李莉 趙明 王平

摘要：隨著城鎮(zhèn)化進程的快速發(fā)展，耕地面臨日益嚴重的質(zhì)量和數(shù)量安全問題，探索耕地質(zhì)量評價方法及其在城市開發(fā)邊界劃定中的應用研究，對于耕地保護具有重要意義。采用灰色關聯(lián)分析法和層次分析法篩選耕地質(zhì)量定級因子并確定權重，得出耕地質(zhì)量級別指數(shù)，結(jié)合規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間布局進行疊加分析，探索可占用耕地與城市開發(fā)邊界識別路徑，并以江寧區(qū)為例進行驗證。結(jié)果表明，江寧區(qū)秦淮河圩區(qū)、沿江圩區(qū)耕地質(zhì)量級別較高，南部和北部的丘陵區(qū)耕地質(zhì)量級別較低。東山街道、秣陵街道規(guī)劃城鎮(zhèn)用地和耕地質(zhì)量空間匹配較好，可占用耕地和開發(fā)邊界范圍較大。湖熟街道、橫溪街道的資源環(huán)境承載潛力相對較小，土地規(guī)劃調(diào)整可能核減的耕地較少，城市開發(fā)邊界后退距離較大。耕地質(zhì)量定級-耕地質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合分析-可占用耕地選擇與邊界框定的方法，可以為城市開發(fā)邊界劃定提供參考，但城市用地需求和耕地可占用規(guī)模確定是有待深入研究的問題。

關鍵詞：耕地質(zhì)量;定級;城市開發(fā)邊界;南京市江寧區(qū)

中圖分類號： F301.21文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）02-0174-06

收稿日期：2019-09-17

基金項目：江蘇省土地開發(fā)整理中心科技項目（編號：2017001）。

作者簡介：李莉（ 1974—），女，遼寧朝陽人，碩士，高級工程師，主要從事土地評價研究。E-mail：457113312@qq.com。

耕地資源是人類賴以生存的最基本的資源，同時具有不可替代的生產(chǎn)和生態(tài)功能[1]。在我國人多地少的基本國情下，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)建設用地的持續(xù)擴張使得耕地總量持續(xù)減少和建設用地粗放利用等問題陸續(xù)顯露出來[2-4]。新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）就有著重強調(diào)“土地城鎮(zhèn)化過快”的問題[5]，提出城鎮(zhèn)化發(fā)展要兼顧建設用地集約利用和耕地保護2個方面。

與此同時，還有一個必須正視的現(xiàn)實挑戰(zhàn)，那就是目前我國一些城市規(guī)劃建設用地與優(yōu)質(zhì)耕地重疊，大中城市周邊有不少優(yōu)質(zhì)耕地未劃為永久基本農(nóng)田，城市發(fā)展占用優(yōu)質(zhì)耕地的現(xiàn)象比較突出[6]。黨的十九大對耕地保護工作提出了“四個新要求”：確保國家糧食安全，要求耕地保護更嚴格更扎實;推進生態(tài)文明建設，要求耕地保護更綠色更可持續(xù);深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，要求土地資源供給更科學更精準;完善資源環(huán)境監(jiān)管體制，要求耕地保護更有力更有效。

《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》提出“推動有條件地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展總體規(guī)劃、城市規(guī)劃和土地利用規(guī)劃等‘多規(guī)合一”。2017年1月，國務院印發(fā)的《全國國土規(guī)劃綱要（2016—2030）》要求，堅持國土開發(fā)與資源環(huán)境承載力相匹配、人口資源環(huán)境相均衡，根據(jù)資源稟賦、生態(tài)條件和環(huán)境容量，明晰國土開發(fā)的限制性和適宜性，劃定城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)3類空間開發(fā)管制界限，科學確定國土開發(fā)利用的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局和時序。解決“多規(guī)合一”矛盾的關鍵在于社會經(jīng)濟發(fā)展目標下“多規(guī)”間的協(xié)調(diào)機制以及“多規(guī)沖突矛盾”協(xié)調(diào)的系統(tǒng)平臺和協(xié)調(diào)路徑的構(gòu)建，而城市開發(fā)邊界劃定可作為“多規(guī)合一”的技術協(xié)調(diào)基礎[7-8]，以優(yōu)質(zhì)耕地保護和重要生態(tài)區(qū)域保護作為城市空間擴張的空間約束性條件成為學術界共識[9-11]。國內(nèi)外學者主要采用CLUE-S模型[12]、MCE-CA模型[13-14]、資源環(huán)境承載力法[15-16]等方法從生態(tài)約束、生態(tài)敏感性角度對城市開發(fā)邊界的劃定進行探索，而耕地質(zhì)量定級評價及其在城市開發(fā)邊界劃定中的應用探討相對較少。

