趙素霞 牛海鵬 張合兵 張小虎

(河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院， 焦作 454000)

0 引言

“十二五”期間，我國(guó)已累計(jì)建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田2 600多萬公頃，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田生產(chǎn)條件明顯改善，農(nóng)田抗災(zāi)減災(zāi)能力顯著增強(qiáng)。但是在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)過程中，存在項(xiàng)目選址不科學(xué)、建設(shè)條件不明晰、建設(shè)重點(diǎn)和方向不突出、資金使用效率低等問題，產(chǎn)生這些問題的根本原因在于對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中存在的主要障礙因子不明晰，導(dǎo)致規(guī)劃項(xiàng)目設(shè)計(jì)雷同，實(shí)施方案與當(dāng)?shù)馗刈匀环A賦條件不匹配，影響項(xiàng)目實(shí)施效果。因此，為了提高農(nóng)田建設(shè)的科學(xué)性和針對(duì)性，提升農(nóng)田建設(shè)水平，開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙因子診斷研究尤為重要。

目前，障礙因子診斷模型的研究還處于起步階段[1-3]，現(xiàn)有為數(shù)不多的障礙因子診斷模型主要分為3類：基于層次分析法的障礙診斷模型[4]，該模型是通過經(jīng)驗(yàn)分析獲得障礙因素，再用層次分析法計(jì)算權(quán)重，獲得主要障礙因子[5]，雖然操作比較簡(jiǎn)單，但主觀性較強(qiáng)；基于主成分分析的障礙診斷模型[6]，該模型雖然克服了主觀性較強(qiáng)的缺陷，但是評(píng)價(jià)時(shí)必須事先獲得障礙指標(biāo)，且計(jì)算數(shù)據(jù)量大；基于指標(biāo)偏離度的障礙診斷模型[7-9]，該模型應(yīng)用最為廣泛，但計(jì)算中障礙因子賦權(quán)重時(shí)，容易產(chǎn)生主觀偏差。綜上所述，現(xiàn)有的障礙因子診斷模型雖能較好的對(duì)障礙因素進(jìn)行分析，在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用，但評(píng)價(jià)中普遍存在主觀性強(qiáng)和計(jì)算復(fù)雜等問題。而生態(tài)位模型能很好地避免主觀賦權(quán)的弊端，且計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，鑒于此，本文擬基于生態(tài)位理論，將生態(tài)位模型和指標(biāo)偏離度思想相結(jié)合構(gòu)建生態(tài)位障礙因子診斷模型，并以新鄭市為研究區(qū)，識(shí)別出影響各區(qū)域高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的關(guān)鍵障礙因子，提升農(nóng)田建設(shè)效率，同時(shí)也為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和土地整治規(guī)劃方案的制訂提供參考。

1 研究方法與模型建立

1.1 基于生態(tài)位的障礙診斷模型原理

基于生態(tài)位的障礙診斷模型是以生態(tài)位評(píng)價(jià)模型和指標(biāo)偏離度思想為基礎(chǔ)，對(duì)障礙診斷目標(biāo)進(jìn)行多層次分解[5]，利用各指標(biāo)的現(xiàn)實(shí)生態(tài)位與最適生態(tài)位的偏離程度對(duì)指標(biāo)偏離度進(jìn)行量化運(yùn)算，然后根據(jù)Shefold限制性定律[10]，測(cè)算出各目標(biāo)層的障礙度，從而對(duì)障礙因子進(jìn)行排序分析的一種數(shù)學(xué)模型。

1.2 基于生態(tài)位障礙診斷模型的診斷步驟

(1)構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)目標(biāo)，從目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層構(gòu)建多層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

(2)確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最適生態(tài)位值

作物對(duì)各生態(tài)因子作用和反映具有明顯的“三基點(diǎn)”特征，即上限值、最適值和下限值[11]。生態(tài)位最適值，即各評(píng)價(jià)因子的狀態(tài)達(dá)到滿足作物生產(chǎn)需求的最佳狀態(tài)。本研究根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，分別確定每個(gè)因子對(duì)于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)位最適值。

