孫 超 潘瑜春 劉 玉 胡月明

(1.北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心， 北京 100097； 2.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心， 北京 100097；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院， 廣州 510642)

0 引言

根據(jù)GB/T 21010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類》，水田是指用于種植水稻、蓮藕等水生農(nóng)作物的耕地，包括實(shí)行水生、旱生農(nóng)作物輪種的耕地。通常，水田是生產(chǎn)能力較高的耕地，具有供給農(nóng)產(chǎn)品、維持生物多樣性、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、旅游觀光等功能。在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化持續(xù)推進(jìn)的背景下，優(yōu)質(zhì)耕地資源占用不可避免，“占優(yōu)補(bǔ)劣、占水田補(bǔ)旱地”的情況時(shí)有發(fā)生，不僅造成耕地生產(chǎn)能力的下降，更加重了生態(tài)安全隱患[1-2]。特別是在耕地占補(bǔ)平衡政策的持續(xù)推進(jìn)下，耕地后備資源尤其是優(yōu)質(zhì)后備資源越來越缺乏，許多地方很難直接開墾補(bǔ)充同等質(zhì)量的耕地和水田，耕地少且質(zhì)量不高的情況較為突出[3-4]。2016年以來，國(guó)土資源部和廣東省國(guó)土資源廳先后印發(fā)《關(guān)于補(bǔ)足耕地?cái)?shù)量與提升耕地質(zhì)量相結(jié)合落實(shí)占補(bǔ)平衡的指導(dǎo)意見》(國(guó)土資規(guī)〔2016〕8號(hào))和《廣東省國(guó)土資源廳關(guān)于做好耕地提質(zhì)改造項(xiàng)目管理工作的通知》(粵國(guó)土資規(guī)字〔2017〕1號(hào))等文件，要求以補(bǔ)足耕地?cái)?shù)量和提質(zhì)改造耕地相結(jié)合的方式嚴(yán)格落實(shí)耕地占補(bǔ)平衡，切實(shí)做到占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)、占水田補(bǔ)水田。因此，科學(xué)設(shè)定“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目區(qū)是落實(shí)最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度的重大舉措，對(duì)確保耕地占補(bǔ)平衡數(shù)量質(zhì)量雙到位具有重要意義。

近年來，耕地提質(zhì)改造的相關(guān)研究已形成諸多成果，主要集中在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)潛力測(cè)算[5]、建設(shè)時(shí)序與區(qū)域劃定[6-7]、生態(tài)化設(shè)計(jì)[8]、戰(zhàn)略措施[9]等。此外，一些學(xué)者基于不同視角深入研究了耕地質(zhì)量。在耕地多功能方面，蔡運(yùn)龍[10]提出耕地具有生產(chǎn)、生態(tài)服務(wù)和社會(huì)保障功能；趙華甫等[11]將耕地功能歸納為生產(chǎn)、生態(tài)、景觀文化、旅游景觀、社會(huì)服務(wù)等。在耕地質(zhì)量要素方面，PIAO等[12]研究表明，華北平原土壤鹽分顯著下降；陳紅宇等[13]證實(shí)了耕地細(xì)碎化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間上具有較強(qiáng)的耦合相關(guān)性。在耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方面，張鳳榮等[14-17]深入研究了耕地質(zhì)量變化態(tài)勢(shì)、監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布控方法、保護(hù)機(jī)制等。這些研究極大地豐富了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)相關(guān)理論，并形成了比較完善的體系。但是，“旱改水”的針對(duì)性研究較少，主要集中在“旱改水”實(shí)施后對(duì)水稻[18]、地下水[19]以及生態(tài)環(huán)境[20]的影響，“旱改水”建設(shè)區(qū)域劃定、項(xiàng)目區(qū)選址等亟待解決。在嚴(yán)格落實(shí)耕地占補(bǔ)平衡的時(shí)代背景下，科學(xué)布局并實(shí)施“旱改水”項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)“占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)、占水田補(bǔ)水田”的重要措施?；诖?，本文首先分析遂溪縣“旱改水”項(xiàng)目的建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性，并運(yùn)用二者的耦合協(xié)調(diào)度來揭示“旱改水”建設(shè)的難易程度；在此基礎(chǔ)上，通過冷熱點(diǎn)方法分析“旱改水”建設(shè)耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)模式，快速識(shí)別“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目區(qū)，為“旱改水”建設(shè)區(qū)域劃定及項(xiàng)目區(qū)選址提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