因此，本研究在耕地質(zhì)量定級評價的基礎上，結(jié)合耕地質(zhì)量空間分布與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地布局的空間沖突異質(zhì)分析，探索統(tǒng)籌城市發(fā)展空間需求與耕地質(zhì)量保護協(xié)調(diào)機制的城市開發(fā)邊界劃定方法，并以南京市江寧區(qū)為案例進行實證，以期為耕地保護和“多規(guī)合一”的深入開展提供科學支撐。

1研究方法及數(shù)據(jù)來源

1.1研究方法

1.1.1耕地質(zhì)量定級評價本次耕地質(zhì)量定級評價指標體系主要參考《農(nóng)用地定級規(guī)程》（GB/T 28405—2012），并結(jié)合江寧區(qū)具體情況，采用灰色關聯(lián)分析法計算各預選指標的灰色關聯(lián)系數(shù)[17]，運用關聯(lián)系數(shù)累計貢獻率大于90%的前k個指標代替預選指標建立耕地質(zhì)量定級評價指標體系。綜合層次分析法和專家調(diào)查法，獲取評價指標權重，加權求和獲取各評價單元耕地質(zhì)量定級指數(shù)，通過SPSS統(tǒng)計軟件，采用最短距離法對評價單元進行聚類分析[18]，對江寧區(qū)耕地質(zhì)量劃分級別。

1.1.2耕地質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合運用ArcGIS空間分析對耕地質(zhì)量級別分布與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地分布進行空間疊加分析，揭示耕地質(zhì)量級別與規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地布局的空間匹配結(jié)構(gòu)，明確規(guī)劃城鎮(zhèn)用地與現(xiàn)狀耕地沖突格局，研究沖突區(qū)域內(nèi)的耕地質(zhì)量分布特征。

1.1.3可占用耕地選擇與城市開發(fā)邊界劃定立足研究區(qū)實際，根據(jù)耕地質(zhì)量級別與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地的空間沖突格局，遵循城市空間拓展少占、不占優(yōu)質(zhì)耕地原則，考慮城市發(fā)展用地增長實際需要和可占用耕地規(guī)模要求，基于耕地綜合質(zhì)量級別高低排序，借助空間迭代分析，按照公式（1）選擇可占用耕地范圍，初擬城市開發(fā)邊界范圍。

Sj=∑ni=1Sji。（1）

式中：Sj表示j城市周邊可占用耕地規(guī)模;Sji表示j城市規(guī)劃用地范圍內(nèi)第i個耕地圖斑的面積。

1.2數(shù)據(jù)來源

主要包括南京市江寧區(qū)耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)庫（2016年），南京市江寧區(qū)城市總體規(guī)劃（2010—2030年），南京市江寧區(qū)數(shù)字化土壤圖（1 ∶5萬），南京市江寧區(qū)土地利用調(diào)查變更數(shù)據(jù)庫（2016年），南京市江寧區(qū)2016年統(tǒng)計年鑒，原南京市環(huán)境保護局2016年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)及原南京市農(nóng)業(yè)委員會2016年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計資料。