(3)計(jì)算指標(biāo)偏離度

計(jì)算指標(biāo)偏離度時(shí)，按照生態(tài)位評(píng)價(jià)的要求，對(duì)各指標(biāo)按生態(tài)位評(píng)價(jià)指標(biāo)量化公式統(tǒng)一進(jìn)行歸一化處理，評(píng)價(jià)指標(biāo)可以分為3類，第1類是正向因子，即評(píng)價(jià)因子值越大越好，因子值超過某一值后，其影響程度將越來越小。第2類是適度因子，即因子的值存在一個(gè)適宜的區(qū)間，值過大或過小都會(huì)成為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的限制因素。第3類是負(fù)向因子，即評(píng)價(jià)值越小越好[10]。各類評(píng)價(jià)指標(biāo)量化公式如下：

第1類：正向因子評(píng)價(jià)模型

(1)

式中Nk——高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田評(píng)價(jià)因子k(k∈[1,n])的生態(tài)位適宜度

Xk——評(píng)價(jià)因子k的現(xiàn)實(shí)生態(tài)位Dkopt——高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田評(píng)價(jià)因子k的最適生態(tài)位

Dkmin——評(píng)價(jià)因子k的生態(tài)位的最小值

第2類：適度因子評(píng)價(jià)模型

(2)

式中Dkmax——評(píng)價(jià)因子k的生態(tài)位的最大值

第3類：負(fù)向因子評(píng)價(jià)模型

(3)

用指標(biāo)偏離度公式計(jì)算各評(píng)價(jià)因子的障礙度

Ok=1-Nk

(4)

(4)利用Shefold限制性定律進(jìn)行障礙診斷

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田生態(tài)位是一個(gè)由n種資源構(gòu)成的n維資源空間。根據(jù)Shefold限制性定律：任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量或質(zhì)量上的不足，就會(huì)導(dǎo)致該生物的衰退或不能生存[12-14]。制約高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性的關(guān)鍵因素并不是等級(jí)高的因子，而是等級(jí)最低的因子，即障礙度最大的因子，因此高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田障礙因子診斷模型可表示為

O=max(Ok)

(5)

式中O——高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的生態(tài)位障礙度指數(shù)

利用指標(biāo)偏離度公式可以計(jì)算出各評(píng)價(jià)單元中各指標(biāo)的障礙度，然后利用式(5)依次計(jì)算出各指標(biāo)層的障礙水平。

(5)障礙因子排序

首先根據(jù)式(1)～(5)計(jì)算區(qū)域內(nèi)各評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)因子的障礙度Ok，篩選出區(qū)域內(nèi)各評(píng)價(jià)單元障礙度Ok>0.4的因子，然后對(duì)這些因子進(jìn)行頻率統(tǒng)計(jì)，按從大到小依次排序。

2 實(shí)例分析

2.1 研究區(qū)概況

新鄭市位于河南省中部，北靠省會(huì)鄭州市區(qū)，東鄰中牟縣、尉氏縣，西接新密市，南與長(zhǎng)葛市、禹州市毗鄰，隸屬鄭州市。位于34°16′～34°39′N，113°30′～113°54′E；南北長(zhǎng)42 km，東西寬36 km，總面積884.59 km2，全市轄3個(gè)鄉(xiāng)、9個(gè)鎮(zhèn)、3個(gè)街道辦事處。雙泊河貫穿全市，境內(nèi)長(zhǎng)約30 km。年平均氣溫14.3℃，年平均降水量735 mm，全年無霜期208 d。新鄭市地勢(shì)西高東低、中部高、南北低。山、丘、崗和平原兼有。土壤類型分為褐土、潮土和風(fēng)砂土3個(gè)類型。根據(jù)新鄭市土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查，全市耕地總面積54 167.94 hm2(高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是對(duì)田、水、路、林、村的綜合整治，因此本研究在區(qū)域耕地面積統(tǒng)計(jì)時(shí)除統(tǒng)計(jì)耕地面積之外，還包括田坎、溝渠和農(nóng)村道路)，占全市土地總面積的61.23%。

