宜性量化表

坡度適宜性量化空間分布如圖1所示。

圖1 坡度適宜性量化空間分布結果

2.3.2 土壤有機質含量評價

對耕地而言，土壤有機質含量越高，土壤越肥沃，耕地適宜性越好。因此，依據研究區域耕地質量評定數據中的“土壤有機質含量”字段值，采用幾何間隔分類法，把土壤有機質含量值分為4類，并依據有機質含量的多少對適宜性進行量化，含量越高則所分配的適宜性量化值越大，結果如表3所示。

表3 土壤有機質含量適宜性量化表

土壤有機質含量適宜性量化空間分布如圖2所示。2.3.3 有效土層厚度評價

圖2 土壤有機質含量適宜性量化空間分布結果

在農耕生產中，有效土層厚度越厚，越適合耕作，耕地適宜性也越好。因此，依據研究區域耕地質量評定數據中的“有效土層厚度”字段值，采用幾何間隔分類法，把有效土層厚度值分為4類，并依據土層厚度的大小對適宜性進行量化，厚度越大則所分配的適宜性量化值越大，結果如表4所示。

表4 有效土層厚度適宜性量化表

有效土層厚度適宜性量化空間分布如圖3所示。

圖3 有效土層厚度適宜性量化空間分布結果

2.3.4 水源保證評價

水源保證是支撐耕地灌溉必不可少的基礎條件，水源保證條件可用耕地距水源的距離來近似衡量，耕地距水源越近表示水源保證條件越充分，耕地適宜性越好。評價方法如下：

1）水源要素提取：從研究區域現狀地物數據中提取水源要素，水源要素包括湖泊、河流、溝渠、水庫、坑塘、管道。

2）供水范圍預測：根據研究區周邊水源分布的實際情況，對研究區建立合理的供水范圍緩沖區，經過實地踏勘，緩沖區半徑設置為2 000 m。采用緩沖區分析法，把研究區邊界外擴2 000 m形成供水范圍。

3）供水范圍內的水源要素提取：以供水范圍為界，通過疊置分析法獲取落入此范圍內的水源要素。

4）距水源最鄰近距離計算：在ArcGIS平臺中利用“歐氏距離”工具，分別以提取到的面狀水源和線狀水源為源，設置大小一致的輸出像素，分別計算研究區域內每個像元到最臨近水源要素的距離。以像素值表示距離大小，像素值越小，距水源距離越近，結果如圖4所示。

圖4 研究區水源距離空間分布結果

5）柵格矢量化：分別把上述線狀和面狀水源的距離空間分布柵格轉化為矢量點，并將得到的兩份矢量點文件合二為一，矢量點中的“距離”字段記錄了像素值的大小。

6）水源保證值計算：計算每個評價單元所包含的矢量點“距離”值的平均值，并以此作為水源保證值。

7）水源保證適宜性量化：采用自然間斷點分級法，把水源保證值分為4類，并依據水源保證值的大小對適宜性進行量化，值越小則所分配的適宜性量化值越大，結果如表5所示。

表5 水源保證適宜性量化表

水源保證適宜性量化空間分布如圖5所示。

圖5 水源保證適宜性量化空間分布結果

2.3.5 交通條件評價

良好的交通條件是確保耕作便捷性的關鍵，交通條件可用耕地距農村道路的距離來近似衡量，耕地距農村道路越近表示交通條件越好，耕地適宜性也越強。評價方法如下：

1）交通要素提取：從研究區域現狀地物數據中提取交通要素，交通要素為農村道路。

2）距農村道路最鄰近距離計算：在ArcGIS平臺中利用“歐氏距離”工具，以線狀農村道路為源，設置合適的輸出像素，計算研究區內每個像元到最臨近交通要素的距離。以像素值表示距離大小，像素值越小，距農村道路距離越近，結果如圖6所示。

圖6 研究區農村道路距離空間分布結果

3） 柵格矢量化：把農村道路的距離空間分布柵格轉化為矢量點，矢量點中的“距離”字段記錄了像素值的大小。

4）交通條件值計算：計算每個評價單元所包含的矢量點“距離”值的平均值，并以此作為交通條件值。

5）交通條件適宜性量化：采用自然間斷點分級法，把交通條件值分為4類，并依據交通條件值的大小對適宜性進行量化，值越小則所分配的適宜性量化值越大，結果如表6所示。

表6 交通條件適宜性量化表

交通條件適宜性量化空間分布如圖7所示。

圖7 交通條件適宜性量化空間分布結果

2.4 多因子綜合評價

多因子綜合評價是通過整合上述5類評價因子的量化成果，客觀全面地反映耕地適宜性的方法，評價模型為：

式中，S為耕地適宜性的綜合總分值；n為評價因子個數；Vk為第k個評價因子的量化值。

以評價模型為計算基礎，通過疊置分析方法將 5類單因子進行綜合計算，得出每個評價單元耕地適宜性的綜合總分值，并依據確定的適宜性等級劃分原則進行評價。耕地適宜性綜合評價分數分級情況如表7所示。

表7 耕地適宜性等級劃分表

耕地適宜性多因子綜合評價結果如圖8所示。

圖8 耕地適宜性空間分布結果

3 評價結果及分析

根據圖8所示的耕地適宜性空間分布結果，采用GIS地理統計方法，對分級結果進行綜合統計，結果如表8所示。

表8 耕地適宜性統計表

經耕地適宜性評價可知，對于研究區域內的耕地，較適宜與中等適宜的面積占比分別為21.17%、66.78%，共占整個研究區耕地面積的87.95%，且適宜性較高的區域集中分布于研究區中東部。可見研究區耕地先天基礎條件處于中等偏上水平，有較好的提質改造基礎，有充足的質量提升空間。因此，經過一系列土地整治措施后，耕地適宜性將繼續向好，總體比較適合在此區域實施土地整治工程。對比石林縣國土、農業、林業、水務、環保等部門技術人員的實地踏勘結論，二者均指出研究區符合提質改造建設前提條件，分析結果趨于一致。

4 結 語

本文針對土地整治需要，提出了一種面向土地整治工程的耕地適宜性評價方法。該方法將整治措施對耕地條件的影響因素作為評價因子，通過多因子綜合分析的手段，充分整合各類影響源，從而客觀反映耕地適宜性情況，研究證明評價方法合理可行。后續研究若能不斷擴充土地整治措施類別，評價結果將更為全面、準確。

本文提出的耕地適宜性評價方法，可應用于土地整治項目前期的可研編制及規劃編制。