1.3數(shù)據(jù)處理

以江寧區(qū)耕地質(zhì)量等別更新成果數(shù)據(jù)庫為基礎，借助 ArcGIS軟件分別提取土壤性狀和耕作利用條件等指標數(shù)據(jù)。結(jié)合南京市江寧區(qū)數(shù)字化土壤圖，通過空間插值和數(shù)據(jù)重分類獲取土壤質(zhì)量指標的空間分布數(shù)據(jù)。疊置土壤性狀、耕作利用條件和耕地質(zhì)量定級等因子數(shù)據(jù)，獲取空間統(tǒng)一、指標融合的耕地圖斑數(shù)據(jù)。在指標量化和集成的基礎上，建立耕地質(zhì)量級別屬性，使用SPSS最短距離法劃分耕地質(zhì)量級別。通過耕地質(zhì)量級別分布與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地布局的空間疊置，提取耕地質(zhì)量等級和規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地的空間組合數(shù)據(jù)，支撐耕地質(zhì)量級別分布與城市規(guī)劃用地空間布局沖突分析以及城市開發(fā)邊界的劃定。

2結(jié)果與分析

2.1研究區(qū)概況

江寧區(qū)地處長江中下游南岸、江蘇省西南部，位于南京市主城區(qū)南部，介于30°38′～32°13′N、118°31′～119°04′E之間。江寧區(qū)為寧鎮(zhèn)揚丘陵山地的一部分，境內(nèi)有低山、丘陵、崗地、平原和盆地，其中丘陵崗地面積最大，素有“六山一水三平原”之稱。地勢南北高、中間低，形同“馬鞍”。江寧區(qū)屬北亞熱帶溫濕氣候區(qū)，氣候溫和，雨水充沛，光照充足，四季分明。至2016年底，江寧區(qū)下轄東山、秣陵、湖熟、湯山、淳化、祿口、谷里、江寧、橫溪9個街道201個社區(qū)，土地總面積為156 332.48 hm2。其中，農(nóng)用地面積為102 693.78 hm2，占全區(qū)土地面積的65.69%;耕地面積53 158.23 hm2，占全區(qū)土地面積的的34.00%;建設用地面積為45 589.03 hm2，占全區(qū)土地面積的29.16%。

2.2耕地質(zhì)量定級

2.2.1評價指標體系的建立本次耕地質(zhì)量定級評價指標體系參考《農(nóng)用地定級規(guī)程》（GB/T 28405—2012），并結(jié)合江寧區(qū)具體情況，借助Matlab軟件使用灰色關聯(lián)分析法計算各預選指標的灰色關聯(lián)系數(shù)[公式（2）]，運用關聯(lián)系數(shù)累計貢獻率大于90%的前k個指標代替預選指標建立耕地質(zhì)量定級評價指標體系。對于某一指標數(shù)列X0（k），各因素數(shù)列為Xi（k），二者在k點的灰色關聯(lián)系數(shù)為：

Ni（k）=minimink|x0（k）-xi（k）|+ρmaximaxk|x0（k）-xi（k）||x0（k）-xi（k）|+ρmaximaxk|x0（k）-xi（k）|;

k=1，…，m。（2）

式中：ρ為分辨系數(shù)，在（0，1）內(nèi)取值，一般取0.5。

對江寧區(qū)20個預選指標進行灰色關聯(lián)度分析，并進行相關性排序，統(tǒng)計出前14個因子的累計貢獻率達95.6%，略去田塊平整度等6個影響因子，最終確定土壤有機質(zhì)含量等14個因子作為江寧區(qū)耕地質(zhì)量定級指標因子（表1、表2）。

2.2.2定級因子權重系數(shù)確定根據(jù)層次分析法的原則，確定各參評指標的層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)建目標層和準則層的比較矩陣，利用Excel提供的函數(shù)功能，計算各特征向量即權系數(shù);然后對目標層和準則層進行一致性檢驗，一致性比率CR均小于0.1，通過檢驗，得到各指標的權重見表1。

2.2.3耕地質(zhì)量定級指數(shù)計算根據(jù)前面確定的因子分值函數(shù)，將樣點數(shù)據(jù)量化成分值后，根據(jù)各因子的權重采用如下綜合指數(shù)模型計算評價單元定級綜合指數(shù)公式（3）。