2.2 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

本研究所用數(shù)據(jù)包括新鄭市數(shù)字高程圖(DEM)、新鄭市土壤圖、2015年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、新鄭市耕地質(zhì)量等別更新成果(2012年)、多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查、新鄭市土地利用總體規(guī)劃(2010—2020年)、中原經(jīng)濟(jì)區(qū)典型區(qū)域土地生態(tài)狀況信息提取與精細(xì)評(píng)估相關(guān)成果(2014年)、《新鄭市統(tǒng)計(jì)年鑒(2015年)》和通過調(diào)查問卷入村調(diào)查獲得的關(guān)于農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件、外部水源保證率等資料。

(1)土壤條件和立地條件

表層土壤質(zhì)地、有效土層厚度、土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值數(shù)據(jù)的獲取根據(jù)典型地區(qū)野外調(diào)查采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)部門基礎(chǔ)地力調(diào)查數(shù)據(jù)和土壤圖等相關(guān)資料，其中表層土壤質(zhì)地分為壤土、黏土、砂土和礫質(zhì)土，分別賦值100、90、70、40；土壤污染程度通過測(cè)定土壤中重金屬污染物如鉻、鎘、鉛、銅、鋅，非金屬污染如砷和化肥污染硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等含量，利用NEMEROW(內(nèi)梅羅)指數(shù)計(jì)算出土壤綜合污染指數(shù)；坡度數(shù)據(jù)則根據(jù)新鄭市DEM提取。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施條件

田間道路通達(dá)度用田間地塊到農(nóng)村道路的距離表達(dá)，借用ARCGIS 中的near工具計(jì)算最短距離；排水條件和灌溉保證率依據(jù)新鄭市各灌渠分布及水井的有效控制灌溉面積等指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合實(shí)地調(diào)查，制定出新鄭市的耕地灌溉和排水分布情況圖，其中排水條件分為排水體系健全、排水體系基本健全、排水體系一般和無排水體系4個(gè)等級(jí)，分別賦值100、80、40、10；灌溉保證率分為充分滿足、基本滿足、一般滿足和無灌溉條件4個(gè)等級(jí)，分別賦值100、80、50、0；林網(wǎng)密度采用遙感監(jiān)測(cè)方法，農(nóng)田林網(wǎng)現(xiàn)狀通過高分辨率遙感影像解譯，采用目視解譯獲得農(nóng)田林網(wǎng)現(xiàn)狀，以此代表區(qū)域農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)的平均狀況，然后結(jié)合區(qū)域耕地分布數(shù)據(jù)，求算全域農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，林網(wǎng)密度用廊道密度來表示(km/km2)。

(3)生態(tài)景觀條件

耕地集中連片程度采用GIS分析中空間相連性計(jì)算法，假設(shè)間隔距離在5 m以內(nèi)的地塊是相連的[10]，進(jìn)行緩沖區(qū)分析，獲取集中連片面積；田塊規(guī)模直接用ArcGIS獲取圖斑面積；斑塊形狀指數(shù)計(jì)算式為

(6)

式中Ii——田塊i的斑塊形狀指數(shù)Pi——田塊i的周長(zhǎng)Ai——田塊i的面積，其數(shù)值越接近于1，說明耕地田塊越規(guī)整

2.3 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/h3>

本研究以耕地圖斑為評(píng)價(jià)單元。以新鄭市2015年土地利用變更數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，提取耕地圖斑，把面積過小的圖斑進(jìn)行合并后得到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田障礙因子診斷評(píng)價(jià)單元圖，共計(jì)22 195個(gè)。