遂溪縣位于廣東省西南部的雷州半島上，西臨北部灣，東臨湛江港灣，是著名的“魚米之鄉(xiāng)”、“中國(guó)第一甜縣”。遂溪縣耕地面積為99 806.73 hm2，其中旱地、水澆地和水田面積分別為71 033.08、3 914.35、24 859.3 hm2，旱地面積超過70%，“旱改水”空間較大。其中符合“旱改水”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的旱地46 195.15 hm2，主要分布在廣前公司、北坡鎮(zhèn)、遂城鎮(zhèn)、楊柑鎮(zhèn)和洋青鎮(zhèn)，占總面積的64.48%。數(shù)據(jù)主要來源于《2014年遂溪縣耕地質(zhì)量更新成果》、《2015年遂溪縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)》、《遂溪縣統(tǒng)計(jì)年鑒(2015年)》等。

1.2 研究方法

結(jié)合《廣東省土地整治墾造水田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》和《遂溪縣耕地質(zhì)量等別更新成果》等相關(guān)成果，按照水田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和遂溪縣耕地實(shí)際情況，分別建立遂溪縣“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并通過冷熱點(diǎn)分析確定“旱改水”項(xiàng)目區(qū)(圖1)。

第一步，建立“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重(表1)。根據(jù)《廣東省土地整治墾造水田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，應(yīng)選擇土壤肥沃無明顯障礙因素、田間灌排設(shè)施完善，灌排保障較高、與周圍水田集中連片達(dá)到一定規(guī)模的耕地，或者選擇部分水源充足的低坡低丘或山地，通過抽水(一級(jí)揚(yáng)程提水)，能滿足灌溉條件的補(bǔ)充耕地，經(jīng)地力培育、增加土壤養(yǎng)分，提高保水保肥能力，水旱輪作逐步改為水田。禁止在地形坡度大于10°、“十二五”期間建設(shè)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、水土流失易發(fā)區(qū)等生態(tài)脆弱區(qū)域、土壤改善后仍不適合種植水稻的區(qū)域建設(shè)“旱改水”項(xiàng)目。針對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)參考相關(guān)研究成果[4, 21-25]構(gòu)建了“旱改水”項(xiàng)目建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性指標(biāo)體系。其中，建設(shè)適宜性從生產(chǎn)利用角度衡量旱地是否適宜于改造成水田，具體包括自然稟賦和基礎(chǔ)設(shè)施2個(gè)方面。自然稟賦是“旱改水”建設(shè)的基礎(chǔ)，選取田面坡度、有效土層厚度等；基礎(chǔ)設(shè)施是衡量“旱改水”的基本條件，通過灌溉保證率和排水條件表征?？臻g穩(wěn)定性主要反映經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中耕地被非農(nóng)建設(shè)占用的潛在威脅和整治意愿，包括區(qū)位條件和其他條件2個(gè)方面。區(qū)位條件體現(xiàn)農(nóng)田的空間位置，通過與鎮(zhèn)區(qū)距離等表征；其他條件重點(diǎn)反映經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)耕地占用的可能性，采用耕地性質(zhì)和整治意愿2個(gè)指標(biāo)。

