高標準基本農(nóng)田建設(shè)時序與模式

馬立軍+郭鳳玉

摘要:從高標準基本農(nóng)田建設(shè)的內(nèi)涵和特征出發(fā),提出高標準基本農(nóng)田建設(shè)融數(shù)量?質(zhì)量?生態(tài)為一體的評價體系,探討縣域高標準基本農(nóng)田時空配置和建設(shè)模式?并以全國基本農(nóng)田保護示范區(qū)——盧龍縣進行實證研究,確定了盧龍縣高標準基本農(nóng)田建設(shè)的時序與模式?

關(guān)鍵詞:高標準基本農(nóng)田建設(shè);時序;模式;盧龍縣

中圖分類號:S28;F301.2文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2661-05

Time Sequence and Mode Partition of Constructing High-standard Prime Farmland

MA Li-juna,GUO Feng-yub

(a. School of Land Resources; b. Institute of Urban and Rural Construction, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, Hebei, China)

Abstract: A high standard farmland construction using quantity, quality, ecology as a whole of the evaluation system was set to study spatial configuration and construction mode of the high-standard prime farmland. Taking Lulong county as empirical study, the timing and pattern of the high standard of constructing prime farmland was determined.

Key words:high-standard prime farmland construction; time sequence; construction model; Lulong county

基金項目:河北農(nóng)業(yè)大學非生命學科與新興學科科研發(fā)展基金項目(Fs20090201);河北省科技計劃項目(11237109D)

高標準基本農(nóng)田建設(shè)不同于一般的土地整治項目,其建設(shè)目的?內(nèi)涵與手段都發(fā)生了變化,因此要綜合考慮自然稟賦?基礎(chǔ)設(shè)施和立地條件等多方面影響,進行高標準基本農(nóng)田建設(shè)模式的研究?目前,對區(qū)域耕地整治或基本農(nóng)田保護的研究主要以農(nóng)用地分等定級等成果為基礎(chǔ)[1],以GIS和數(shù)學模型等為手段,進行基本農(nóng)田保護區(qū)及整備區(qū)的科學劃定?以數(shù)量質(zhì)量為目標的布局調(diào)整優(yōu)化?保護與建設(shè)模式等的研究[2],微觀尺度上對基本農(nóng)田建設(shè)的研究包括土地平整?農(nóng)田道路通達性?集中連片度等的評價以及建設(shè)內(nèi)容與優(yōu)先度?基本農(nóng)田的整治區(qū)域?模式的劃分與時空配置等研究[3]?為此,以河北省盧龍縣為例,研究高標準基本農(nóng)田的建設(shè)條件評價方法,并對高標準基本農(nóng)田建設(shè)進行合理模式選擇,旨在為區(qū)域高標準基本農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃與實踐提供科學依據(jù)?

1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

河北省盧龍縣位于東經(jīng)118°45′54＂-119°08′06＂,北緯39°43′00＂-40°08′42＂,東西寬28 km,南北長47 km,地處河北省東部?秦皇島市西部,東與撫寧縣相連,北部以長城與青龍滿族自治縣分界,西部分別與遷安市?灤縣隔青龍河?灤河相望,南部接壤昌黎縣?縣城地處盧龍縣域中西部,距離秦皇島市區(qū)82 km,向西距北京市225 km,西南距離天津市165 km,地理位置顯著?盧龍縣南部為山麓平原區(qū),中部為丘陵區(qū),北部為低山區(qū)?丘陵區(qū)面積最大,占全縣總面積的71.63%;低山區(qū)面積最小,占全縣總面積的10.43%;山麓平原區(qū)占全縣總面積的17.94%?其中低山區(qū)山巒重疊,溝壑縱橫,水土流失嚴重,地表多為巖石分化殘積物或小塊裸巖,耕地較少且零星分散,是林業(yè)發(fā)展的重點地區(qū);丘陵區(qū)在全縣分布較廣,地勢起伏,水土流失嚴重,生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性較差,對下游地區(qū)產(chǎn)生洪澇災(zāi)害,同時是全縣糧食增產(chǎn)潛力較大的地區(qū);平原區(qū)屬于山洪淤積平原,是縣域水肥條件較好的農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū)?

1.2數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源有2011年盧龍縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫?盧龍縣DEM高程數(shù)據(jù)?盧龍縣地形圖?《盧龍縣土地利用總體規(guī)劃(2010-2020年)》相關(guān)圖件,盧龍縣土壤圖?盧龍縣農(nóng)用地分等及耕地質(zhì)量等級成果補充等?