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建和最適生態(tài)位的確定

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田應(yīng)通過土地整治建設(shè)達(dá)到布局合理化、農(nóng)田規(guī)?；⑥r(nóng)藝科技化、生產(chǎn)機(jī)械化、經(jīng)營(yíng)信息化、環(huán)境生態(tài)化等標(biāo)準(zhǔn)，因此，入選耕地應(yīng)具備自然稟賦高、連片程度高、基礎(chǔ)設(shè)施完善、空間穩(wěn)定性強(qiáng)等基本特征。通過以上對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性影響因子的分析，結(jié)合新鄭市的實(shí)際情況，考慮到評(píng)價(jià)指標(biāo)的可獲得性和可操作性，本研究基于生態(tài)位理論，在參考相關(guān)文獻(xiàn)[15-22]的基礎(chǔ)上，共選取13個(gè)指標(biāo)(表1)。評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性數(shù)據(jù)主要分為3類：連續(xù)型、離散型和中間型。一般來說，評(píng)價(jià)指標(biāo)pH值屬于中間型，存在一個(gè)最適宜區(qū)間；有效土層厚度等指標(biāo)屬于連續(xù)性的，且越大越好，超過某一值，它的影響將越來越??；而土壤質(zhì)地、灌溉保證率則屬離散型，根據(jù)指標(biāo)屬性類型確定因子的屬性值，離散型指標(biāo)分級(jí)分值按級(jí)別賦予相應(yīng)分值。

表1 新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及最適生態(tài)位值Tab.1 Evaluation index system and optimal niche of consolidation on well-facilitied capital farmland in Xinzheng City

對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)而言，每個(gè)評(píng)價(jià)因子都有一個(gè)最適的生態(tài)位值，其中排水條件和灌溉保證率等指標(biāo)屬越大越好的指標(biāo)，直接按分值100分作為最適值。而土壤污染程度屬越小越好的指標(biāo)，把0作為最適值。結(jié)果如表1所示。

2.5 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙度分析

2.5.1 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)準(zhǔn)則層障礙度測(cè)算與分析

對(duì)新鄭市域高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層進(jìn)行障礙度計(jì)算，得到準(zhǔn)則層指標(biāo)障礙度分布情況(表2和圖1)。

表2 新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層指標(biāo)障礙度分級(jí)統(tǒng)計(jì)Tab.2 Degree classification statistics of criterion layer obstacle index of consolidation evaluation on well-facilitied capital farmland in Xinzheng City

圖1 新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)準(zhǔn)則層障礙度Fig.1 Criterion obstacle degree of well-facilitied capital farmland of Xinzheng City

(1)土壤條件障礙度

從圖1可以看出，土壤條件障礙度在0.31～0.69之間，障礙度小于0.5(即Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí))的區(qū)域總面積為49 009.02 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的90.48%；障礙度在0.51～0.60(即Ⅱ級(jí))之間的區(qū)域總面積為2 957.83 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的5.46%，主要分布在孟莊鎮(zhèn)、薛店鎮(zhèn)、梨河鎮(zhèn)和觀音寺鎮(zhèn)部分區(qū)域；障礙度在0.61～0.69(即Ⅰ級(jí))之間的區(qū)域總面積為2 201.09 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的4.06%，主要分布在郭店鎮(zhèn)、觀音寺鎮(zhèn)和孟莊鎮(zhèn)部分區(qū)域，其中孟莊鎮(zhèn)面積最大。總體來看，新鄭市土壤條件較好，僅有9.52%的耕地障礙度大于0.5。

(2)立地條件障礙度

立地條件障礙度在0～1之間均有分布，但立地條件障礙度較大的地區(qū)主要分布在辛店鎮(zhèn)西南部的山區(qū)，其中立地條件障礙度大于0.5的耕地面積1 083.63 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的2.00%。其他區(qū)域立地條件總體較好，基本無障礙。

(3)基礎(chǔ)設(shè)施條件障礙度

基礎(chǔ)設(shè)施條件選擇排水條件、灌溉保證率、林網(wǎng)化比例、田間道路通達(dá)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。灌溉、排水、田間道路、農(nóng)田林網(wǎng)等外部基礎(chǔ)設(shè)施的配套建設(shè)，對(duì)耕地產(chǎn)能提升效果最顯著，同時(shí)也是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)最容易見效的重要整治環(huán)節(jié)。從表2和圖1可以看出，新鄭市整體基礎(chǔ)設(shè)施條件一般，障礙度大于0.5的耕地面積23 509.82 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的43.40%。基礎(chǔ)設(shè)施條件障礙度主要是由于區(qū)域農(nóng)田水利設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)低、配套差、老化失修等現(xiàn)象普遍存在，造成耕地質(zhì)量偏低，制約了生產(chǎn)的發(fā)展。