E=∑ni=1Wi·Pi。（3）

式中：E為單元總分值（指數(shù)）;n為定級因子數(shù)，Wi為第i個因子的權重;Pi為第i個因子的作用分值。

2.2.4耕地質(zhì)量級別劃分定級單元的綜合分值（指數(shù)）是耕地社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益的綜合反映，分值越大，耕地質(zhì)量越好，級別越高。利用綜合指數(shù)模型計算各單元的定級指數(shù)，其范圍在59.85～97.48之間，借助SPSS統(tǒng)計軟件，采用最短距離法對單元總分值聚類分析，以相關系數(shù)突變點作為聚類結(jié)束標志，此時絕對距離的閾值為8.13，將江寧區(qū)耕地質(zhì)量劃分為5級，1級耕地質(zhì)量最高，5級最低，然后統(tǒng)計各級別耕地在各個街道的面積（表3）。江寧區(qū)的耕地質(zhì)量以1、2、3級為主，共占63.99%，說明江寧區(qū)耕地質(zhì)量整體水平較高?？臻g分布上，耕地質(zhì)量分布規(guī)律性較強，與地貌地形特征、土壤類型特征相對應，秦淮河圩區(qū)、沿江圩區(qū)耕地質(zhì)量級別較高，南部和北部的丘陵區(qū)耕地質(zhì)量級別較低。從街道分布情況來看，湖熟街道、祿口街道土壤較為肥沃、土壤質(zhì)地以壤土為主、養(yǎng)分含量豐富，灌溉條件優(yōu)越，耕地質(zhì)量級別較高。4、5級耕地地主要分布于谷里街道和江寧街道，這些區(qū)域?qū)儆诘蜕角鹆陞^(qū)域，耕作利用條件相對較差，耕地質(zhì)量級別不高。

2.3耕地質(zhì)量定級成果與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合

江寧區(qū)全區(qū)2030年規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地 295 km2，采用GIS技術，將其與耕地質(zhì)量定級評價結(jié)果（圖1）進行空間疊加（圖2），建立江寧區(qū)規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地與耕地質(zhì)量定級評價空間數(shù)據(jù)集。規(guī)劃城鎮(zhèn)用地與現(xiàn)狀耕地重疊區(qū)域主要集中于“一核五元”的新城臨近區(qū)域，規(guī)劃城鎮(zhèn)用地侵占耕地面積約9 936.07 hm2，約占現(xiàn)狀耕地總面積的1869%（表4）。從規(guī)劃城鎮(zhèn)用地侵占的耕地質(zhì)量級別結(jié)構(gòu)看，67%以上的占用耕地質(zhì)量屬于3、4、5級類型，綜合質(zhì)量級別較高的耕地面積不足33%，優(yōu)質(zhì)耕地受侵占規(guī)模不大;從規(guī)劃城鎮(zhèn)用地侵占耕地的空間分布看，東山街道、谷里街道和江寧街道規(guī)劃用地侵占的耕地規(guī)模較大，但侵占耕地綜合質(zhì)量較低;湖熟街道、橫溪街道規(guī)劃用地侵占的耕地質(zhì)量級別較高，但面積占比較小。從保護優(yōu)質(zhì)耕地的角度來看，江寧區(qū)整體上規(guī)劃城鎮(zhèn)用地與占用耕地質(zhì)量的空間分布較為匹配。

