衡陽縣農業開發適宜性評價

羅改改，陸 禹

（1.湖南省第一測繪院，湖南 長沙 410118；2.國家林業和草原局 中南調查規劃院，湖南 長沙 410014）

土地是有限的自然資源[1]，開發利用前有必要開展適宜性評價[2-3]。改革開放之初，土地開發適宜性評價并未得到重視，導致土地開發利用盲目而粗放[4]。人們開始反思土地開發利用機制，意識到適宜性評價的重要性[5]。農業開發適宜性是指土地資源適合農業開發、農作物生長的適宜程度[6-7]，直接影響農業發展成效[8]，關乎我國糧食安全。以往的研究思路主要有2種[9]，分別從農業生產活動特點和組成要素、區域空間功能性的角度進行評價，注重農業生產過程和農業發展空間結構，對于生態安全考慮較少[9-10]。2020年自然資源部印發了《資源環境承載力和國土空間開發適宜性評價指南（試行）》（以下簡稱《指南》），從環境承載力和土地資源的耦合關系進行農業開發適宜性評價[3]，強調生態安全和農業開發與環境的耦合關系，更多地從因地制宜和可持續發展的角度探討農業開發適宜性[11]，符合生態文明建設要求。

衡陽縣地處五嶺上升和洞庭湖下陷的過渡地帶，中部地勢平坦，是重要的商品糧生產基地。“十四五”發展新時期，一方面要求農業高質量發展，保障糧食安全，另一方面生態文明建設上升到新高度。如何兼顧農業發展和生態保護是衡陽縣實現持續高質量發展的前提，這需要科學評價土地資源的農業開發適宜性，為農業發展決策提供依據。

1 研究區概況

衡陽縣地處衡陽市西北部、湘江中游，介于東經110°52′~112°45′，北緯26°52′~27°23′，總面積 25 5861.30 hm2。中部受蒸水沖積影響，地勢平坦、土壤肥沃，東、西、北部屬于丘陵地帶，地形復雜，生物多樣性豐富。氣候為亞熱帶季風氣候，嚴寒期短，夏熱期長，四季分明，年降水量1 452 mm，年蒸發量 1 489.3 mm，年均氣溫 17.9 ℃。衡陽縣水資源豐富，多年平均地表水總量為19.65×108m3，蒸水和武水分別為湘江的一級支流和二級支流，為農業發展提供了有利條件。全縣屬中亞熱帶常綠闊葉林區，植物種類達1 000多種，有珍稀動物340余種，動植物資源豐富。衡陽縣地質災害種類少但分布廣，以滑坡崩塌為主。

2 數據與方法

2.1 數據來源及處理

《2014—2020年統計年鑒》來源于衡陽縣統計局；2020年國土變更調查數據，耕地質量、土壤類型及厚度、水資源可利用量、地形地貌等數據來源于衡陽縣自然資源局；地理國情數據和2020年遙感影像數據來源于湖南省第一測繪院；2020年林地變更數據來源于衡陽縣林業局。

在Arcgis中以大地2000坐標系配準基礎矢量數據，根據《指南》分等定級。

2.2 研究方法

2.2.1 評價指標體系及指標分級

從生態安全和土地開發環境兩個方面構建農業開發適應性評價體系。生態安全包括生態重要性、生態敏感性、水資源可利用量和地質災害易發程度4個測定指標，土地開發環境包括坡度、土層厚度、土壤質地、微觀地貌和耕地質量5個測定指標。根據《指南》的分級標準對測定指標的農業開發適宜性進行分級并賦值[12]，不適宜、低度適宜、中度適宜、高度適宜和極度適宜分別賦值為1，3，5，7和9。

測定指標彼此獨立而又存在一定關聯，這是評價體系的基本原則，也是多角度評價目標對象的要求。在評價之前，應分析測定指標的相關性，確保測定指標符合選取原則。

2.2.2 評價指標計算方法

（1）生態重要性。根據分級條件篩選相應條件的圖斑進行農業開發適宜性等級賦值。

（2）生態敏感性。分別計算水土流失敏感性(M1)和石漠化敏感性(M2)，各圖斑的適宜性為二者中適宜程度低的。計算公式如下：

式中：R為降雨侵蝕力因子，K為土壤可蝕性因子，L為地形起伏度因子，C為植被覆蓋因子；D為碳酸巖出露面積比例；P為坡度。

各計算因子分級賦值見表1。

表1 生態敏感性測算因子分級賦值表Table 1 Grading assignment table of ecological sensitivity factors

（3）水資源環境。利用水文分析將研究區劃分為若干流域盆地，根據地表水、地下水資源可利用量計算各流域盆地的水資源的可利用量。計算公式如下：

式中：QZ為水資源可利用總量，Q1為地表水資源可利用量，Q2為淺層地下水資源可開采量，ρ為可開采量與地下水資源量的比值，Q3為渠系滲漏補給量，Q4為田間地表水灌溉入滲補給量。