(4)生態(tài)景觀條件障礙度

生態(tài)景觀條件選擇集中連片程度、田塊規(guī)模和斑塊形狀指數(shù)作為指標(biāo)。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)一個(gè)重要的目標(biāo)就是促進(jìn)集中連片，發(fā)揮規(guī)模效益。因此耕地的集中連片程度是衡量耕地能否入選高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的主要因素之一。田塊規(guī)模則會(huì)直接影響到灌排渠系、田間道路等作用的發(fā)揮以及耕作效率的高低。斑塊形狀指數(shù)反映田塊的規(guī)整程度，田塊形狀愈規(guī)則，細(xì)碎化程度越低，耕作效率越高。從表2和圖1可以看出，新鄭市生態(tài)景觀條件障礙度不高，障礙度大于0.5的耕地面積9 227.04 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的17.04%，障礙度高主要是由于地塊零碎，田塊面積小，集中連片程度受建設(shè)用地占用、切割影響顯著，田塊不規(guī)則性增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致耕地綜合適宜度指數(shù)偏低，影響了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)模效應(yīng)的發(fā)揮。

綜上所述，從準(zhǔn)則層來看，制約新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要障礙因素是基礎(chǔ)設(shè)施條件。

2.5.2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)指標(biāo)層障礙度測(cè)算與分析

2.5.2.1 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙度分區(qū)

按照上述步驟計(jì)算得到新鄭市各評(píng)價(jià)單元高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性的障礙度，從圖2可以看出，新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田障礙度在0.33～1.00之間，障礙度在0.5以下的耕地總面積為22 741.14 hm2，占研究區(qū)域耕地總面積的41.98%，該區(qū)域集中連片程度較高，主要位于新鄭市西南部和北部部分區(qū)域，耕地綜合質(zhì)量總體較優(yōu)，基本無障礙；障礙度在[0.51,0.65]之間的耕地總面積為22 493.79 hm2，占研究區(qū)域耕地總面積的41.53%，該區(qū)域主要分布在新鄭市東部的沙地區(qū)，該區(qū)域土壤以沙地為主，耕地集中連片程度較高，但因土壤保水性差，灌排設(shè)施欠缺，存在一定的障礙；障礙度在[0.66,0.8]和大于0.8之間的耕地總面積分別為3 873.96 hm2和5 059.05 hm2，分別占研究區(qū)域耕地總面積的7.15%和9.34%，該區(qū)域內(nèi)的耕地明顯表現(xiàn)出零星、散亂態(tài)勢(shì)，穿插在其他類型中間(圖2)。

圖2 新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)綜合障礙度分布圖Fig.2 Comprehensive obstacle degree distribution diagram of well-facilitied capital farmland of Xinzheng City

2.5.2.2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙因子空間分布

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目必須把握需求最迫切、影響地力提高的突出性障礙因素，以便于有針對(duì)性地在整治過程中消除障礙因子，解決主要問題[23]，因此，本文為了提高農(nóng)田建設(shè)針對(duì)性，根據(jù)新鄭市低山丘陵、平原、沙丘崗的地貌特點(diǎn)，將新鄭市分為3個(gè)區(qū)：西部低山丘陵生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、中南部平原高效農(nóng)業(yè)區(qū)和東部沙化農(nóng)業(yè)區(qū)，然后分區(qū)域進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙因子診斷，便于充分挖掘出制約新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要障礙因子。

