胡 波，焦團理

(安徽省地質調查研究院，安徽 合肥 230001)

自古以來，我國既是一個農業(yè)大國，也是一個人口大國，人多地少是我國目前面臨的現(xiàn)實狀況，諸多學者一直致力于研究人類與耕地的關系，當前人與耕地關系的緊張感仍然存在，尤其在我國，耕地形勢非常嚴峻。據(jù)國土資源部印發(fā)的《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006-2020年)調整方案》統(tǒng)計，截止到2020年，全國耕地保有量為18.65億畝，人均耕地面積不足2畝/人，保護耕地與保障糧食數(shù)量和質量密切相關。然而，城市化、現(xiàn)代化發(fā)展的速度以及盲目或過度的開發(fā)土地資源，導致土壤沙化嚴重，水土不斷流失，耕地數(shù)量在不斷減少，土地肥力下降，耕地質量水平下降。為保障耕地的數(shù)量和質量，推進“藏糧于地”戰(zhàn)略，建設高標準基本農田是提高糧食綜合生產能力的重要手段。

目前關于高標準基本農田的相關研究主要涉及基本農田的劃定[1-2]、土地整治方法[3-4]、高標準基本農田評價體系[5-6]及績效評價[7-8]等方面。其中對高標準基本農田適宜性評價，學者們多是使用熵權法、層次分析法、模糊綜合評判法(FCE)等方法構建評價指標體系進行適宜性評價，為高標準農田規(guī)劃布局與選址提供技術服務支撐。對一些基本問題，特別是能夠突出區(qū)域空間分布特征問題如適宜性分區(qū)評價指標體系篩選和分區(qū)問題、與GIS空間數(shù)據(jù)信息結合分析等，均有待分析和應用研究。本文以“高標準基本農田建設示范縣”肥東縣為例，在全面收集研究區(qū)內氣象、水文、地質地貌、水文地質、農業(yè)和農田水利建設等資料的基礎上，依據(jù)高標準基本農田建設的基礎條件，構建高標準基本農田適宜性評價模型，對評價結果進行分級。

圖1 研究區(qū)地貌圖

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

肥東縣位于省會合肥市東側，居皖中腹地，東望南京，南望東望南京，南濱巢湖，西融合肥，北襟蚌埠，有“吳楚要沖、包公故里”之譽。地理坐標為東經117°19′～117°52′，北緯31°34′～32°16′，總面積約2 216 km2，肥東縣地處江淮江淮波狀平原區(qū)的江淮中部波狀平原亞區(qū)，江淮分水嶺自西向東橫貫縣境北部，依據(jù)地貌形態(tài)特征可將肥東縣的地貌單元劃分為平原、丘陵和山地三種類型(圖1)。全縣轄18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、3個經濟開發(fā)區(qū)、331個行政村，人口約88.8萬，城鎮(zhèn)化率51%。肥東縣交通便捷，區(qū)位優(yōu)越，緊鄰合肥市區(qū)，是合肥構建區(qū)域性特大城市的東部組團，安徽“東向發(fā)展”的橋頭堡，“長三角”向西延伸的必經地，是合蕪蚌自主創(chuàng)新綜合配套改革試驗區(qū)的縱深腹地，皖江城市帶承接產業(yè)轉移示范區(qū)建設的核心區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

2 研究方法

本次采用AHP層次分析+綜合指數(shù)法對肥東縣農業(yè)適宜性進行評價，即通過AHP層次分析法確定評價指標權重，再通過綜合指數(shù)法評價農業(yè)適宜性。AHP層次分析法是在結構模型基礎上，通過矩陣形式的演算，使定性分析與定量分析相結合的一種評價和決策方法。