圖1 “旱改水”項(xiàng)目區(qū)選址流程圖Fig.1 Flow chart of project site selection

目標(biāo)層準(zhǔn)則層指標(biāo)層權(quán)重內(nèi)涵建設(shè)適宜性自然稟賦基礎(chǔ)設(shè)施田面坡度0.20指田面沿水流方向傾斜的角度,是對(duì)灌溉有很大影響的指標(biāo)有效土層厚度0.13表征植物生長(zhǎng)的實(shí)際土層厚度有機(jī)質(zhì)含量0.08表征單位體積土壤中含有的各種動(dòng)植物殘?bào)w與微生物及其分解合成的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量剖面構(gòu)型0.13表征土壤發(fā)生層或土壤層次的排列組合型式pH值0.06表征土壤固相處于平衡的土壤溶液中H+濃度連片度0.11表征田塊集中連片面積的大小,是影響農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要指標(biāo)灌溉保證率0.22表征旱地耕作區(qū)灌溉用水量在多年灌溉中能夠得到充分滿足年數(shù)的出現(xiàn)機(jī)率排水條件0.07表征旱地耕作區(qū)溝渠等設(shè)施排出區(qū)域內(nèi)匯水所用的時(shí)間空間穩(wěn)定性區(qū)位條件其他條件與鎮(zhèn)區(qū)距離0.19表征地塊與鎮(zhèn)區(qū)的遠(yuǎn)近與河道距離0.35表征地塊與河道的遠(yuǎn)近耕地性質(zhì)0.17表征土地利用總體規(guī)劃中對(duì)地塊的管控及被占用的可能性整治意愿0.29表征鎮(zhèn)政府對(duì)所在區(qū)域“旱改水”的積極程度

第二步，評(píng)價(jià)指標(biāo)量化處理。本研究涉及指標(biāo)較多，并且各指標(biāo)的屬性、效用不盡相同，對(duì)“旱改水”建設(shè)的影響方式及程度存在差異。因此，在指標(biāo)量化處理過程中，根據(jù)指標(biāo)屬性劃分為連續(xù)型、中間型和離散型。田面坡度、有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度、與鎮(zhèn)區(qū)距離、與河道距離、連片度等屬于連續(xù)型，超過某一臨界值其影響將越來越小；pH值等指標(biāo)屬于中間型，存在一個(gè)最優(yōu)區(qū)間；灌溉保證率、排水條件、剖面構(gòu)型、耕地性質(zhì)、整治意愿等屬于離散型。對(duì)于連續(xù)型指標(biāo)采用線性比例變換法進(jìn)行量化處理，而中間型和離散型指標(biāo)則采用閾值賦值法、經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行量化處理。依據(jù)GB/T 28407—2012《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》，結(jié)合《廣東省農(nóng)用地分等因素屬性分級(jí)確定的說明》及《廣東省農(nóng)用地分等參數(shù)》中各項(xiàng)分等因素的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定指標(biāo)各級(jí)別對(duì)應(yīng)分值(表2)。

指標(biāo)量化處理如下：①依據(jù)遂溪縣耕地質(zhì)量更新成果獲取各耕地圖斑的田面坡度、有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度、剖面構(gòu)型、pH值、灌溉保證率、排水條件等指標(biāo)屬性值。②與鎮(zhèn)區(qū)距離、與河道距離采用ArcGIS的Euclidean Distance等功能提取屬性數(shù)據(jù)計(jì)算。連片度采用緩沖區(qū)分析的方法判斷耕地是否連片，緩沖區(qū)距離為20 m，緩沖區(qū)相交的耕地視為連片，具體方法參見文獻(xiàn)[26]。③通過遂溪縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實(shí)際調(diào)研，發(fā)現(xiàn)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)國(guó)土所都有較大意愿將“旱改水”項(xiàng)目建設(shè)在已劃定的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)內(nèi)。究其原因：一是基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)內(nèi)旱地自然稟賦較好，適宜改造成水田；二是符合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃。據(jù)此確定耕地性質(zhì)各因素得分。④根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)調(diào)研情況和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展定位確定整治意愿。整治意愿非常積極的包括建新鎮(zhèn)、烏塘鎮(zhèn)和楊柑鎮(zhèn)；積極的包括遂城鎮(zhèn)、嶺北鎮(zhèn)、樂民鎮(zhèn)、城月鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)、北坡鎮(zhèn)；一般的包括洋青鎮(zhèn)、廣前公司、草潭鎮(zhèn)、江洪鎮(zhèn)、河頭鎮(zhèn)；不積極的包括黃略鎮(zhèn)和港門鎮(zhèn)。

第三步，采用綜合指數(shù)法計(jì)算“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性。其表達(dá)式為

(1)

(2)

式中Si——評(píng)價(jià)單元i的建設(shè)適宜性指數(shù)Fi——評(píng)價(jià)單元i的空間穩(wěn)定性指數(shù)Iij——評(píng)價(jià)單元i第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

Wj——第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

n——建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)

m——空間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)

