李 凱,趙華甫※,吳克寧

(1.中國地質(zhì)大學(xué)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實驗室，北京 100035)

·技術(shù)方法·

基于GIS網(wǎng)格技術(shù)的城鎮(zhèn)周邊永久基本農(nóng)田劃定研究*
——以江蘇宜興市為例

李 凱1,2,趙華甫1,2※,吳克寧1,2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實驗室，北京 100035)

[目的]通過運(yùn)用網(wǎng)格化技術(shù)和綜合評價法將研究區(qū)劃分為4類永久基本農(nóng)田劃定類型區(qū)，為創(chuàng)新縣域尺度永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定的方法和技術(shù)體系，協(xié)調(diào)耕地保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系提供有力支撐。[方法]文章以宜興市為實證研究區(qū)，將城鎮(zhèn)周邊區(qū)域網(wǎng)格化，選取綜合等別、距城鎮(zhèn)和可建設(shè)占用區(qū)的距離等因子作為評價指標(biāo)，確定永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)。同時，根據(jù)土壤綜合污染指數(shù)修訂耕地利用等，得到耕地綜合等，然后以耕地距離城鎮(zhèn)、交通干線的距離和空間連片度作為評價指標(biāo)，對耕地進(jìn)行立地條件評價并劃分等級，最后將約束劃入?yún)^(qū)以外的耕地以綜合等-立地條件的形式，劃分為不同的類型區(qū)。[結(jié)果](1)城鎮(zhèn)外延區(qū)被劃分為1.232 0萬個100m×100m的網(wǎng)格評價單元，在網(wǎng)格環(huán)境下，納入約束劃入?yún)^(qū)的耕地面積5 170.33hm2，占全部耕地的9.65%；(2)耕地利用等修訂后得到的綜合等與利用等相比，耕地等別依然集中在4、5等，受重金屬污染區(qū)影響出現(xiàn)了8等耕地；(3)約束劃入?yún)^(qū)外的耕地被劃分為優(yōu)先劃入?yún)^(qū)、適宜劃入?yún)^(qū)及整治劃入?yún)^(qū)，耕地面積占比分別為21.16%、40.52%及28.67%。[結(jié)論]通過網(wǎng)格化確定的約束劃入型主要分布在規(guī)劃選定的重點(diǎn)建設(shè)項目區(qū)和有條件建設(shè)區(qū)，與城鎮(zhèn)主要發(fā)展方向一致，既滿足了城鎮(zhèn)連片發(fā)展的需求，也實現(xiàn)了對城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地優(yōu)先保護(hù)；優(yōu)先劃入型分布在城鎮(zhèn)周邊或交通干線沿線，區(qū)位條件優(yōu)越，且耕地質(zhì)量高；適宜劃入型在立地條件或綜合等方面有較大發(fā)展?jié)摿?，可通過整治措施提升其質(zhì)量水平；整治劃入型受重金屬污染嚴(yán)重，綜合等別較低且立地條件較差，在經(jīng)過差別化的土地整治后可作為入選永久基本農(nóng)田的后備資源。

永久基本農(nóng)田 網(wǎng)格化 立地條件 綜合評價法

0 引言

永久基本農(nóng)田是指優(yōu)質(zhì)、連片、永久、穩(wěn)定的耕地[1]，是耕地保護(hù)的重心，是保障國家糧食安全的重要支撐和保障。雖然，近年來國家相繼采取用途管制、土地綜合整治等系列措施，有效遏制了耕地數(shù)量快速下滑的勢頭； 但實踐中仍普遍存在重數(shù)量、輕質(zhì)量和生態(tài)現(xiàn)象，特別是基本農(nóng)田劃定存在偏主觀、重數(shù)量、缺乏空間定位等問題，“劃遠(yuǎn)不劃近”、“劃劣不劃優(yōu)”的做法普遍存在[2]，其直接后果是造成基本農(nóng)田區(qū)位條件和質(zhì)量不高。面對這一形勢，國土資源部《關(guān)于進(jìn)一步做好永久基本農(nóng)田劃定工作的通知》強(qiáng)調(diào)，實施永久性基本農(nóng)田劃定，將城鎮(zhèn)周邊、交通沿線易被占用的優(yōu)質(zhì)耕地優(yōu)先劃為永久基本農(nóng)田[3]； 然而客觀講，在今后一段時期我國仍將處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速轉(zhuǎn)型階段，加之區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局與耕地資源稟賦條件存在明顯地空間重疊性，未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展繼續(xù)占用耕地的態(tài)勢難以短期扭轉(zhuǎn)。因此，如何妥善處理好發(fā)展與保護(hù)兩者之間的關(guān)系，既要保護(hù)好城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地，又要為城鎮(zhèn)發(fā)展預(yù)留合理空間，還要構(gòu)建良好的區(qū)域生態(tài)環(huán)境屏障，落實好耕地數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”保護(hù)戰(zhàn)略目標(biāo)，具有重大理論和實踐價值。