2.4基于優(yōu)質(zhì)耕地保護的城市開發(fā)邊界劃定初探

首先，城市開發(fā)邊界的確定須要綜合考慮生態(tài)保護區(qū)域和優(yōu)質(zhì)耕地的分布，但平原地區(qū)的自然地理條件相對較為均質(zhì)并且生態(tài)約束較小，因此確定可占用的耕地范圍之后，城市開發(fā)邊界的雛形即可初步劃定。在耕地綜合質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地的空間匹配分析的基礎上，按照優(yōu)先占用質(zhì)量較差耕地的原則，綜合城市規(guī)劃確定的城市用地規(guī)模及地方對土地利用總體規(guī)劃調(diào)整耕地核減規(guī)模分配方案的預期，結(jié)合規(guī)劃城鎮(zhèn)用地侵占的耕地質(zhì)量結(jié)構(gòu)和實地調(diào)研，擬定各街道周邊耕地保護任務調(diào)減規(guī)模。按照耕地綜合質(zhì)量指數(shù)從低到高的順序，迭代選擇可以占用的耕地圖斑，利用公式（1）循環(huán)計算選擇的耕地圖斑總面積，待所選圖斑總面積滿足可占用耕地規(guī)模，停止迭代，圈定可占用耕地范圍。考慮空間連片、結(jié)合城市主導發(fā)展方向、順應水系走向等原則，修飾可占用耕地范圍的邊界，形成城市開發(fā)邊界的劃定草案。

依據(jù)上述技術路線，形成研究區(qū)的城市開發(fā)邊界，從圖3可以看出，東山街道、秣陵街道、祿口街道發(fā)展?jié)摿^大、建設用地需求較為旺盛，土地規(guī)劃調(diào)整可能核減的耕地較多，且城市規(guī)劃用地范圍內(nèi)尚有級別相對較低耕地，城市開發(fā)邊界后退范圍較?。ㄏ噍^于規(guī)劃用地范圍）。湖熟街道、橫溪街道人口、經(jīng)濟集聚的潛力相對較小，土地規(guī)劃調(diào)整可能核減的耕地較少，而且城市規(guī)劃范圍內(nèi)的耕地質(zhì)量較高，相較于規(guī)劃用地的布局范圍，城市開發(fā)邊界后退距離較大。

3結(jié)論與討論

本研究從耕地保護的新時代背景出發(fā)，充分借鑒相關研究，從自然因素、社會經(jīng)濟因素和區(qū)位因素3個方面構(gòu)建耕地質(zhì)量定級評價指標體系，綜合灰色關聯(lián)度和層次分析指標加權方法，拓展了耕地質(zhì)量定級評價的內(nèi)涵，改進了耕地質(zhì)量定級評價的方法。并在耕地綜合質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合分析的基礎上，基于適度滿足必要的城市用地增長需求、盡量少占優(yōu)質(zhì)耕地的原則，構(gòu)建了包括耕地質(zhì)量質(zhì)量定級評價-耕地質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合分析-占用范圍選擇（占用規(guī)模確定、占用地塊選擇）-開發(fā)占用邊界劃定等環(huán)節(jié)的城市開發(fā)邊界劃定技術路線。江寧區(qū)的實證研究表明，綜合城市規(guī)劃用地布局和耕地質(zhì)量定級評價成果，依托空間分析方法，可以較好地支撐城市開發(fā)邊界劃定。

受數(shù)據(jù)可獲得性的制約，研究主要通過灰色關聯(lián)度模型來篩選構(gòu)建耕地質(zhì)量定級評價指標體系，而對于耕地生態(tài)價值、環(huán)境價值等的考慮不夠。我國擁有全球7%的耕地，而化肥和農(nóng)藥的使用量卻全球占比高達35%，2014年首次土壤環(huán)境質(zhì)量普查結(jié)果顯示，耕地污染超標率達19.4%，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題已引起了廣泛的關注。這些都對耕地質(zhì)量評價提出了新的要求。同時，對于部分指標因子的量化方法，本研究僅采用定性方式進行分類。

本研究僅是以耕地質(zhì)量評價和耕地質(zhì)量與規(guī)劃城鎮(zhèn)用地空間耦合分析為基礎，探索平原地區(qū)城市開發(fā)邊界劃定的方法，在普適性等方面須要改進，如在城市開發(fā)邊界的劃定工作實踐中，不同城市人口和用地增長需求以及可占用耕地規(guī)模的確定是重要依據(jù)，本研究并未對此作較多討論，還須要開展多視角的深入研究和多部門的協(xié)調(diào)研判。

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