第四步，“旱改水”建設(shè)難易程度識(shí)別。經(jīng)過上述步驟得到各耕地圖斑的建設(shè)適宜性指數(shù)和空間穩(wěn)定性指數(shù)，通過耦合度模型明確各耕地圖斑“旱改水”的難易程度，同時(shí)引入耦合協(xié)調(diào)度模型體現(xiàn)系統(tǒng)之間的協(xié)同，避免出現(xiàn)適宜性和穩(wěn)定性分值都較低，耦合度較高的情況，使得評(píng)價(jià)清晰、層次分明。耦合度和耦合協(xié)調(diào)度的計(jì)算公式為

(3)

Ti=αSi+βFi

(4)

(5)

式中Ci——評(píng)價(jià)單元i的耦合度，越大表示系統(tǒng)耦合程度越好，反之越差

k——子系統(tǒng)個(gè)數(shù)，取2

Ti——評(píng)價(jià)單元i的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)

α、β——待定系數(shù)，取α=β=0.5(建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性同等重要)

Di——評(píng)價(jià)單元i的耦合協(xié)調(diào)度

廖重斌[27]將耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果從簡(jiǎn)潔到詳細(xì)劃分為3個(gè)層次，共30種基本類型，對(duì)于“旱改水”建設(shè)難易程度判定而言太過復(fù)雜且不便于操作。因此本文依據(jù)廖重斌研究結(jié)果并結(jié)合《廣東省土地整治墾造水田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》重新制定了“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性的耦合協(xié)調(diào)類型判別標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表3 “旱改水”建設(shè)耦合協(xié)調(diào)類型判別標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Coupling coordination classification standard of reclaiming dryland soil into paddy soil construction

第五步，項(xiàng)目區(qū)域判定。第四步已經(jīng)得到各耕地圖斑開展“旱改水”建設(shè)的難易程度，但是“旱改水”建設(shè)以項(xiàng)目為載體實(shí)施，不能只研究單個(gè)地塊的建設(shè)難度，有必要在識(shí)別“旱改水”建設(shè)難易程度的基礎(chǔ)上，通過聚類分析將建設(shè)難度較小且相連地塊篩選出來劃定項(xiàng)目區(qū)。冷熱點(diǎn)分析工具是通過查看鄰近要素環(huán)境中的每一個(gè)要素，將高值要素(低值要素)且被其他同樣高值要素(低值要素)所包圍的區(qū)域標(biāo)為熱點(diǎn)(冷點(diǎn))，進(jìn)而得到高值或低值要素在空間上發(fā)生聚類的位置[28-29]。因此本文選取冷熱點(diǎn)分析方法，將“旱改水”耦合協(xié)調(diào)度圖層依次劃分為熱點(diǎn)、次熱點(diǎn)、過渡、次冷點(diǎn)和冷點(diǎn)5個(gè)區(qū)域(熱點(diǎn)區(qū)“旱改水”難度較小，冷點(diǎn)區(qū)難度較大)，進(jìn)一步明晰項(xiàng)目區(qū)選址。結(jié)合研究區(qū)調(diào)研情況在熱點(diǎn)和次熱點(diǎn)聚集區(qū)遴選“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目。

2 結(jié)果與分析

2.1 “旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

遂溪縣“旱改水”建設(shè)適宜性指數(shù)介于51.8～82.6之間，均值為67.2，該指數(shù)整體較高，但存在區(qū)域差異。運(yùn)用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將遂溪縣“旱改水”建設(shè)適宜性劃分為4級(jí)，分別為高適宜、中適宜、低適宜和不適宜。其中，高適宜區(qū)和中適宜區(qū)的耕地面積分別為13 416.61、24 038.14 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的29.04%和52.04%。由圖2a可知，高適宜區(qū)、中適宜區(qū)主要分布在遂溪縣西部沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)(草潭鎮(zhèn)、港門鎮(zhèn)、樂民鎮(zhèn)、江洪鎮(zhèn)和河頭鎮(zhèn))外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)。低適宜區(qū)和不適宜區(qū)面積較小，占總面積的18.92%，主要分布在沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)，洋青鎮(zhèn)、烏塘鎮(zhèn)、建新鎮(zhèn)和廣前公司也有零星分布。這些地塊靠近海邊、山地或丘陵區(qū)，田面坡度較大、灌溉設(shè)施缺乏、土壤養(yǎng)分較差，整體自然稟賦較差，建設(shè)適宜性較低。