2建設(shè)布局規(guī)劃方法

2.1評價單元的確定

高標準基本農(nóng)田建設(shè)評價中需要劃定基本評價單元,評價單元是指能反映一致或相對一致的地貌類型?土壤條件?土地類型及其利用現(xiàn)狀等特征,具有內(nèi)部屬性特征一致性的地塊?地塊是計算機數(shù)據(jù)管理的基本單元,一個地塊對應(yīng)空間數(shù)據(jù)庫的一條記錄,因此可以將地塊作為基本評價單元,為高標準基本農(nóng)田建設(shè)評價體系奠定基礎(chǔ)?

2.2高標準基本農(nóng)田建設(shè)時序安排

2.2.1評價指標體系建立根據(jù)高標準基本農(nóng)田建設(shè)的特征,遵循評價指標的選取原則,建立高標準基本農(nóng)田建設(shè)評價指標體系,包括基本農(nóng)田自然稟賦?基礎(chǔ)設(shè)施與施工條件和立地條件三大方面12個評價指標[4,5](表1)?

2.2.2評價指標的分級標準根據(jù)高標準基本農(nóng)田建設(shè)的標準,結(jié)合上述評價指標賦值研究方法,并借鑒農(nóng)用地分等體系中的賦值標準,采用經(jīng)驗法和專家咨詢法確定高標準基本農(nóng)田評價指標分級賦值標準,其中數(shù)值型評價因子采用[0,1]的標準化處理賦值,閾值型評價因子則按照具體分級賦值標準[6,7],具體見表2?

2.2.3評價指標權(quán)重的方法確定采用熵權(quán)法確定各指標權(quán)重,熵權(quán)法原理是:某項指標的值變異程度越大,信息熵越小,即提供的信息量越大,相應(yīng)權(quán)重越大,反之權(quán)重越小?最終權(quán)重通過上述方法依次確定評價體系指標層的權(quán)重如表3所示?

2.2.4建立條件綜合排序評價單元組成決策對象集A={a1,a2,a3,...,an},其中ai為決策對象,n為評價單元的總數(shù)目,根據(jù)高標準基本農(nóng)田建設(shè)影響指標體系,確定決策指標F={f1,f2,f3,…,fm},其中fj為決策指標,m為評價指標總個數(shù),xij為決策對象ai在決策指標fj的取值,xij組成決策矩陣:

X=(xij)nm=x11 x12 … x1mx21 x22 … x2m…xn1 xn1 … xnm(1)

高標準基本農(nóng)田建設(shè)指標體系的決策指標綜合權(quán)重表示為:

W={w1,w2,…,wm}(2)

決策矩陣X乘以權(quán)重就轉(zhuǎn)化為規(guī)范化的決策矩陣R,其中ri={ai1,ai2,ai3,…,aim}為歐氏空間里的一個決策點,R表示為:

R=(rij)nm=r11 r12 … r1mr21 r22 … r2m …rn1 rn1 … rnm(3)

理想點是研究中某一指標在理想狀態(tài)下的取值,分為理想點和反理想點?本研究中用Ml表示理想點,M2表示反理想點,由于指標類型不同,理想點和反理想點的定義也不同:評價指標屬于正相關(guān)時,理想點為矩陣R列向量的最大值,反理想點為最小值;評價指標屬于負相關(guān)時,理想點為矩陣R列向量的最小值,反理想點為最大值?由矩陣R運算得到:理想點向量Ml={p1,p2,p3,…,pm},反理想點向量M2={q1,q2,q3,…,qm}?

計算評價單元指標值到理想點Ml和評價單元指標值到反理想點M2的距離,其中第i個評價單元(i=1,2,…,n)到Ml和M2兩點的距離分別用S+i和S-i表示:

S+i=(4)

S-i=(5)

S+i值越小說明評價單元距離理想點越近,綜合評價分值越大;S-i值越小說明評價單元距離反理想點越近,綜合評價分值越小?

Ti=(6)

根據(jù)Ti值的大小對高標準基本農(nóng)田建設(shè)評價單元進行排序,其中Ti值越大,說明進行高標準基本農(nóng)田建設(shè)的各項條件越好,應(yīng)優(yōu)先進行建設(shè);相反Ti值越小,說明進行高標準基本農(nóng)田建設(shè)的各項條件越差,應(yīng)在經(jīng)濟社會發(fā)展到一定階段再進行建設(shè)?根據(jù)以上方法,按照綜合排序?qū)h域基本農(nóng)田綜合分值進行分級,采用自然斷點法,確定高標準基本農(nóng)田建設(shè)時序為近?中?遠3個時期,即基本具備?稍加改造?全面整治類型區(qū)[8-11]?

