杜素嬌，夏敏峰，湯江龍

(1.東華理工大學(xué)，330013，南昌；2.江西省自然資源廳國(guó)土資源勘測(cè)規(guī)劃院，330025，南昌)

0 引言

“農(nóng)，天下之本也。”中國(guó)的農(nóng)耕文明輝煌燦爛，稻作歷史約有7 000年，糧食安全是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定、國(guó)家自立的基礎(chǔ)，是事關(guān)國(guó)計(jì)民生的大事。然而，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)的耕地資源不斷減少，再加上自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，國(guó)際形勢(shì)瞬息萬(wàn)變，糧食安全警鐘長(zhǎng)鳴。永久基本農(nóng)田是耕地中的精華，劃定和保護(hù)永久基本農(nóng)田，是國(guó)家長(zhǎng)治久安的基礎(chǔ)。在有限的資源環(huán)境中，要做到既支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展又保障糧食安全，首先要做的就是摸清耕地資源環(huán)境的本底容量。按照自然資源部辦公廳2020年1月出臺(tái)的《資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指南(試行)》(自然資辦函【2020年】127號(hào))，通過(guò)耕地資源承載能力與種植業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)，認(rèn)識(shí)耕地資源環(huán)境稟賦特點(diǎn)，找出其優(yōu)勢(shì)與短板，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向下耕地資源環(huán)境承載能力和種植業(yè)生產(chǎn)適宜程度，為統(tǒng)籌優(yōu)化永久基本農(nóng)田布局提供基礎(chǔ)支撐。

基本農(nóng)田劃定從1988年開(kāi)始起步，30多年來(lái)，永久基本農(nóng)田的相關(guān)研究不斷豐富和全面，最近一輪永久基本農(nóng)田劃定于2018年結(jié)束，全國(guó)劃定了1.033 333億hm2永久基本農(nóng)田。近年來(lái)，僅從永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化角度來(lái)看，學(xué)術(shù)研究也非常豐富，例如基于農(nóng)用地利用等別[1-2]、適宜性與生產(chǎn)潛力綜合評(píng)價(jià)[3]、土壤生態(tài)環(huán)境[4]、生物多樣性[5]等方面構(gòu)建指標(biāo)體系，研究劃定永久基本農(nóng)田的方法?；蚴遣捎酶鼐C合質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)合LESA方法[6-7]、空間聚類法[8]、逼近理想點(diǎn)法[9]，對(duì)永久基本農(nóng)田進(jìn)行空間布局。為了提高預(yù)測(cè)的科學(xué)性，學(xué)者們引入了LANDSCAPE模型、Logistic-CA模型、ANN-CA模型，基于此來(lái)綜合考慮永久基本農(nóng)田劃定與城市擴(kuò)張的沖突[10-12]，經(jīng)過(guò)眾多的實(shí)踐研究，越來(lái)越多的學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到單一考慮永久基本農(nóng)田布局已經(jīng)不能滿足劃定要求了，于是，在國(guó)土空間規(guī)劃的背景下，統(tǒng)籌生態(tài)紅線、永久基本農(nóng)田和城市開(kāi)發(fā)邊界成為研究的重點(diǎn)[13-16]。這些永久基本農(nóng)田的研究大多是只基于理論研究的，很難在實(shí)際工作中得以執(zhí)行，可操作性較差。而“雙評(píng)價(jià)”的研究目前也重點(diǎn)在于方法及體系的建立[17]，或者對(duì)土地資源[18-19]、城市開(kāi)發(fā)邊界[20-21]、生態(tài)紅線[22]的運(yùn)用思考，及對(duì)統(tǒng)籌三區(qū)三線[23]的建議，均是在省市級(jí)層面的評(píng)價(jià)，針對(duì)縣級(jí)永久基本農(nóng)田卻鮮有研究。在國(guó)土空間規(guī)劃編制工作全面開(kāi)展，永久基本農(nóng)田亟需整改優(yōu)化的背景下，研究切實(shí)可操作的方案是迫切需要的。

本文以江西省浮梁縣為研究區(qū)，旨在探討從永久基本農(nóng)田劃定的角度，基于指南的要求，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，來(lái)選取相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，對(duì)區(qū)域的耕地資源環(huán)境承載能力和種植業(yè)生產(chǎn)適宜情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，作為今后優(yōu)化永久基本農(nóng)田的空間約束與指引，計(jì)算出可劃定永久基本農(nóng)田的上限，提出只有在此范圍內(nèi)劃定永久基本農(nóng)田，才能做到最大限度地保護(hù)優(yōu)質(zhì)耕地、保障糧食安全。