圖2 “旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.2 Evaluation results of reclaiming dryland soil into paddy soil construction subsystems

遂溪縣“旱改水”空間穩(wěn)定性指數(shù)介于38～100之間，均值為69，分為高穩(wěn)定、中穩(wěn)定、低穩(wěn)定和不穩(wěn)定4個(gè)級(jí)別，其分布與建設(shè)適宜性存在較大差異。其中，高穩(wěn)定區(qū)面積最大，為23 155.56 hm2，中穩(wěn)定區(qū)和低穩(wěn)定區(qū)面積分別為11 212.40、10 319.34 hm2，不穩(wěn)定區(qū)面積最小，僅為1 507.85 hm2。由圖2b可知，低穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)集中在遂城鎮(zhèn)、洋青鎮(zhèn)等北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城月鎮(zhèn)南部，這些地塊距離鎮(zhèn)區(qū)較近且多屬于一般耕地，整治意愿較低，穩(wěn)定性偏低。

2.2 “旱改水”建設(shè)難易程度識(shí)別

根據(jù)“旱改水”建設(shè)適宜性、空間穩(wěn)定性的耦合協(xié)調(diào)度及其類型判別標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)“旱改水”建設(shè)難易程度劃分為容易改造地塊、重點(diǎn)改造地塊、較難改造地塊和不宜改造地塊。由圖3可知，遂溪縣“旱改水”難易程度整體呈現(xiàn)“北部易于南部、東部易于西部”的特征。其中，容易改造地塊和重點(diǎn)改造地塊占總面積的79.17%，說明遂溪縣“旱改水”基礎(chǔ)較好，可操作空間較大。

圖3 “旱改水”建設(shè)難易程度劃分Fig.3 Difficulty in construction of reclaiming dryland soil into paddy soil

容易改造地塊面積為18 958.66 hm2，占總面積的41.04%，主要分布在北坡鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)、楊柑鎮(zhèn)和廣前公司等，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有分布，是“旱改水”建設(shè)的主要區(qū)域。該類地塊耕地自然稟賦較好、基礎(chǔ)設(shè)施完備，耕地集中連片度高，并且與城鎮(zhèn)、交通干線有一定距離，建設(shè)占用的可能性較小，耕地利用水平較高，旱地改造成水田難度較小。

重點(diǎn)改造地塊面積為17 611.99 hm2，占總面積的38.13%，主要分布在廣前公司、嶺北鎮(zhèn)、遂城鎮(zhèn)和北坡鎮(zhèn)等。該類耕地集中連片度較高，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較完善，但由于土壤肥力稍低、田面有起伏等因素，區(qū)域“旱改水”難度稍高。針對(duì)該區(qū)域特點(diǎn)，重點(diǎn)做好土壤修復(fù)與改良，以土地整治項(xiàng)目為依托，建設(shè)一批“田面平整、基礎(chǔ)設(shè)施完備、景觀生態(tài)良好”的優(yōu)質(zhì)水田。

較難改造地塊面積為7 496.42 hm2，占總面積的16.22%，主要分布在洋青鎮(zhèn)、港門鎮(zhèn)、遂城鎮(zhèn)和黃略鎮(zhèn)等。該類地塊耕地靠近城鎮(zhèn)、公路等，受經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展影響較大，并且耕地自然稟賦較差、集中連片度不高，建設(shè)難度較大。

不宜改造地塊面積為2 128.08 hm2，占總面積的4.61%，主要分布在河頭鎮(zhèn)、港門鎮(zhèn)和城月鎮(zhèn)南部等。該類地塊耕地自然稟賦較差，加之基礎(chǔ)設(shè)施不完善，整治意愿也較低，當(dāng)前不適宜建設(shè)“旱改水”項(xiàng)目。