通過綜合梳理發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們在基本農(nóng)田布局研究上已進(jìn)行了大量探索，在研究區(qū)域方面，主要涉及對市縣內(nèi)全域[4-6]和大都市邊緣區(qū)[7-9]基本農(nóng)田劃定研究，并大多以地塊作為基本評價單元； 在劃定方法方面，主要有LESA法[10]、多因素綜合評價法[11]、四象限法[12]、疊加整合分析法[13]、Moran′s I 指數(shù)法[14， 15]等； 在研究視角方面，評價指標(biāo)由注重耕地質(zhì)量等別[16-18]和立地條件[19， 20]逐漸開始關(guān)注耕地生態(tài)環(huán)境[6， 21， 22]，并側(cè)重于保護(hù)區(qū)劃定[14， 23]和空間布局調(diào)整[4， 6， 13]； 評價技術(shù)手段包括GIS[8， 24]和數(shù)學(xué)模型[25-27]等。但較少考慮城鎮(zhèn)當(dāng)前規(guī)劃和未來發(fā)展用地需求等限制因素，缺乏對城鎮(zhèn)周邊易被占用耕地和優(yōu)質(zhì)耕地的系統(tǒng)剖析和深入研究，此外，以地塊為評價單元的研究結(jié)果往往會使不同質(zhì)量等級的耕地交錯分布，既不利于對城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，也不能為規(guī)劃建設(shè)用地發(fā)展方向提供參考。在耕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價上過于注重耕地的生態(tài)效應(yīng)，忽視了耕地生態(tài)環(huán)境對耕地質(zhì)量本身的影響。因此，在國家積極推進(jìn)全國永久基本農(nóng)田劃定的新形勢下，亟需創(chuàng)新永久基本農(nóng)田劃定的研究思路和技術(shù)方法，以充分契合國家最新政策要求，實現(xiàn)理論、政策、技術(shù)和實踐的高度融合和無縫銜接。

該研究立足縣域尺度，借助網(wǎng)格環(huán)境技術(shù)，嘗試性地將城鎮(zhèn)周邊存在被建設(shè)占用風(fēng)險的區(qū)域進(jìn)行規(guī)則劃分，確定永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)，打破了地塊尺度和行政單元的傳統(tǒng)約束。以宜興市為典型實證區(qū)，綜合運(yùn)用縣域耕地質(zhì)量等級成果，并與土壤環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果結(jié)合得到綜合等，在立地條件評價環(huán)節(jié)將永久基本農(nóng)田劃定重點(diǎn)關(guān)注的距城鎮(zhèn)、交通干線距離和連片度作為評價標(biāo)準(zhǔn)，劃分立地條件等級，最后以綜合等-立地條件的形式，將約束劃入?yún)^(qū)外的耕地劃分為不同類型區(qū)，實現(xiàn)對永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的科學(xué)甄別劃定，進(jìn)而進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展縣域尺度永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定的方法和技術(shù)體系，實現(xiàn)國家永久基本農(nóng)田劃定的科學(xué)合理化，更好地服務(wù)國家戰(zhàn)略需求。

1 研究區(qū)域概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

宜興市地處江蘇省南端，地勢南高北低，境內(nèi)地貌形態(tài)多樣，北部為寬廣的平原，南部為低山丘陵。區(qū)域耕地總面積5.361 090萬hm2，基本農(nóng)田總面積6.053 300萬hm2，其中耕地面積3.810 351萬hm2，分別占基本農(nóng)田和耕地總面積的62.95%、71.07%。全市約有1.200 0萬hm2城鎮(zhèn)周邊耕地未劃入基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，在優(yōu)先將城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地劃入永久基本農(nóng)田的政策背景下，亟需科學(xué)合理的指標(biāo)體系和技術(shù)方法對這部分耕地進(jìn)行合理安排。與此同時，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展引起的城鎮(zhèn)周邊重金屬污染問題，也給永久基本農(nóng)田劃定和耕地質(zhì)量保護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn)和要求。新形勢下，該市建設(shè)用地供需矛盾十分突出，如何妥善處理好永久基本農(nóng)田劃定和未來區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展用地保障問題，顯得尤為必要和迫切。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究地球化學(xué)數(shù)據(jù)來源于某地質(zhì)調(diào)查局開展的地球化學(xué)調(diào)查，全市范圍內(nèi)共采集樣點(diǎn)數(shù)據(jù)1127個(圖1)，采用科學(xué)方法對樣品進(jìn)行處理并做含量檢測，得到重金屬元素Cd、As、Hg、Pb和Cu的含量。運(yùn)用內(nèi)梅羅指數(shù)法對樣點(diǎn)污染程度進(jìn)行評價，并插值得到整個研究區(qū)重金屬內(nèi)梅羅指數(shù)。耕地利用等別來源于宜興市耕地質(zhì)量等級評價，并對其中的利用等指數(shù)修訂得到綜合等。城鎮(zhèn)建成區(qū)位置、主要公路、重點(diǎn)建設(shè)項目區(qū)、有條件建設(shè)區(qū)等均在土地利用總體規(guī)劃圖(2006～2020年)中提取信息并進(jìn)行處理得到。

2 研究方法

2.1 評價單元

為了滿足建設(shè)用地連片成區(qū)發(fā)展的需求，并對城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地進(jìn)行更好的保護(hù)，該文在對城鎮(zhèn)周邊耕地的評價過程中采用100m×100m的網(wǎng)格作為評價單元。在綜合等-立地條件的評價中選用地塊作為評價單元，并將評價的部分成果按照一定的規(guī)則賦給網(wǎng)格。