在評價過程中，遵循評價原則，選擇少數(shù)最具代表性的幾個因子進行評價，既能較好地反映出該地區(qū)的土地適宜性程度，又利于評價工作的簡化。

2.1 評價指標體系構建

指標體系是由一系列能夠從各個側面反映被描述事物的數(shù)量或質量規(guī)定的各種因子形成的有機評價系統(tǒng)。指標的選擇遵循可持續(xù)利用、綜合性、主導性及現(xiàn)實性相結合的原則，依據(jù)工作區(qū)自然地理條件和土地利用現(xiàn)狀特點，選擇少數(shù)最具代表性的幾個因子進行評價，既能較好地反映出該地區(qū)的土地適宜性程度，又利于評價工作簡化?；谝陨显瓌t，根據(jù)現(xiàn)有的資料，確定以水文地質條件為重點，并加入土壤理化性狀和土壤養(yǎng)分狀況共同構建高標準農田適宜性評價指標體系，共確定了3個準則層和10個評價指標，具體見圖2。

圖2 評價指標體系

2.2 適宜性量化分級

本次適宜性評價采用4個等級，分別為高度適宜、適宜、基本適宜、不適宜四類，單因子評價相應的量化分值為4、3、2、1，各因子量化分級見表1。

水文地質條件中，水資源保障程度分為高、較高、中等、低，區(qū)內主要以地表水作為灌溉水源，在遙感解譯的水系分布圖上，根據(jù)其距河流、水庫的距離確定。地形地貌可分為平原、波狀平原、淺丘狀平原、山前斜地和丘陵等，平原區(qū)最有利于農業(yè)種植。地下水位埋深分為埋深<1 m、1～2 m、2～3 m、3～5 m和>5 m，水位埋深太大和太小均不利于農作物生長。地下水水質按農田灌溉水質量標準分為合格與不合格。土壤質地分為中壤、重壤、輕粘、中粘、輕壤、重粘和砂壤，其中壤土適宜農耕，砂質和粘質的相對適宜性較差。土壤pH分為強酸性(<4.5)、酸性(4.5～5.5)、弱酸性(5.5～6.5)、中性(6.5～7.5)和堿性(>7.5)，中性土壤最適宜農業(yè)種植，過酸或過堿都不適宜農業(yè)種植。土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀根據(jù)含量分為豐富(一級)、較豐富(二級)、中等(三級)、缺(四級)和極缺(五級)，一般情況下含量越高，越適宜耕種。

表1 評價因子及量化分級表

2.3 評價模型

本次評價數(shù)學模型采用綜合指數(shù)評價模型，即按一定的標準給予評價區(qū)域中各要素的不同評價因子一定的評價值，再加權求和，其數(shù)學模型為：

(1)

式中：C評為評價綜合指數(shù)；Ei為評價要素分值；Wi為評價要素的權重；n為評價因子總數(shù)。

3 結果與分析

3.1 單因子評價結果

水文地質中不同地質背景條件的個單因子適宜性差距較大。對于水資源保障程度，由于肥東縣灌溉水源主要來自地表水，所以其受地表水的控制明顯，河流、干渠兩側以及水庫的下游地區(qū)大部分為高度適宜與適宜狀態(tài)，而低山丘陵區(qū)等地表水不發(fā)育的地區(qū)絕大部分是不適宜狀態(tài)。地形地貌方面，南淝河、滁河以及池河兩側的河漫灘、一級階地是高度適宜狀態(tài)，占全區(qū)大部分面積的波狀平原為適宜狀態(tài)，而江淮風水嶺處的淺丘狀平原與東部低山丘陵區(qū)的山前斜地大部分為基本適宜狀態(tài)，波狀平原的高崗處以及東部的基巖出露區(qū)則是不適宜狀態(tài)。在地下水位埋深方面，全區(qū)大部分為高度適宜與適宜狀態(tài)，不適宜區(qū)主要分布在東部低山丘陵區(qū)、南淝河下游河漫灘區(qū)，少量分布在元疃鎮(zhèn)以西，石塘鎮(zhèn)西南側。而對于地下水水質全區(qū)均是合格狀態(tài)。