2.3 “旱改水”建設(shè)項(xiàng)目區(qū)遴選

“旱改水”建設(shè)以項(xiàng)目為載體實(shí)施，在“旱改水”難易程度識(shí)別的基礎(chǔ)上，基于ArcGIS冷熱點(diǎn)分析法分析“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性的耦合協(xié)調(diào)度在空間上的關(guān)聯(lián)特征，得到“旱改水”建設(shè)區(qū)域空間關(guān)聯(lián)集聚圖。由圖4可知，遂溪縣“旱改水”建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性耦合協(xié)調(diào)度的熱點(diǎn)區(qū)聚類值介于2.57～15.36之間，主要分布在楊柑鎮(zhèn)、北坡鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)和廣前公司等中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)；次熱點(diǎn)區(qū)聚類值介于1.96～2.57之間，主要分布在熱點(diǎn)區(qū)的周圍。根據(jù)冷熱點(diǎn)分析，“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)該主要布局在楊柑鎮(zhèn)、北坡鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)、嶺北鎮(zhèn)、建新鎮(zhèn)、烏塘鎮(zhèn)和城月鎮(zhèn)北部。廣前公司雖然處于熱點(diǎn)范圍內(nèi)，但是該公司屬于制糖企業(yè)，每年需要執(zhí)行湛江市農(nóng)墾局下達(dá)的甘蔗種植配額，因此廣前公司需要保留旱地種植甘蔗，不宜作為“旱改水”重點(diǎn)區(qū)域。同時(shí)，應(yīng)該注意到冷熱點(diǎn)分析是聚類分析的一種，不排除熱點(diǎn)區(qū)內(nèi)會(huì)有零星旱地不適宜改造成水田，同理冷點(diǎn)區(qū)也會(huì)有小部分旱地適宜“旱改水”建設(shè)。

圖4 “旱改水”建設(shè)區(qū)域空間關(guān)聯(lián)集聚及項(xiàng)目區(qū)遴選Fig.4 Dryland soil reclaiming into paddy soil construction area spatial association and project site selection

結(jié)合實(shí)地調(diào)研，確定了遂溪縣耕地“旱改水”范圍為921.69 hm2，主要分布在楊柑鎮(zhèn)、城月鎮(zhèn)、北坡鎮(zhèn)等10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)各地塊“旱改水”難易程度將遂溪縣劃分為近期建設(shè)區(qū)(“十三五”期間)和中遠(yuǎn)期建設(shè)區(qū)，詳見圖4和表4。“旱改水”建設(shè)區(qū)域內(nèi)旱地一般都符合以下一點(diǎn)或幾點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)：①屬于基本農(nóng)田或基本農(nóng)田整備區(qū)里的旱地。②與周圍水田相鄰的旱地。③水源充足經(jīng)過工程措施可以滿足水稻生長(zhǎng)的旱地。④部分水源充足低坡、低丘或山地，通過抽水工程，能滿足灌溉條件的旱地。近期建設(shè)區(qū)總面積約462.75 hm2，主要分布在楊柑鎮(zhèn)(龍眼村、老陸村、蘇屋村交界處)、城月鎮(zhèn)(石塘村)、建新鎮(zhèn)(那仙村)、界炮鎮(zhèn)(山內(nèi)村)和烏塘鎮(zhèn)(湛川村)。中遠(yuǎn)期建設(shè)區(qū)總面積約458.94 hm2，主要分布在遂城鎮(zhèn)、烏塘鎮(zhèn)、北坡鎮(zhèn)、草潭鎮(zhèn)、嶺北鎮(zhèn)、城月鎮(zhèn)、廣前公司、界炮鎮(zhèn)、楊柑鎮(zhèn)等。

表4 “旱改水”建設(shè)項(xiàng)目區(qū)Tab.4 Dryland soil reclaiming into paddy soil construction project region hm2