表1 耕地評價指標(biāo)體系及其權(quán)重

評價因素評價因子綜合權(quán)重立地條件城鎮(zhèn)距離0 50交通干線距離0 31連片度0 19耕地質(zhì)量利用等指數(shù)—土壤環(huán)境質(zhì)量—

2.2 評價指標(biāo)體系

為更好地推進(jìn)永久基本農(nóng)田劃定工作，該文在選取評價指標(biāo)時，將評價指標(biāo)的可獲取性、準(zhǔn)確性和實用性作為基本原則。《關(guān)于進(jìn)一步做好永久基本農(nóng)田劃定工作的通知》要求將城鎮(zhèn)周邊、交通沿線現(xiàn)有易被占用的優(yōu)質(zhì)耕地優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。緊緊圍繞這一要求，該文將耕地距城鎮(zhèn)距離、距主要交通干線距離和耕地利用等指數(shù)選作評價指標(biāo)，并考慮土壤環(huán)境質(zhì)量對耕地質(zhì)量的影響。為了更好地的管理保護(hù)永久基本農(nóng)田，需要有一定的經(jīng)營規(guī)模，因此選取耕地連片度作為評價指標(biāo)。永久基本農(nóng)田劃定過程中，同時要考慮土地利用總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)發(fā)展等約束因素，將城鎮(zhèn)周邊、規(guī)劃期重點(diǎn)建設(shè)項目區(qū)和有條件建設(shè)區(qū)(統(tǒng)稱為可建設(shè)占用區(qū)，下同)等易被建設(shè)占用區(qū)域作為評價約束限制因素。

為了確保耕地入選永久基本農(nóng)田結(jié)果盡可能地既科學(xué)合理，又符合實際、且具有可操作性，該研究綜合采用特爾斐法和層次分析法確定立地條件評價指標(biāo)的權(quán)重[2]，評價指標(biāo)體系和權(quán)重如表1所示。

2.3 立地條件評價

2.3.1 區(qū)位條件

根據(jù)研究區(qū)宜興市的實際情況，認(rèn)為距離城市2km以內(nèi)，距離集鎮(zhèn)1km以內(nèi)，距離交通干線0.05km以內(nèi)的耕地具有非常優(yōu)越的區(qū)位條件，應(yīng)優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田。距離城鎮(zhèn)大于10km，距離集鎮(zhèn)大于5km，距離交通干線大于1.5km的耕地受區(qū)位條件影響較小，具體計算公式如(1)式。

(1)

式中，Qi為第i評價單元的評價指標(biāo)分值；Xi為評價單元的指標(biāo)測定值；a為最佳值拐點(diǎn)；b為最差值拐點(diǎn)。

2.3.2 耕地連片度

連片性分為相對相連和絕對相連[28]，該文采用相對相連的處理方法。根據(jù)宜興市耕地實際情況，設(shè)定耕地在20m以內(nèi)的區(qū)域都具有連片性。以10m為半徑進(jìn)行緩沖區(qū)分析，得到耕地的緩沖區(qū)分布圖，并將緩沖區(qū)進(jìn)行融合，計算融合后的耕地地塊面積，并對各地塊評價單元進(jìn)行賦值。由于宜興市耕地分布較分散，破碎化程度較高，因此認(rèn)為在該地區(qū)大于1500hm2的連片區(qū)具有非常好的連片度，小于20hm2連片區(qū)的連片度較差，計算公式參照式(1)。最后，運(yùn)用多因素綜合評價法建立耕地立地條件評價模型計算評價單元綜合分值。

2.4 耕地質(zhì)量綜合等評價

2.4.1 利用等指數(shù)

利用等指數(shù)是指按照標(biāo)準(zhǔn)耕作制度，在一定的自然條件和平均土地利用條件下，劃分出的農(nóng)用地質(zhì)量等指數(shù)，利用等指數(shù)經(jīng)過劃分后得到耕地利用等別。利用等指數(shù)能夠客觀反映光溫氣候、土壤等耕地的自然本底條件，并能體現(xiàn)耕地利用水平[29]。因此，這里直接采用農(nóng)用地分等利用等指數(shù)作為衡量耕地質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2 土壤環(huán)境質(zhì)量

根據(jù)《全國土壤污染狀況評價技術(shù)規(guī)定(試行)》，土壤環(huán)境質(zhì)量評價采用的方法主要是單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法。內(nèi)梅羅指數(shù)不僅考慮了各種污染物的平均單因子污染指數(shù)，也反映了具有最大單因子污染指數(shù)的污染物對環(huán)境造成的危害[30]。因此該文選用內(nèi)梅羅指數(shù)法作為土壤重金屬污染綜合評價的方法。其計算方法如下：

(2)

式中，PN為內(nèi)梅羅指數(shù)即土壤中重金屬元素的綜合污染指數(shù)； Ci為土壤污染物的實測值； Si為污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)，該文采用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的二級地類標(biāo)準(zhǔn)；i為重金屬的種類； n為參與評價的重金屬種類總數(shù)。綜合污染指數(shù)評價等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量評價分級標(biāo)準(zhǔn)