1 研究區(qū)域概況、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與研究思路

1.1 研究區(qū)域概況

江西省景德鎮(zhèn)市浮梁縣地處江西省東北部，位于東經(jīng)E117°01′～117°42′，北緯N29°09′～29°56′。土地總面積為2 851.57 km2，東西寬約66 km，南北長(zhǎng)約87 km。東接婺源縣和安徽省休寧縣；南鄰樂(lè)平市與昌江區(qū)；西毗鄱陽(yáng)縣；北抵安徽省東至縣與祁門(mén)縣。浮梁縣以中低山和丘陵為主，東、西、北三面為山地，是典型的低山丘陵地區(qū)，耕地資源緊缺。浮梁縣全縣轄10個(gè)鎮(zhèn)、7個(gè)鄉(xiāng)、1個(gè)工業(yè)園區(qū)。2017年浮梁縣劃定永久基本農(nóng)田時(shí)，按照部、省統(tǒng)一規(guī)定，以2014年土地利用現(xiàn)狀為基數(shù)，耕地面積25 091.16 hm2，劃定永久基本農(nóng)田17 868.30 hm2，永久基本農(nóng)田保護(hù)率為71.21%。

1.2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

在部發(fā)指南的基礎(chǔ)上，考慮到浮梁縣為丘陵山地地區(qū)，本研究進(jìn)一步細(xì)化規(guī)則，計(jì)算精度采用15 m×15 m柵格，統(tǒng)一采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)，高斯-克呂格投影，1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。為增加本研究的科學(xué)性，本文以第3次國(guó)土調(diào)查階段性成果為底圖開(kāi)展后續(xù)評(píng)價(jià)研究。

1.3 技術(shù)流程

第1步：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集整理?！半p評(píng)價(jià)”工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及眾多部門(mén)、行業(yè)，免不了出現(xiàn)資料不全、數(shù)據(jù)缺失的情況，這就需要通過(guò)部門(mén)調(diào)取、座談了解、補(bǔ)充調(diào)研、專家咨詢、網(wǎng)站下載、甚至專業(yè)機(jī)構(gòu)購(gòu)買(mǎi)等多種方式獲取數(shù)據(jù)。同時(shí)，根據(jù)評(píng)價(jià)需要，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一至工作底圖上來(lái)。

第2步：耕地資源承載能力評(píng)價(jià)。從土地資源角度選取水域、坡度、土壤類型、土壤污染物、積溫等因素構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算可承載的耕地規(guī)模；再?gòu)乃Y源角度選取區(qū)域用水總量、農(nóng)業(yè)用水合理占比、灌溉定額等方面計(jì)算可承載的耕地規(guī)模；按照短板原理，取土地資源與水資源約束條件下的最小值作為可承載的最大規(guī)模。

第3步：種植業(yè)適宜性評(píng)價(jià)。主要從土地資源、水資源、氣候、環(huán)境、災(zāi)害、集中連片度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)五次集成，最終確定種植業(yè)適宜性空間布局，分為適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、不適宜區(qū)。

第4步：綜合分析。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 耕地承載能力評(píng)價(jià)

2.1.1 土地資源約束下的耕地承載規(guī)模 根據(jù)DEM得到坡度數(shù)據(jù)，取坡度小于25°，土壤粉砂含量較低、積溫至少能滿足一年一熟(≥4 000 ℃)、土壤污染物含量小于風(fēng)險(xiǎn)管控值區(qū)域，統(tǒng)計(jì)幾者重疊區(qū)域面積(即取分值為1的部分進(jìn)行重疊分析)，作為土地資源約束下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大規(guī)模。鵝湖鎮(zhèn)面積最大，湘湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)次之，總規(guī)模為61 358.75 hm2，見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表

2.1.2 水資源約束下的耕地承載規(guī)模

1)灌溉可用水量。根據(jù)《景德鎮(zhèn)市水資源管理“三條紅線”暨水資源保護(hù)工程(2011—2015年)實(shí)施方案》確定浮梁縣用水總量控制指標(biāo)1.86 億m3，按照歷年用水情況，設(shè)定浮梁縣農(nóng)業(yè)用水合理比(k農(nóng))為46%，得出灌溉可用水量(W農(nóng))0.855 6 億m3。

2)農(nóng)田灌溉定額。參照《江西省農(nóng)業(yè)灌溉用水定額地方標(biāo)準(zhǔn)(DB36/T—2017)》，取贛北區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水定額，浮梁縣水田以代表性作物——水稻的灌溉定額24.47 m3/hm2、旱地以代表性作物——油菜的灌溉定額6.33 m3/hm2為基礎(chǔ)，確定浮梁縣農(nóng)田綜合灌溉定額(N定額)為20.13 m3/hm2。

3)可承載灌溉面積。以浮梁縣灌溉可用水量和農(nóng)田灌溉定額的比值來(lái)確定可承載灌溉面積(M灌溉=W農(nóng)/N定額)為18 886.87 hm2。