其中西部低山丘陵生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)包括新鄭市的龍湖鎮(zhèn)、郭店鎮(zhèn)、辛店鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)耕地總面積16 807.45 hm2，占新鄭市耕地總面積的31.03%；中南部平原高效農(nóng)業(yè)區(qū)包括薛店鎮(zhèn)、新村鎮(zhèn)、城關(guān)鄉(xiāng)、和莊鎮(zhèn)、觀音寺鎮(zhèn)、梨河鎮(zhèn)、新鄭市區(qū)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)耕地總面積22 820.51 hm2，占新鄭市耕地總面積的42.13%，是新鄭市的主要糧食高產(chǎn)區(qū)；東部沙化農(nóng)業(yè)區(qū)包括孟莊鎮(zhèn)、龍王鄉(xiāng)、八千鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)耕地總面積14 539.98 hm2，占新鄭市耕地總面積的26.84%。各區(qū)域障礙因子分布情況見表3。

(1)中南部平原高效農(nóng)業(yè)區(qū)

通過障礙度計(jì)算，區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅳ級(jí)，即障礙度最小的區(qū)域總面積為12 395.75 hm2，占新鄭市耕地總面積的22.88%，主要分布在觀音寺鎮(zhèn)、梨河鎮(zhèn)、城關(guān)鄉(xiāng)、新村鎮(zhèn)。該區(qū)域耕地自然條件、景觀生態(tài)條件、基礎(chǔ)設(shè)施各方面綜合最優(yōu)，各評(píng)價(jià)因子障礙度均小于0.4，基本無障礙，該區(qū)域是農(nóng)田保護(hù)的核心區(qū)域，屬于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的首選對(duì)象。

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅲ級(jí)的總面積為7 517.78 hm2，占新鄭市耕地總面積的13.87%，主要分布在薛店鎮(zhèn)和和莊鎮(zhèn)。該區(qū)域耕地的土壤質(zhì)量條件較好，主要是灌排設(shè)施相對(duì)欠缺，在一定程度上影響了耕地的產(chǎn)能，在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)過程中應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)，逐步縮短與優(yōu)質(zhì)耕地的差距。

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)的區(qū)域總面積分別為1 085.53 hm2和1 821.46 hm2，分別占新鄭市耕地總面積的2.00%和3.36%；這兩個(gè)區(qū)域多以“插花”形態(tài)分布在其他類型之間，田塊不規(guī)則性顯著增強(qiáng)。集中在孟莊鎮(zhèn)、郭店鎮(zhèn)、薛店鎮(zhèn)。該區(qū)域土地障礙因素制約明顯，集中連片程度受建設(shè)用地占用、切割影響顯著，田塊的不規(guī)則性增強(qiáng)，田塊規(guī)模較小，且灌溉不足，林網(wǎng)條件較差，影響了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)模效應(yīng)的發(fā)揮。

(2)東部沙化農(nóng)業(yè)區(qū)

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅳ級(jí)總面積為421.16 hm2，占新鄭市耕地總面積的0.78%，主要分布在孟莊鎮(zhèn)和龍王鄉(xiāng)的西部。該區(qū)域耕地整體質(zhì)量較好，但存在一定的障礙，但障礙度不大，主要表現(xiàn)為土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，部分灌溉配套設(shè)施老化或經(jīng)久失修。

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅲ級(jí)總面積為13 073.39 hm2，占新鄭市耕地總面積的24.13%，主要分布在孟莊鎮(zhèn)、龍王鄉(xiāng)和八千鄉(xiāng)的大部分區(qū)域。該區(qū)域耕地以沙地為主，耕地自然稟賦條件較好，集中連片程度高，但存在一定的障礙因素，主要表現(xiàn)為灌排等基礎(chǔ)設(shè)施條件不配套，土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，這3個(gè)因子對(duì)區(qū)域內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)有一定的限制，因此，該區(qū)域在建設(shè)過程中，應(yīng)注重農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，同時(shí)增加有機(jī)肥使用量，不斷增加有機(jī)物殘留在土壤中的數(shù)量。