等級PN污染評價IPN≤0 7清潔Ⅱ0 73 0重度污染

2.4.3 農(nóng)用地分等修訂方法

該研究在農(nóng)用地分等修訂過程中將土壤環(huán)境質(zhì)量作為修訂影響因素，以土壤綜合污染指數(shù)為主要修訂依據(jù)。修訂的思路是：當(dāng)土壤綜合污染指數(shù)處于清潔值時，利用等指數(shù)不做修正； 當(dāng)土壤綜合污染指數(shù)處于警戒值時，需要對其利用等指數(shù)進(jìn)行減幅修正； 當(dāng)土壤綜合污染指數(shù)處于污染值時，認(rèn)為耕地已不適宜用作種植可食作物，應(yīng)通過修正使其利用等調(diào)整到最末級別[31]。最后得到的耕地質(zhì)量評價結(jié)果用綜合等別表示，計算公式為：

(3)

式中，Ki為評價單元的土壤環(huán)境質(zhì)量評價系數(shù)；PNi為i單元土壤綜合污染指數(shù)；PNmax為各單元中最大的綜合污染指數(shù)。

以縣級耕地利用等指數(shù)作為評價基礎(chǔ)，用土壤環(huán)境質(zhì)量評價系數(shù)對其進(jìn)行修訂。根據(jù)修訂后的利用等指數(shù)按等間距法劃分等級。利用等修訂指數(shù)的計算公式如下：

(4)

式中，Mi為利用等修訂指數(shù)；Yi為i單元的利用等指數(shù)；Ki為i單元的土壤環(huán)境質(zhì)量評價系數(shù)；A為該地區(qū)農(nóng)用地分等劃分的等間距值。

2.5 建立空間數(shù)據(jù)網(wǎng)格

(1)根據(jù)可建設(shè)占用區(qū)在各城鎮(zhèn)周邊的分布情況識別城鎮(zhèn)主要發(fā)展方向，以最外沿可建設(shè)占用區(qū)邊界為基準(zhǔn)劃定城鎮(zhèn)外延區(qū)，并將其作為網(wǎng)格布設(shè)區(qū)B1。(2)運(yùn)用GIS的fishnet功能在市域內(nèi)建立100m×100m的網(wǎng)格得到網(wǎng)格W1。然后，B1裁剪W1得到網(wǎng)格W2； (3)由于宜興市城鎮(zhèn)周邊的耕地評價單元較小，因此不再對其依據(jù)網(wǎng)格進(jìn)行分割。采用面積加權(quán)平均法計算各網(wǎng)格單元的綜合等指數(shù)和連片度，并劃分耕地綜合等別。(4)計算各網(wǎng)格距城鎮(zhèn)和可建設(shè)占用區(qū)的距離。(5)刪除W2中不存在耕地圖斑的網(wǎng)格單元，得到網(wǎng)格W3。

3 結(jié)果及分析

3.1 耕地立地條件評價

在GIS環(huán)境下，依據(jù)公式(1)對各評價單元進(jìn)行賦值，并運(yùn)用表1確定的權(quán)重和多因素綜合評價法計算耕地立地條件的總分值。

采用自然斷點(diǎn)法對評價后的各評價單元進(jìn)行分級，共分為5個等級，各級評價單元分布如圖2。總體來看，城鎮(zhèn)周邊耕地分值較高，分值由城鎮(zhèn)沿交通干線向四周呈漏斗狀逐漸降低，最高分值區(qū)段出現(xiàn)在城鎮(zhèn)周邊的連片度較高的地區(qū)。具備良好立地條件的耕地集中分布在宜興市的東北部的屺亭街道、新莊街道、芳橋鎮(zhèn)、萬石鎮(zhèn)、和橋鎮(zhèn)、周鐵鎮(zhèn)和高塍鎮(zhèn)，該地區(qū)城鎮(zhèn)密集，交通發(fā)達(dá)且耕地連片度高。立地條件較低劣的耕地主要分布在該市的西部和南部地區(qū)，該地區(qū)較偏遠(yuǎn)，多為山地丘陵地區(qū)，耕地連片度低。

3.2 耕地質(zhì)量綜合等評價

3.2.1 土壤環(huán)境質(zhì)量評價

為了更好地得到市域內(nèi)的綜合污染指數(shù)信息，選用反距離加權(quán)法作為插值方法[32]，對重金屬內(nèi)梅羅污染指數(shù)進(jìn)行插值，實現(xiàn)污染指數(shù)的可視化得到面狀信息，并依據(jù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分等級，得到重金屬污染等級區(qū)(圖3)。

由圖3可以看出，受污染區(qū)域多呈放射狀分布，污染程度由內(nèi)向外逐漸降低。污染區(qū)域分布比較分散，丁蜀鎮(zhèn)、湖父鎮(zhèn)、張渚鎮(zhèn)、太華鎮(zhèn)、宜興街道、周鐵鎮(zhèn)和官林鎮(zhèn)等地區(qū)均有分布。其中，中度污染區(qū)和重度污染區(qū)主要分布在丁蜀鎮(zhèn)的東部和南部，官林鎮(zhèn)的北部地區(qū)，其他地區(qū)污染程度較輕，且多為尚清潔區(qū)和輕度污染區(qū)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域重金屬污染的主要原因是多年來城市化和工業(yè)化進(jìn)程中廢水、廢氣和固體廢物排放造成的，因此受污染的區(qū)域多出現(xiàn)在城鎮(zhèn)周邊。同時，陶瓷業(yè)是該區(qū)域的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，也是重金屬污染的主要來源之一。在利用等修訂過程中將輕度污染區(qū)、中度污染區(qū)和重度污染區(qū)的耕地調(diào)整到最末級別，對尚清潔區(qū)內(nèi)的耕地做減幅修正，清潔區(qū)內(nèi)的耕地不做修正。