（4）耕地質量。通過長期統計分析發現，耕地地塊的生產力多處于區域平均水平的2倍以內。以平均耕地質量為參照，將生產力差異均分為5個層級，分別對應不同的適宜性。

（5）地質災害易發程度、坡度、土層厚度、土壤質地和微觀地貌，通過直接引用現有成果和參考相關研究[6,11]，對各測定指標進行適宜性分級。

2.2.3 空間主成分分析法

空間主成分分析法是利用降維的思想，采用GIS分析技術，將多個原始空間變量對應相應的矩陣，將空間變量的影響程度分配到相應主成分因子上，形成少數相互關聯且可以反映原始指標總體特征的綜合指標的統計分析方法[13]。與空間主成分分析法相比，《指南》提供的計算方法具有較多的層次性，但存在同一測定指標參與多層次運算的情況，可能對分析結果造成影響。空間主成分分析法中各測定指標處于同一運算層次，對結果的影響程度由測定指標自身空間特征決定，計算過程具有客觀性。本研究采用空間主成分分析法，以總荷載85%為標準，計算農業開發適宜性。計算公式為：

式中：F為農業開發適宜性評價結果，Fi為第i個主成分，xi為第i個主成分的貢獻率，i為主成分數量。

3 結果與分析

各測定指標的農業開發適宜性如圖1所示，不同測定指標的適宜性存在類似的空間分布特征，即衡陽縣中部、南部地勢平坦，以河流沖積平原為主，東部、西部和北部以丘陵山地為主，地形起伏度大，地形地貌的差異造成了光、溫、水、土資源分配不平衡，生態系統功能性差異明顯以及基礎設施建設程度不同等現狀，進而影響農業開發適宜性程度。由此可知，地形地貌是造成衡陽市農業開發適宜性空間分異的主要原因。

圖1 單因子農業開發適宜性評價Fig.1 Agricultural development suitability evaluation of single factor

表2所示為測定指標相關系數矩陣。由表2可見：測定指標之間的相關性均未達到顯著與極顯著相關，且相互之間相關性不等于0，表明測定指標選取合理。利用空間主成分分析法對測定指標進行分析，共選取5個空間主成分，形成綜合農業開發適宜性空間分布結果，總荷載高達87.005%，表明結果能夠反映原始測定指標87.005%的空間特征，具有良好的可信度。

表2 測定指標相關系數矩陣Table 2 The correlation coefficient matrix of indexes

衡陽縣農業開發適宜性評價結果見表3。農業開發適宜性受地形影響顯著，極度適宜區和高度適宜區主要分布在中部和南部地勢平坦的蒸水沖積平原，地形起伏度小，生態敏感性低，水土資源豐富，地質災害易發程度低，耕地質量好。該區是衡陽縣農業生產的核心區，長期農業發展建設已形成完善的基礎設施，是衡陽縣作為“農業大縣”的基礎。中度適宜區和低度適宜區主要位于西北部平原—丘陵地帶，屬于蒸水中游兩側，地勢相對平緩，坡度多在10°~20°，土壤較肥沃，生態敏感性和地質災害易發程度中等，適宜以梯田的形式開展農業生產。不適宜區主要位于東部和西部，屬于丘陵山地地形地貌，坡度較陡，森林景觀豐富，分布有大面積的自然保護地，是衡陽縣重要的生態源地，具有較高的生態保護價值。該區應以生態保護為主，可結合鄉村振興在自然保護地之外發展生態農業和林下經濟。

表3 農業開發適宜性面積統計表Table 3 Area statistical table of the suitability of agricultural development

從農業開發適宜性涉及的鄉鎮來看（圖2），渣江鎮、臺源鎮、欄垅鄉、長安鄉、西渡鎮、樟樹鄉、板市鄉和峴山鎮是衡陽縣農業發展的重點鄉鎮，建議以蒸水為主軸，聯動沿線鄉鎮發展高新生態農業，打造衡陽縣的重點農業發展帶。同時，農業開發適宜性中等及以上的區域主要分布在蒸水兩側，表明蒸水對農業發展有重要影響。但蒸水的生態保護地位明顯，農業生產應結合蒸水沿岸生態保護開展，可建設林帶降低農業生產干擾，防治農業污染。

圖2 農業開發適宜性空間分布圖Fig.2 Spatial distribution map of agricultural development suitability

4 結論

（1）從生態安全和土地開發環境的角度選取9個測定指標，構建了農業開發適宜性評價體系，評價衡陽縣的農業開發適宜性，突出了生態保護對農業開發適宜性的影響。

（2）評價結果明顯反映出生態區位的空間分異特征，農業開發適宜性較低的地區位于東部、西南部和北部，其生態重要性和生態敏感性高，水資源可利用量相對較少，地質災害易發程度高，這與衡陽縣農業發展特征是一致的，表明利用空間主成分分析法基于生態安全和土地開發環境測定指標分析農業開發適宜性是合理有效的。

（3）衡陽縣農業開發適宜性存在明顯的空間分布特征，總體中部、南部農業開發適宜性高，東部、西南部和北部農業開發適宜性低。極度適宜區和高度適宜區主要集中連片地分布在中部和南部，是衡陽縣農業發展的核心區域。中度適宜區集中分布在東南部湘江北側和西部，主要受土地開發利用條件的限制。低適宜區和不適宜區主要集中分布在東部、西南部和北部3個區域。總體來看，衡陽縣農業開發適宜性良好。

（4）地形地貌是造成衡陽縣農業開發適宜性空間分異的根本原因。地形地貌的空間分異，造成了各影響因子在空間上差異顯著，進而影響農業開發適宜性空間分布。水資源也是影響農業開發適宜性的重要因素。蒸水兩側區域的農業開發適宜性較高，極度適宜區和高度適宜區集中連片分布，為農業發展提供了良好基礎。但從本質上看，蒸水流域的水資源空間分配同樣是地形地貌影響的結果。