土壤質地的適宜性大部分處于高度適宜和基本適宜狀態(tài)；土壤pH值的適應性較好，全區(qū)均在高度適宜和適應狀態(tài)。

圖3 水資源保障程度適宜性評價圖 圖4 地形地貌適宜性評價圖

關于土壤養(yǎng)分的有機質、氮、磷、鉀分布也不均衡，有機質大部分是基本適宜狀態(tài)，約占全區(qū)面積86%，余下絕大部分為適宜狀態(tài)；全氮含量處于適宜和基本適宜狀態(tài)；有效磷適宜狀態(tài)占全區(qū)一半以上，余下部分高度適宜與基本適宜各半，不適宜零星分布；速效鉀適宜和基本適宜占絕大多數(shù)，高度適宜與不適宜零星分布。

個單因子適宜性評價圖見圖3～圖13。

圖5 地下水位埋深適宜性評價圖 圖6 地下水水質適宜性評價圖

圖7 土壤質地適宜性評價圖 圖8 土壤pH適宜性評價圖

圖9 有機質適宜性評價圖 圖10 全氮評價圖

3.2 評價指標權重

評價確定各因子的權重采用專家經驗和層次分析法(AHP)相結合的方法進行，通過評議選取因子并對各評價因子的重要因素進行比較，然后通過層次分析法檢驗各因子權重的合理性。經計算，本次研究所得中間層的判斷矩陣一致性比例CR為0.002，均滿足一致性檢驗要求。各評價因子的權重見表2。

3.3 綜合評價結果

通過評價模型流程圖的驗證和運行，實現(xiàn)多圖層自動疊加分析和空間計算，根據(jù)ArcGIS中的累積曲線分級，根據(jù)樣點分布的頻率，采用自然間斷點分級法(jenks)對計算得出的農業(yè)適宜性綜合指數(shù)初步劃分為高度適宜區(qū)、適宜區(qū)、基本適宜區(qū)和不適宜區(qū)四個級別分區(qū)。得到農業(yè)適宜性分布圖(圖12)，實現(xiàn)對農業(yè)適宜性評價工作。由于評價指標未考慮土壤環(huán)境質量，根據(jù)已有的資料，對存在明顯污染的地區(qū)，采取一票否決，劃分為不適宜性區(qū)。

圖11 有效磷適宜性評價圖 圖12 速效鉀適宜性評價圖

表2 評價因子權重表

從適宜性評價綜合指數(shù)分級及結果統(tǒng)計表(表3)可以看出，肥東縣農業(yè)適宜性分區(qū)中適宜所占比重最高為40.59%，另外三種等級分布較均勻，其中高度適宜種植面積約占18.61%，基本適宜面積約占19.71%，而不適宜農業(yè)種植的面積約占21.09%。現(xiàn)將各分區(qū)特征描述如下：

表3 農業(yè)適宜性評價綜合指數(shù)分級及評價結果統(tǒng)計表

3.3.1 高度適宜區(qū)

高度適宜區(qū)面積為330.73 km2，占土地面積的18.61%。主要分布在長樂社區(qū)、撮鎮(zhèn)東部、張集-梁園一帶以及響導鄉(xiāng)北部。高度適宜區(qū)表層土壤質地以中壤、重壤為主，土壤pH值多在5.5～6.5之間，土壤養(yǎng)分狀況中有機質含量較缺乏，全氮、有效磷含量中等。速效鉀含量中等-較缺乏。灌溉水資源豐富，地形地貌以南淝河、滁河、池河下游的漫灘階地為主，少量坡度較緩的波狀平原，總體地勢平坦，地下水埋深多在1～2 m之間。本區(qū)自然環(huán)境條件非常適合農業(yè)種植生長需要，適合在該區(qū)域開展規(guī)?；a，擴大種植面積，提高單產量和作物品質。

3.3.2 適宜區(qū)