表3 耕地利用等修訂前后面積對比

等別利用等綜合等面積(hm2)比例(%)面積(hm2)比例(%)33305 016 172754 515 14422367 2041 7521484 3840 10523026 5242 9822049 5941 1664858 759 075065 179 46715 710 03176 510 338002043 033 81總計53573 1910053573 19100

3.2.2 利用等修訂結(jié)果

運(yùn)用GIS的區(qū)域分析功能計算每個耕地評價單元的綜合污染指數(shù)，依據(jù)公式(3)(4)對耕地利用等指數(shù)進(jìn)行修正，并將修訂后的利用等指數(shù)按利用等的間距劃分等級，得到耕地綜合等別(表3)。

由表3可知，宜興市耕地利用等中最優(yōu)等為3等，沒有1、2和8等耕地，主要集中在4、5等，占耕地總面積的84.73%，耕地總體利用等質(zhì)量屬于中等水平。經(jīng)過修訂形成的綜合等在耕地總體質(zhì)量上有所降低，但耕地等別依然集中在4、5等，占總耕地面積的81.26%。由于受輕度污染區(qū)、中度污染區(qū)和重度污染區(qū)的影響，修訂后的耕地出現(xiàn)了8等，占總耕地面積的3.81%。

3.3 網(wǎng)格環(huán)境下約束劃入?yún)^(qū)的空間布局

3.3.1 可建設(shè)占用區(qū)及其周邊網(wǎng)格布設(shè)

根據(jù)可建設(shè)占用區(qū)在各城鎮(zhèn)周邊的分布情況識別城鎮(zhèn)主要發(fā)展方向，以最外沿可建設(shè)占用區(qū)邊界為基準(zhǔn)劃定城鎮(zhèn)外延區(qū)，并對其進(jìn)行網(wǎng)格化處理，得到以網(wǎng)格為基礎(chǔ)的評價單元。如圖4所示，城鎮(zhèn)外延區(qū)共被劃分為1.232 0萬個網(wǎng)格單元，其中有7945個包含耕地，有7633個包含可建設(shè)占用區(qū)，有3258個既包含耕地也包含可建設(shè)占用區(qū)。網(wǎng)格區(qū)涉及的耕地共有1.315 6萬塊，總面積5715.28hm2，平均每個網(wǎng)格有1.66塊耕地。可建設(shè)占用區(qū)共3803.67hm2，平均每個網(wǎng)格有0.50hm2的可建設(shè)占用區(qū)?？山ㄔO(shè)占用區(qū)主要集中分布在宜興市、屺亭街道、新街街道、楊巷鎮(zhèn)、高塍鎮(zhèn)、和橋鎮(zhèn)和官林鎮(zhèn)建成區(qū)周邊，具體分布如圖5所示。城鎮(zhèn)外延區(qū)以外的可建設(shè)占用區(qū)距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)且分布零散，一般不會形成大面積的建設(shè)區(qū)域，因此不再進(jìn)行網(wǎng)格化處理，直接將該部分可建設(shè)占用區(qū)內(nèi)的耕地劃入永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)。

3.3.2 網(wǎng)格區(qū)耕地優(yōu)先級劃分

網(wǎng)格評價單元內(nèi)包含可建設(shè)占用區(qū)和耕地，通過網(wǎng)格化處理將可建設(shè)占用和耕地的信息賦給網(wǎng)格單元。在該區(qū)域內(nèi)，以預(yù)留合理建設(shè)空間并盡量將優(yōu)質(zhì)耕地劃入永久基本農(nóng)田為原則，制定耕地劃入永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)的優(yōu)先級順序。

(1)一級劃入?yún)^(qū)。選擇包含可建設(shè)占用區(qū)和城鎮(zhèn)建成區(qū)的網(wǎng)格并導(dǎo)出，把這部分網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的耕地以及城鎮(zhèn)建成區(qū)內(nèi)的耕地優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)。入選一級劃入的耕地總面積為4485.07hm2，是近期內(nèi)最容易被建設(shè)占用的耕地，同時也是城鎮(zhèn)未來發(fā)展的重要空間區(qū)域。

(2)二級劃出區(qū)。將耕地綜合等3、4、5等，并且連片度>500hm2的網(wǎng)格內(nèi)的耕地調(diào)出。入選二級劃出區(qū)的耕地總面積為542.33hm2，是位于城鎮(zhèn)建成區(qū)和可建設(shè)占用區(qū)周邊的優(yōu)質(zhì)耕地，因此將其在一級劃入?yún)^(qū)確定之后調(diào)出。