2.3高標準基本農(nóng)田建設(shè)模式分類

高標準基本農(nóng)田建設(shè)是一種系統(tǒng)建設(shè)工程,包括土地平整工程?灌溉與排水工程?田間道路工程?農(nóng)田防護與生態(tài)環(huán)境保護工程以及其他工程總共5個工程內(nèi)容?劃分建設(shè)模式主要考慮各個區(qū)域所存在的建設(shè)工程可改造和消除的各種高標準基本農(nóng)田限制因素[12],因此本研究從基本農(nóng)田的基礎(chǔ)設(shè)施與施工條件5項指標進行評價?分析限制因素組合類型,首先需要定義主要限制因素與其限制程度?由于農(nóng)作物生長取決于對其周圍最適生長環(huán)境的滿足程度,本文采用因素得分標識?滿足程度小的則是影響農(nóng)作物生長的主要限制因素,也是影響基本農(nóng)田生產(chǎn)能力發(fā)揮的主要原因?滿足程度最小的為第一限制因素,即高限制因素,次之為中等限制因素,滿足程度最高的為低限制因素?如坡度分值≤60分時,必須進行坡耕地整治;灌溉保證率為無灌溉條件,即分值為40分已嚴重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量?而坡度在2°以下的極緩坡?灌溉充分滿足?排設(shè)施水健全?農(nóng)田防護林與路網(wǎng)密度分值為100分的基本農(nóng)田對農(nóng)作物生長基本無限制[13]?將得分為100分的因素也歸為低限制因素,是因為因素得分只是一種相對高低,盡管其得分為100分,但并不表示該因素對作物生長的限制作用為0,絕對無限制的因素是不存在的?將剩余得分區(qū)間的視為中等限制因素,然后采用用“高?中?低”進行組合,以高限制因素為主要限制因素,最終匯總出組合類型[14]見表4?

本研究確定的基本農(nóng)田建設(shè)模式重點考慮限制因素性質(zhì)對基本農(nóng)田建設(shè)模式分區(qū)的影響[15,16]?組合類型的劃分原則為:

1)優(yōu)先考慮高限制因素個數(shù)和單元評價綜合分值大小對基本農(nóng)田建設(shè)難易程度的影響?根據(jù)前文分析結(jié)果,組合類型中含有的高限制因素個數(shù)越多,基本農(nóng)田綜合分值越小,即基本農(nóng)田綜合質(zhì)量越差,受技術(shù)?成本和時間制約,基本農(nóng)田建設(shè)的難度也就越大?

2)從具體限制因素看,克服和改造坡度的難度最大,工程類型也最為復雜,盡管可以通過修筑梯田等改變坡度,但是需要長時間才可以實現(xiàn),同時還要更多地考慮水土保持和環(huán)境生態(tài)方面的影響,需要大量工程以及資金的投入,難度相對較大,因此將組合類型中坡度因素限制級為高的組合類型劃為類型I,另外當坡度因素限制為中同時其他因素為中或者低限制級時的組合也劃入這一類?

3)農(nóng)田水利建設(shè)是基本農(nóng)田建設(shè)的重要內(nèi)容,也是提升基本農(nóng)田質(zhì)量?提高糧食產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)?因此,將灌溉因素或排水因素的限制級為高的組合劃入類型區(qū)II,灌溉因素或排水因素的限制級為中,同時其他因素為低的組合同樣劃為類型區(qū)II;當有灌溉排水和田間道路?防護林指標同時為高或中時,優(yōu)先考慮基本農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)[17]?

4)田間道路與農(nóng)田防護林的建設(shè)主要是提高基本農(nóng)田的區(qū)位?便利條件以及生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量,因此將只有田間道路或農(nóng)田防護林條件限制等級為高的組合劃入類型區(qū)III,同時5個因素的限制等級全為低的組合類型劃為類型區(qū)III[18]?

基于上述因素組合類型,這5種限制因素理論上應(yīng)是243種不同水平組合的類型?其中類型I為97種,類型區(qū)II為102種,類型III為44種(表5)?

3盧龍縣高標準基本農(nóng)田建設(shè)時序與模式研究結(jié)果

高標準基本農(nóng)田建設(shè)中既要考慮時序的安排,同時還要考慮建設(shè)模式的限制,通過基本農(nóng)田時序的研究可以科學掌握基本農(nóng)田建設(shè)在時空上的配置,而通過建設(shè)模式評價可以科學分析影響高標準基本農(nóng)田建設(shè)的限制性工程因素,根據(jù)前文分別確定的盧龍縣高標準基本農(nóng)田時序和模式研究結(jié)果,通過ArcGIS將上述兩個研究結(jié)果進行疊加分析,得出盧龍縣不同時序安排上的建設(shè)模式(圖1)?