3 討論

以目標(biāo)為導(dǎo)向，根據(jù)中央和地方積極推進(jìn)“旱改水”建設(shè)的要求與內(nèi)涵，從建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性兩個(gè)層面構(gòu)建指標(biāo)體系，并結(jié)合實(shí)地調(diào)研最終確定項(xiàng)目區(qū)。經(jīng)遂溪縣國(guó)土局討論和再調(diào)研，目前已經(jīng)計(jì)劃將城月鎮(zhèn)石塘村列為“十三五”期間的第一個(gè)“旱改水”項(xiàng)目。由此可見，本研究構(gòu)建的“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目遴選方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性。雖然該方法已經(jīng)運(yùn)用到實(shí)際工作中，但是仍有待于進(jìn)一步改進(jìn)完善：①遂溪縣部分地區(qū)存在旱地租金高于水田的現(xiàn)象，導(dǎo)致農(nóng)民不愿意將旱地改成水田。由于涉及17 746個(gè)耕地圖斑，很難全面統(tǒng)計(jì)每個(gè)圖斑的農(nóng)民意愿，因此沒有體現(xiàn)在指標(biāo)體系中，現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的整治意愿主要反映的是政府意愿，今后調(diào)研應(yīng)逐步深入，完善相關(guān)信息。②空間穩(wěn)定性既包括建設(shè)占用的風(fēng)險(xiǎn)，也包括了水土流失易發(fā)區(qū)等生態(tài)脆弱區(qū)域發(fā)生自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，由于數(shù)據(jù)獲取難，并且該地區(qū)易受臺(tái)風(fēng)侵襲，很難在縣域尺度區(qū)分各地塊的差異，因此空間穩(wěn)定性中忽略了自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，但是在南方丘陵等水土流失多發(fā)地區(qū)，“旱改水”建設(shè)應(yīng)該充分考慮水土流失風(fēng)險(xiǎn)以及其他自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)所帶來的隱患。③“旱改水”項(xiàng)目遴選方法只是篩選出適合提質(zhì)改造成水田的旱地，改造成水田后產(chǎn)量需要經(jīng)過若干年的管護(hù)才能達(dá)到最佳。有研究表明[30]，隨著水田種植年限的增加，犁底層厚度和深度不斷的增加，可以使水田逐漸達(dá)到高產(chǎn)田。因此后期管護(hù)尤為重要，要使物盡其用不僅要“選”好更要“管”好。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)“旱改水”項(xiàng)目建設(shè)的內(nèi)涵和目標(biāo)，從建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性2個(gè)層面構(gòu)建指標(biāo)體系，并以耦合協(xié)調(diào)度模型統(tǒng)籌建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性，從而明確“旱改水”建設(shè)區(qū)域，解決“旱改水”項(xiàng)目“建在哪兒”這一關(guān)鍵問題，為“旱改水”建設(shè)項(xiàng)目的遴選布局提供方法借鑒。

(2)遂溪縣“旱改水”建設(shè)適宜性指數(shù)介于51.8～82.6之間，該指數(shù)整體較高，但區(qū)域差異明顯，其中北坡鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)、城月鎮(zhèn)和廣前公司等耕地的建設(shè)適宜性較好?？臻g穩(wěn)定性與適宜性存在較大差異，穩(wěn)定性較低的區(qū)域主要集中在鎮(zhèn)區(qū)周圍且多屬于一般耕地，整治意愿較低，穩(wěn)定性偏低。

(3)通過耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算方法及類型判別標(biāo)準(zhǔn)，將遂溪縣“旱改水”建設(shè)難易程度劃分為4類。其中，容易改造地塊面積為18 958.66 hm2，主要分布在北坡鎮(zhèn)、界炮鎮(zhèn)、楊柑鎮(zhèn)和廣前公司等，是建設(shè)“旱改水”項(xiàng)目的主要區(qū)域，該區(qū)域中大多地塊自然稟賦較好，且與周圍已有水田集中連片，可以達(dá)到一定建設(shè)規(guī)模；重點(diǎn)改造地塊面積為17 611.99 hm2，該區(qū)域大部分是水源充足的旱地，經(jīng)過工程和生物措施，能滿足水稻等農(nóng)作物正常生長(zhǎng)；較難改造地塊和不宜改造地塊面積為7 496.42、2 128.08 hm2，這兩個(gè)區(qū)域主要受限于灌溉水源無法保障、土壤改善后仍不適合種植水稻等因素，不宜建設(shè)旱改水項(xiàng)目。

(4)基于冷熱點(diǎn)分析，確定了“旱改水”項(xiàng)目建設(shè)熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)等5個(gè)區(qū)域，并結(jié)合實(shí)地調(diào)研最終確定了遂溪縣“十三五”期間“旱改水”建設(shè)區(qū)總面積462.75 hm2，主要分布在楊柑鎮(zhèn)(龍眼村、老陸村、蘇屋村交界處)、城月鎮(zhèn)(石塘村)、建新鎮(zhèn)(那仙村)、界炮鎮(zhèn)(山內(nèi)村)和烏塘鎮(zhèn)(湛川村)。

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