(3)三級劃入?yún)^(qū)。篩選耕地綜合等6、7、8等或連片度<500hm2，并且距離城鎮(zhèn)建成區(qū)或可建設(shè)占用區(qū)<100m的網(wǎng)格單元，將網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的耕地劃入永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)。入選三級劃入?yún)^(qū)的耕地總面積為685.26hm2，綜合等別和連片度都比較低，且位于城鎮(zhèn)建成區(qū)和可建設(shè)占用區(qū)周邊。

如圖6所示，根據(jù)優(yōu)先級順序?qū)⒕W(wǎng)格化的耕地劃分為四部分，一級劃入?yún)^(qū)和三級劃入?yún)^(qū)共同確定了永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)，二級劃出區(qū)和未進(jìn)入優(yōu)先級耕地將同未網(wǎng)格化的耕地一起進(jìn)行耕地綜合質(zhì)量評價。二級劃出區(qū)和三級劃入?yún)^(qū)將城鎮(zhèn)建成區(qū)和可建設(shè)占用區(qū)周邊相對優(yōu)質(zhì)的耕地和相對低劣的耕地區(qū)分開來，為城鎮(zhèn)發(fā)展預(yù)留空間的同時，也為城鎮(zhèn)未來的發(fā)展方向提供參考。

3.4 永久基本農(nóng)田劃定結(jié)果

永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)確定后，將剩余耕地按照立地條件和綜合等別進(jìn)行劃分，以綜合等—立地條件的形式(表4)，將耕地入選永久基本農(nóng)田劃分為3個等級類型：優(yōu)先劃入型、適宜劃入型、整治劃入型，連同約束劃入型共將市域內(nèi)耕地劃分為4個等級部分(圖7)。

(1)優(yōu)先劃入型

將耕地綜合等3、4等且立地條件Ⅰ等、Ⅱ等的耕地劃入該等級類型。該類型耕地面積1.133 375萬hm2，占總面積的21.16%，主要分布在市域的東北部地區(qū)，該地區(qū)城鎮(zhèn)密集，交通發(fā)達(dá)，區(qū)位條件非常優(yōu)越，分布有宜興街道、新莊街道、和橋鎮(zhèn)、周鐵鎮(zhèn)和萬石鎮(zhèn)等，以及342省道和錫宜高速公路等市域內(nèi)的交通干線。該類型耕地在耕地自然質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量和連片度等方面表現(xiàn)優(yōu)越，因此應(yīng)將該類型耕地作為市域內(nèi)永久基本農(nóng)田劃定的優(yōu)先考慮對象。

(2)適宜劃入型

將耕地綜合等5、6等且立地條件Ⅰ等、Ⅱ等，綜合等3、4等且立地條件Ⅲ等、Ⅳ等以及綜合等5等且立地條件Ⅲ等的耕地劃入該等級類型。該類型耕地面積2.170 839萬hm2，占總面積的40.52%，主要表現(xiàn)在相對于優(yōu)先劃入型，該等級類型耕地在綜合等和立地條件的等別上有所降低，但在耕地自然質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量、區(qū)位條件和連片度等方面仍然具備入選永久基本農(nóng)田的條件，因此可考慮全部入選。該類型耕地具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ蓪⒕C合等5、6等且立地條件Ⅰ等、Ⅱ等的耕地進(jìn)行綜合整治，提升耕地等別進(jìn)入優(yōu)先劃入型，綜合等3、4等且立地條件Ⅲ等、Ⅳ等的耕地綜合等別較高可以作為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的建設(shè)對象。

(3)整治劃入型

將耕地綜合等7、8等且立地條件Ⅰ等、Ⅱ等、Ⅲ等、Ⅳ等、Ⅴ等，綜合等3、4、5、6等且立地條件Ⅴ等，綜合等5、6等且立地條件Ⅳ等以及綜合等6等且立地條件Ⅲ等的耕地劃入該等級類型。該類型耕地面積1.536 072萬hm2，占總面積的28.67%，主要表現(xiàn)為受重金屬污染嚴(yán)重，綜合等別較低和立地條件較差。由于受重金屬污染影響，利用等降為最低等8等的耕地共計1716.69hm2，占總面積3.55%，需要通過重金屬污染修復(fù)技術(shù)或調(diào)整種植制度等方法進(jìn)行修復(fù)或者降低其污染等級。耕地綜合等6、7等耕地主要分布在宜興市南部山地丘陵地區(qū)，坡度較大，且周邊植被覆蓋率較高，存在破壞生態(tài)安全的風(fēng)險，整治難度較大。立地條件Ⅳ等、Ⅴ等的耕地多位于距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)的地區(qū)，且連片度較低，不利于規(guī)?；鳌Ｔ擃愋透厝粢脒x永久性基本農(nóng)田，需要進(jìn)行綜合整治，提升耕地自然質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量和立地條件等級，可作為入選永久基本農(nóng)田的后備資源。

圖2 立地條件評價分級 圖3 重金屬污染等級分區(qū)