4)雨養(yǎng)耕地面積。雨養(yǎng)耕地面積為有效降水能夠滿足主要作物耗水量的地塊面積，根據(jù)浮梁縣內(nèi)水稻和油菜生長(zhǎng)期內(nèi)降水量、降水過(guò)程與需水過(guò)程的一致性，并參考浮梁縣農(nóng)業(yè)部門(mén)的數(shù)據(jù)，浮梁縣雨養(yǎng)耕地面積6 133.33 hm2。

綜上，浮梁縣在水資源約束條件下的可承載耕地規(guī)模為可承載的灌溉面積和單純以天然降水為水源的雨養(yǎng)耕地面積之和，面積25 020.20 hm2，見(jiàn)表2。

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地最大承載規(guī)模/hm2

2.1.3 耕地承載力集成評(píng)價(jià) 按照短板原理，取土地資源與水資源約束條件下的最小值作為浮梁縣可承載的最大規(guī)模，即25 020.20 hm2。

2.2 種植業(yè)適宜性評(píng)價(jià)

2.2.1 單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)確定 按照部、省對(duì)于永久基本農(nóng)田劃定的相關(guān)要求，結(jié)合浮梁縣實(shí)際，選取了耕作條件、供水條件、光熱條件、土壤污染、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和地塊連片度等6個(gè)要素作為種植業(yè)適宜性評(píng)價(jià)的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1)土地資源(耕作條件)。運(yùn)用DEM數(shù)據(jù)，生成坡度分級(jí)圖，分級(jí)閾值為≤2°平地、2°～6°平坡地、6°～15°緩坡地、15°～25°緩陡坡地、>25°陡坡地；將坡度與土壤質(zhì)地(分為粘土、壤土、礫質(zhì)土等)相結(jié)合，共分為高、較高、中等、較低、低5個(gè)層次，見(jiàn)圖1。

圖1 坡度評(píng)價(jià)圖

2)水資源(供水條件)。基于浮梁縣及周邊區(qū)域氣象站點(diǎn)的降水量數(shù)據(jù)，通過(guò)空間插值得到格網(wǎng)尺度的多年平均降水量分布圖，降水量按照≥1 200 mm、800～1 200 mm、400～800 mm、200～400 mm、<200 mm對(duì)應(yīng)很濕潤(rùn)、濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱、干旱5個(gè)層次，見(jiàn)圖2。

圖2 降水量評(píng)價(jià)圖

3)氣候(光熱條件)。主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)各氣象臺(tái)站多年日平均氣溫≥0 ℃活動(dòng)積溫，通過(guò)空間插值后，根據(jù)海拔進(jìn)行校正，得到活動(dòng)積溫圖層，按≥7 600°、580°～7 600°、4 000°～5 800°、1 500°～ 4 000°、<1 500°，結(jié)合浮梁縣的耕作制度，劃分為好、較好、一般、較差、差5個(gè)等級(jí)，生成活動(dòng)積溫評(píng)價(jià)圖，反映光照、熱量等自然氣候條件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是種植業(yè)生產(chǎn)的支撐水平，見(jiàn)圖3。

圖3 積溫評(píng)價(jià)圖

4)環(huán)境(土壤污染)。采用土壤污染狀況普查結(jié)果，進(jìn)行各點(diǎn)位主要污染物含量分析，通過(guò)空間插值將土壤分為優(yōu)先保護(hù)類、安全利用類和嚴(yán)格管控類(圖4)，并相應(yīng)將土壤環(huán)境容量劃分為高、中、底3個(gè)級(jí)別，生成土壤污染評(píng)價(jià)圖，見(jiàn)圖5。

圖4 土壤類型評(píng)價(jià)圖

圖5 土地污染評(píng)價(jià)圖

5)災(zāi)害(氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn))。按照評(píng)價(jià)區(qū)的實(shí)際，研究選取了雨澇、干旱、高溫、低溫4個(gè)單項(xiàng)災(zāi)害指標(biāo)，根據(jù)浮梁縣氣象災(zāi)情普查數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)單項(xiàng)氣象災(zāi)害指標(biāo)每年發(fā)生的情況，統(tǒng)計(jì)發(fā)生頻率，采用區(qū)域綜合分析法，得到種植業(yè)生產(chǎn)指向的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，見(jiàn)圖6。

圖6 氣象災(zāi)害發(fā)生頻率評(píng)價(jià)圖

6)集中連片度。按照浮梁縣的山地丘陵地形特征，采用30 m的聚合距離進(jìn)行聚合操作，把參考閾值設(shè)定為<80 m、80～150 m、150～250m、250～400 m、≥400 m，分別對(duì)應(yīng)低、較低、一般、較高、高5個(gè)層次。