高標準基本農(nóng)田近期建設(shè)規(guī)模為11 306.24 hm2,在近期建設(shè)區(qū)域內(nèi)模式I類型區(qū)為484.65 hm2?模式II為7 773.55 hm2,模式III為3 048.04 hm2,近期建設(shè)區(qū)域內(nèi)主要以模式II為主,符合高標準基本農(nóng)田建設(shè)時序安排的原則?其中在近期建設(shè)模式I內(nèi),潘莊鎮(zhèn)面積最大為211.99 hm2,,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布較少或者沒有該建設(shè)類型;在近期建設(shè)模式II內(nèi)潘莊鎮(zhèn)?燕河營鎮(zhèn)?木井鄉(xiāng)面積均超過1 000 hm2;近期建設(shè)模式III內(nèi)陳官屯鄉(xiāng)與燕河營鎮(zhèn)面積較高,分別為1 260.79 hm2和1 039.04 hm2,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布較少?

高標準基本農(nóng)田中期建設(shè)規(guī)模為6 468.57 hm2,在中期建設(shè)區(qū)域內(nèi)模式I類型區(qū)較少,僅為219.66 hm2?模式II為2 451.85 hm2,模式III為3 797.06 hm2,中期建設(shè)區(qū)域內(nèi)以主要以模式II和III為主?其中在中期建設(shè)模式I內(nèi),僅有劉田各莊鎮(zhèn)與雙望鎮(zhèn)分布該模式類型;在中期建設(shè)模式II類型區(qū)內(nèi)雙望鎮(zhèn)?印莊鄉(xiāng)鄉(xiāng)?陳官屯鄉(xiāng)分布較多,下寨鄉(xiāng)?潘莊鎮(zhèn)?盧龍鎮(zhèn)分布較少均小于100 hm2;中期建設(shè)模式III內(nèi)潘莊鎮(zhèn)面積最高,為1 151.83 hm2,其次為印莊鄉(xiāng)和雙望鎮(zhèn)均超過800 hm2?

高標準基本農(nóng)田遠期建設(shè)規(guī)模為11 047.43 hm2,在遠期建設(shè)區(qū)域內(nèi)主要以模式I和II為主,其中模式I?II?III面積分別為5 256.18?4 258.44?1 532.81 hm2?遠期建設(shè)模式I內(nèi),石門鎮(zhèn)分布最多,為1 904.48 hm2,其次盧龍鎮(zhèn)面積為878.48 hm2,跟該地區(qū)的基本農(nóng)田地形實際相符;在遠期建設(shè)模式II類型區(qū)內(nèi)雙望鎮(zhèn)分布較多達1 089.87 hm2,除印莊鄉(xiāng)外其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布;遠期建設(shè)模式III內(nèi)雙望鎮(zhèn)面積最高,為681.37 hm2,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布較少?

4小結(jié)

從高標準基本農(nóng)田建設(shè)的內(nèi)涵和特征出發(fā),提出高標準基本農(nóng)田建設(shè)融數(shù)量?質(zhì)量?生態(tài)為一體的評價體系,評價縣域基礎(chǔ)上高標準基本農(nóng)田建設(shè)的時序與模式?通過實證研究對該評價框架體系進行驗證,得出以下結(jié)論?

1)從基本農(nóng)田的自然稟賦條件?基礎(chǔ)設(shè)施與施工條件?立地條件三大方面12個評價因子構(gòu)建了高標準基本農(nóng)田建設(shè)評價的指標體系,并分別采用理想逼近法和因素組合法確定高標準基本農(nóng)田建設(shè)的時序和模式,為高標準基本農(nóng)田建設(shè)實際工作提供科學依據(jù)?

2)將盧龍縣基本農(nóng)田貼近度大小進行排序,將待需建設(shè)的高標準基本農(nóng)田劃分為近期(基本具備)?中期(稍加改造)和遠期(全面整治),建設(shè)規(guī)模分別為11 306.24?6 468.57?11 047.43 hm2,本研究確定的建設(shè)時序規(guī)?？茖W合理,有助于提高高標準基本農(nóng)田建設(shè)的效率?

3)根據(jù)盧龍縣高標準基本農(nóng)田建設(shè)的時序和模式分布結(jié)果,通過空間分析疊加得出盧龍縣不同時序安排上的建設(shè)模式,結(jié)合不同建設(shè)時序內(nèi)基本農(nóng)田建設(shè)限制因子分類推進?其中高標準基本農(nóng)田近期建設(shè)區(qū)域內(nèi)以模式Ⅱ為主,3種模式面積分別為484.65?7 773.55?3 048.04 hm2;高標準基本農(nóng)田中期建設(shè)區(qū)域內(nèi)模式Ⅰ面積較小,僅為219.66 hm2,模式Ⅱ為2 451.85 hm2,以模式Ⅲ為主,規(guī)模為3 797.06 hm2;高標準基本農(nóng)田遠期建設(shè)區(qū)域內(nèi)主要以模式Ⅰ和Ⅱ為主,3種模式規(guī)模分別為5 256.18?4 258.44?1 532.81 hm2?

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