圖4 網(wǎng)格布設(shè)分布

圖5 可建設(shè)占用區(qū)分布 圖6 網(wǎng)格化耕地評價結(jié)果

圖7 永久基本農(nóng)田優(yōu)先級別

(4)約束劃入型

根據(jù)上述3.3.2制定的耕地進(jìn)入永久基本農(nóng)田約束劃入?yún)^(qū)的優(yōu)先級順序以及未網(wǎng)格化可建設(shè)占用區(qū)占用的耕地，確定約束劃入?yún)^(qū)，該類型耕地面積5170.33hm2，占總面積的9.65%，主要表現(xiàn)為區(qū)位條件優(yōu)越，靠近城鎮(zhèn)建成區(qū)和規(guī)劃可建設(shè)占用區(qū)，易受未來城鎮(zhèn)發(fā)展和地方政府政策等約束條件的影響。該類型區(qū)是永久基本農(nóng)田劃定工作的重點(diǎn)區(qū)域，對重點(diǎn)項目區(qū)、有條件建設(shè)區(qū)及其周邊進(jìn)行細(xì)致的調(diào)研分析，落實重點(diǎn)建設(shè)項目建設(shè)情況，確保劃定工作科學(xué)合理，既要避免因?qū)⒂谰没巨r(nóng)田劃入未來城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)域而導(dǎo)致建設(shè)成本升高，也要防止地方出現(xiàn)“劃遠(yuǎn)不劃近，劃劣不劃優(yōu)”的情況。該類型區(qū)面積比本輪規(guī)劃實際新增建設(shè)用地指標(biāo)多出1419.63hm2，在為下一輪規(guī)劃保留空間的同時，鼓勵進(jìn)行內(nèi)涵挖潛，節(jié)約集約用地，預(yù)防“攤大餅”式城鎮(zhèn)發(fā)展的出現(xiàn)。

表4 耕地各綜合等別、立地條件等級面積統(tǒng)計

綜合等Ⅰ等Ⅱ等Ⅲ等Ⅳ等Ⅴ等面積(hm2)比例(%)面積(hm2)比例(%)面積(hm2)比例(%)面積(hm2)比例(%)面積(hm2)比例(%)3 929 751 92505 571 04478 560 99406 210 84282 260 5945562 7911 494335 648 963633 717 513231 166 683087 906 3854963 1310 253876 138 013173 176 562396 224 955054 4110 4461209 582 5736 741 52693 291 43576 261 191422 102 94714 120 0315 600 0322 950 0535 410 0743 510 098435 010 9461 920 95308 760 64281 950 58229 050 47總計13114 3827 099931 620 518310 4417 186927 2114 3110119 2320 91

4 討論

該次永久基本農(nóng)田劃定工作實質(zhì)上是對基本農(nóng)田布局在空間上的進(jìn)一步調(diào)整，通過永久基本農(nóng)田劃定更好的保護(hù)城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地，限制城鎮(zhèn)過度擴(kuò)張。而對于地方政府而言，盡可能大地爭取城鎮(zhèn)未來發(fā)展空間是他們優(yōu)先考慮的問題。

由重金屬污染修正后的利用等沒有對耕地總體質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響，是由于重金屬污染對耕地質(zhì)量的影響有限，僅有占研究區(qū)總面積4.20%的區(qū)域受到污染，且污染程度較輕處于可控范圍內(nèi)。耕地在城鎮(zhèn)周邊和交通沿線呈現(xiàn)出高分值區(qū)，由城鎮(zhèn)沿交通干線向外輻射，驗證了區(qū)位因素是永久基本農(nóng)田劃定的重要指標(biāo)。通過網(wǎng)格化確定的約束劃入型主要分布在本輪規(guī)劃選定的重點(diǎn)建設(shè)項目區(qū)和有條件建設(shè)區(qū)，與城鎮(zhèn)主要發(fā)展方向一致，而比該輪規(guī)劃實際新增建設(shè)用地指標(biāo)多出的1419.63hm2耕地多為分布在可建設(shè)占用區(qū)周邊的低等耕地，既滿足了城鎮(zhèn)連片發(fā)展的需求，也實現(xiàn)了對城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地優(yōu)先保護(hù)。優(yōu)先劃入型分布在城鎮(zhèn)周邊或交通干線沿線，區(qū)位條件優(yōu)越，且耕地質(zhì)量高。適宜劃入型在立地條件或綜合等方面有較大發(fā)展?jié)摿?，可通過整治措施提升其質(zhì)量水平。整治劃入型受重金屬污染嚴(yán)重，綜合等別較低且立地條件較差，在經(jīng)過差別化的土地整治后可作為入選永久基本農(nóng)田的后備資源。耕地質(zhì)量等級評價成果、地球化學(xué)調(diào)查成果、耕地區(qū)位和連片度資料是地方耕地質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和立地條件的基礎(chǔ)資料，可獲取性強(qiáng)，既能客觀反映耕地的基礎(chǔ)狀況，又能滿足永久基本農(nóng)田劃定的政策要求，避免了復(fù)雜評價體系下研究成果短期內(nèi)推廣困難的問題。在對全域耕地進(jìn)行質(zhì)量和立地條件評價的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)格化著重研究中央和地方都特別關(guān)注的城鎮(zhèn)周邊地區(qū)，結(jié)合宜興市本輪規(guī)劃實際并考慮未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和耕地質(zhì)量狀況，預(yù)留城鎮(zhèn)周邊部分耕地作為城鎮(zhèn)未來發(fā)展用地，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)中央耕地保護(hù)目標(biāo)和地方經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo)之間的關(guān)系。通過對最終劃定結(jié)果的分析驗證了網(wǎng)格化研究方法和指標(biāo)體系的合理性、科學(xué)性和可行性，為縣域內(nèi)永久基本農(nóng)田的科學(xué)劃定提供理論和方法參考。