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)的區(qū)域總面積分別為277.67 hm2和767.76 hm2，分別占新鄭市耕地總面積的0.51%和1.42%；這兩個(gè)區(qū)域主要分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊。該區(qū)域土地障礙因素制約明顯，主要表現(xiàn)在灌溉不足、土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，田塊規(guī)模較小，且集中連片程度較差。因此，該類型的土地整治工程應(yīng)以通過配套灌排設(shè)施，清挖疏浚河道，改善農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)田連片程度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式由資源粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。

(3)西部低山丘陵生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅳ級(jí)總面積為9 924.23 hm2，占新鄭市耕地總面積的18.32%，主要分布在龍湖鎮(zhèn)西南部、郭店鎮(zhèn)東部和辛店鎮(zhèn)中東部區(qū)域。該區(qū)域耕地整體質(zhì)量較好，限制因素就是農(nóng)田的基礎(chǔ)設(shè)施不完善，土壤存在一定程度的污染。因此，在該區(qū)域安排農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，在注重土壤污染治理的同時(shí)，應(yīng)針對(duì)該區(qū)域農(nóng)田水利設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)低、配套差、老化失修等問題，進(jìn)一步改善基礎(chǔ)設(shè)施條件。

區(qū)域內(nèi)障礙度為Ⅲ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)的總面積分別為1 902.62、2 510.76、2 469.83 hm2，分別占新鄭市耕地總面積的3.51%、4.64%和4.56%。這3個(gè)區(qū)域?qū)儆诘蜕角鹆陞^(qū)，該區(qū)域的主要限制因子是農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施不完善，較大地區(qū)的灌溉和排水設(shè)施已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，部分耕地坡度較大，地塊零碎，存在一定的水土流失現(xiàn)象，且無法機(jī)械化耕種，造成部分耕地存在撂荒現(xiàn)象。因此，該區(qū)域應(yīng)提高農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)，改善生態(tài)環(huán)境，防止水土流失，同時(shí)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)配套設(shè)施的建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力。

表3 新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)障礙因子分布Tab.3 Obstacle indicators distribution of well-facilitied capital farmland of Xinzheng City

注：障礙度小于0.40的指標(biāo)為非主要障礙因子，可以不予考慮。

3 結(jié)論

(1)基于生態(tài)位理論，將生態(tài)位模型和指標(biāo)偏離度思想相結(jié)合構(gòu)建了基于生態(tài)位的障礙因子診斷模型，評(píng)價(jià)時(shí)避免給出各指標(biāo)的權(quán)重，克服了主觀賦權(quán)的局限性。

(2)在現(xiàn)有障礙因子診斷模型計(jì)算過程中，其偏離度的計(jì)算公式是各評(píng)價(jià)指標(biāo)值與100%的差值，其100%值的確定缺乏相關(guān)的理論和科學(xué)依據(jù)[24]。本文借鑒生態(tài)位模型中最適生態(tài)位的概念，以最適生態(tài)位值代替100%值，利用因子的現(xiàn)實(shí)生態(tài)位和最適生態(tài)位之間的差異程度構(gòu)建障礙因子診斷模型，彌補(bǔ)了障礙因子診斷模型的不足，使障礙因子診斷模型更加科學(xué)、合理，同時(shí)拓展了生態(tài)位理論的應(yīng)用范圍。

(3)從障礙度來看，新鄭市障礙度在0.5以下的耕地總面積為22 741.14 hm2，占總研究區(qū)域耕地總面積的41.98%；障礙度在[0.51,0.65]之間的耕地總面積為22 493.79 hm2，占總研究區(qū)域耕地總面積的41.53%；障礙度在[0.66,0.8]和大于0.8之間的耕地總面積為3 873.96 hm2和5 059.05 hm2，分別占總研究區(qū)域耕地總面積的7.15%和9.34%，總體來看，障礙度不高。

(4)從障礙因子分布來看，新鄭市西南部區(qū)域耕地自然稟賦條件較好，評(píng)價(jià)因子的障礙度不高，是新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的首選對(duì)象。制約東部區(qū)域高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要障礙因子是農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施不完善，較大地區(qū)的灌溉和排水設(shè)施已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，部分地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量較低和土壤存在一定程度的污染。

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