2.2.2 集成評(píng)價(jià)

第1次集成：按照如下公式和判別矩陣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行第1次集成。

[第1次集成結(jié)果]=f([農(nóng)業(yè)耕作條件]，[農(nóng)業(yè)供水條件])

(1)

表3 種植業(yè)適宜性評(píng)價(jià)第一次集成參考判別矩陣

第2次集成：在第一步的基礎(chǔ)上，結(jié)合光熱條件進(jìn)行第2次集成。

[第2次集成結(jié)果]=f([水土資源基礎(chǔ)]，[光熱條件])

(2)

第3、第4次集成：在第2次集成的基礎(chǔ)上，對(duì)于土壤環(huán)境容量評(píng)價(jià)結(jié)果為最低值的，將初步評(píng)價(jià)結(jié)果下降2個(gè)級(jí)別；氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性高的地區(qū)，將初步評(píng)價(jià)結(jié)果由適宜下降為較適宜。

表4 種植業(yè)適宜性評(píng)價(jià)第二次集成參考判別矩陣

第5次集成：對(duì)上步評(píng)價(jià)結(jié)果為適宜和較適宜等級(jí)的圖斑進(jìn)行聚合操作，作為適宜和較適宜等級(jí)的連片度評(píng)價(jià)結(jié)果；對(duì)一般適宜及以上等級(jí)圖斑進(jìn)行聚合操作，作為一般適宜級(jí)的連片度評(píng)價(jià)結(jié)果；對(duì)初判結(jié)果為較不適宜和不適宜等級(jí)的圖斑，不進(jìn)行該項(xiàng)修正。

根據(jù)5次集成的評(píng)價(jià)結(jié)果，按照種植業(yè)適宜性等級(jí)分區(qū)參考判別矩陣，確定種植業(yè)適宜性等級(jí)?？紤]到永久基本農(nóng)田劃定要求，將建設(shè)用地與生態(tài)極重要極敏感區(qū)直接作為不適宜區(qū)處理，通過(guò)采用arcgis軟件，劃分種植業(yè)適宜性等別為適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜區(qū)，見(jiàn)表5、圖7。

表5 種植業(yè)適宜性等級(jí)分區(qū)參考判別矩陣

圖7 種植業(yè)生產(chǎn)適宜性分布圖

3 結(jié)論與討論

1)從耕地承載規(guī)模來(lái)看，浮梁縣可承載耕地面積25 020.2 hm2，大于現(xiàn)狀耕地面積，承載能力較大的主要是鵝湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、湘湖鎮(zhèn)等。從耕地適宜性評(píng)價(jià)來(lái)看，適宜區(qū)面積23 573.64 hm2，一般適宜區(qū)3 761.09 hm2，不適宜區(qū)257 822.17 hm2。其中適宜區(qū)主要集中在鵝湖鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、湘湖鎮(zhèn)等，一般適宜區(qū)分布在瑤里鎮(zhèn)、蛟潭鎮(zhèn)、經(jīng)公橋鎮(zhèn)，不適宜區(qū)均有分布，見(jiàn)表6。

表6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)適宜等級(jí)表/hm2

2)浮梁縣現(xiàn)有耕地大都位于耕地適宜區(qū)，占比達(dá)92.31%，現(xiàn)有永久基本農(nóng)田也絕大部分位于耕地適宜區(qū)，占比91.02%。

3)永久基本農(nóng)田的布局優(yōu)化是一個(gè)綜合系統(tǒng)工程，需要考慮多方面因素，例如城市開(kāi)發(fā)邊界、生態(tài)紅線、重大建設(shè)項(xiàng)目選址等，通過(guò)評(píng)價(jià)得到耕地承載能力上限與耕地適宜性上限，并未對(duì)永久基本農(nóng)田布局進(jìn)行優(yōu)化，但在此區(qū)間內(nèi)指導(dǎo)今后永久基本農(nóng)田布局優(yōu)化，可以有效避免將不符合劃定要求的地塊納入，是合理可行的。

4)本次評(píng)價(jià)的指標(biāo)是基于符合永久基本農(nóng)田劃入要求的角度選取的，但沒(méi)有選取生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，直接使用了省市確定的生態(tài)極重要極敏感區(qū)范圍，可能會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的精度。

5)城鎮(zhèn)發(fā)展空間與農(nóng)業(yè)發(fā)展空間永久存在著一定程度的沖突，優(yōu)質(zhì)的耕地往往都位于城邊、路邊與村邊，是最適宜生產(chǎn)建設(shè)，最容易侵占的地方。因此，地方政府權(quán)衡兩者之間的博弈才是影響國(guó)土空間分布的關(guān)鍵。