雖然該研究采取GIS網(wǎng)格對城鎮(zhèn)周邊永久基本農(nóng)田劃定做了嘗試性研究，并取得了良好成效； 但仍存在不足之處：一方面，研究采用的耕地環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)受數(shù)據(jù)獲取難度影響，僅考慮了對糧食安全有重大影響的土壤重金屬污染狀況，缺乏更細(xì)致的環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)。另一方面，在確定永久基本農(nóng)田約束劃區(qū)過程中，僅以該期規(guī)劃數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，缺乏對當(dāng)前城鎮(zhèn)土地節(jié)約集約利用情況、利用結(jié)構(gòu)和未來發(fā)展規(guī)模的定量化研究，是后續(xù)深化研究的重點(diǎn)所在。

5 結(jié)論

(1)通過創(chuàng)建網(wǎng)格環(huán)境，確定城鎮(zhèn)外延區(qū)內(nèi)約束劃入?yún)^(qū)的耕地數(shù)量和空間布局，加上未網(wǎng)格化可建設(shè)占用區(qū)占用的耕地，約束劃入?yún)^(qū)內(nèi)耕地總面積5170.33hm2，占全部耕地面積的9.65%，主要表現(xiàn)為區(qū)位條件優(yōu)越，靠近城鎮(zhèn)建成區(qū)和規(guī)劃可建設(shè)占用區(qū)，易受未來城鎮(zhèn)發(fā)展和地方政府政策等約束條件的影響。

(2)經(jīng)過修訂形成的綜合等在耕地總體質(zhì)量上有所降低，但耕地等別依然集中在4、5等，占總耕地面積的81.26%。由于受污染區(qū)影響出現(xiàn)了8等，占總耕地面積的3.81%。城鎮(zhèn)周邊耕地立地條件評價分值較高，分值由城鎮(zhèn)沿交通干線向四周呈漏斗狀逐漸降低，最高分值區(qū)段出現(xiàn)在城鎮(zhèn)周邊的連片度較高的地區(qū)。低分值區(qū)主要分布在該市的西部和南部地區(qū)，該地區(qū)較偏遠(yuǎn)，多為山地丘陵地區(qū)，耕地連片度低。

(3)將宜興市永久基本農(nóng)田建設(shè)空間布局劃分為優(yōu)先劃入?yún)^(qū)、適宜劃入?yún)^(qū)、整治劃入?yún)^(qū)和約束劃入?yún)^(qū)，耕地面積分別占21.16%、40.52%、28.67%和9.65%。在確保城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)耕地劃入永久基本農(nóng)田的同時，為城鎮(zhèn)發(fā)展預(yù)留合理空間并保證劃入保護(hù)區(qū)耕地的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

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PERMANENT PRIME FARMLAND DEMARCATION AROUND THE URBAN AREAS BASED ON GIS GRID*

Li Kai1,2，Zhao Huafu1,2，Wu Kening1,2

(1．School of Land Science and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China; 2．Key Laboratory of Land Regulation Ministry of Land and Resources，Beijing 100035，China)

The delineation of permanent prime farmland is the important content of China′s land resources management and ecological construction, which require us to deal with dialectical relationship among the demands of economic development, the protection of high quality cultivated land and ecological environment quality. The study used the technology of grid environment to divide the cultivated land of suburb urban. Then the constraint area of the permanent basic farmland was determined which broke the traditional constraint of plot scale and administrative units. The grade of cultivated land was revised based on the soil comprehensive pollution index. Finally, according to the synthesis grade and site conditions, the type of the outside constraint area was divided. The results showed that (1) the extension of urban area was divided into 12320 grids with the size of 100m*100m. The constraint area was 5170.33hm2which accounted 9.65% of the total cultivated land area and located in urban built-up areas. It could be influenced by future urban development and local government policies. (2) Thecultivated land grade still concentrated in the grade 4 and 5, but the grade 8 appeared because of the heavy metal pollution. (3) Outside constraint area of cultivated land was divided into priority area, suitable area and remediation area,accounting for 21.16%, 40.52% and 28.67% of total cultivated land,respectively. The priority area distributed along the surrounding towns or traffic line. The suitable area included a large potential lands in the site conditions or synthesis grade. The remediation area wasaffected by serious heavy metal pollution, and was lower synthesis grade and poor site condition. The results will improve the methods and techniques system of permanent basic farmland delineation in county scales, and provide a support to coordinate the relationship between cultivated land protection and economic development.

permanent prime farmland; grid; site conditions; synthesis grade

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170504

2016-12-22

李凱(1989—)，男，山東臨沂人，碩士。研究方向：土地整治、耕地質(zhì)量和土地規(guī)劃?！ㄓ嵶髡撸黑w華甫(1978—)，男，河南南陽人，副教授。研究方向：土地評價、規(guī)劃和可持續(xù)利用研究。Email：huafuzhao@163.com

*資助項目：國土資源部公益性行業(yè)科研專項課題“重金屬超標(biāo)農(nóng)用地安全利用管控技術(shù)研究”(201511082-02)

F301.2; S127

A

1005-9121[2017]05021-11