適宜區(qū)面積為721.50 km2，占土地面積的40.59%，為查區(qū)分布面積最大的分區(qū)。主要分布在石塘鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)、梁園鎮(zhèn)和張集鄉(xiāng)北部、響導鄉(xiāng)南部。適宜區(qū)表層土壤質地以中壤、重壤和重黏為主，土壤pH值多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之間。土壤養(yǎng)分狀況中有機質含量較缺乏，全氮含量較缺乏-中等，有效磷含量中等-較豐富，速效鉀含量較缺乏-中等。灌溉條件以適宜為主，小部分為基本適宜，地形地貌為本區(qū)廣泛分布的波狀平原，地勢壟畈起伏，崗坳相間，絕對標高一般在25～50 m之間，地下水位埋深1～3 m。該區(qū)自然環(huán)境條件相對于高度適宜區(qū)次之，相對比較適合在該區(qū)域內發(fā)展農業(yè)種植，通過改進生產技術、改善自然環(huán)境條件，積極擴大和發(fā)展農業(yè)規(guī)劃面積。

圖13 研究區(qū)高標準基本農田適宜性分區(qū)圖

3.3.3 基本適宜區(qū)

基本適宜區(qū)面積為350.42 km2，占土地面積的19.71%。主要分布在肥東縣北部的楊店鄉(xiāng)、八斗鎮(zhèn)和陳集鄉(xiāng)附近。表層土壤質地以中壤、重壤為主，土壤pH值多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之間。土壤養(yǎng)分狀況中有機質含量較缺乏，全氮含量中等，有效磷含量較豐富-中等，速效鉀含量較缺乏-中等。該區(qū)灌溉水資源較缺乏，地形地貌以淺丘狀平原為主，少量山前斜地，絕對標高一般在50～80 m之間，地下水位埋深2～3 m。本區(qū)自然環(huán)境條件相對較差，在一定程度上制約了農業(yè)種植面積的擴大。發(fā)展高標準農田應放在以坡改梯、田塊平整、加強灌溉條件上以優(yōu)化農業(yè)生產。

3.3.4 不適宜區(qū)

不適宜區(qū)面積為374.95 km2，占土地面積的21.09%。主要分布在縣城規(guī)劃區(qū)附近、白馬山、桴槎山一帶的低山丘陵區(qū)，少量分布在北部白龍鎮(zhèn)-元疃鎮(zhèn)一帶的低丘與長臨河鎮(zhèn)以西的漫灘。表層土壤質地在縣城周圍以中壤、重黏為主，白龍鎮(zhèn)以輕壤居多，土壤pH值多在多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之間。土壤養(yǎng)分狀況中有機質含量較缺乏，全氮含量中等，有效磷、速效鉀含量在縣城周圍和東部的丘陵區(qū)為較缺乏-中等，在白龍鎮(zhèn)-元疃鎮(zhèn)一帶為中等-較豐富?？h城所在的店埠鎮(zhèn)、撮鎮(zhèn)地勢平坦開闊，為南淝河、店埠河的一級階地，絕對標高在10～25 m之間，灌溉水資源較豐富，地下水位埋深多為2～3 m，縣城中心可達3～5 m；長臨河鎮(zhèn)以西為南淝河、巢湖的河湖漫灘，地勢平坦，絕對標高5～10 m，灌溉水資源豐富但易受澇災影響，地下水位埋深多在1 m以下；在白龍鎮(zhèn)-元疃鎮(zhèn)以及江淮風水嶺上為零星分布的淺丘，坡度較大，絕對標高在50～80 m之間，灌溉水資源缺乏。橋頭集鎮(zhèn)、包公鎮(zhèn)東部的低山丘陵區(qū)，地形峰脊走向北北東向，坡緩峰圓，連綿起伏，標高一般100～350 m，最高峰桴槎山。這些不利因素限制或制約了農業(yè)種植發(fā)展，對于作物單產量和品質提高都會產生較大影響。對于不利影響因子主要為地形地貌、灌溉條件的農田，通過適當?shù)耐恋仄秸?、農田水利設施的改善可將其改造為高標準農田，但相對的改造成本要遠大于高度適宜與適宜區(qū)的農田。

4 結語

本文依據(jù)高標準基本農田建設的基礎條件，結合區(qū)內的地質背景條件，以水文地質條件為主要評價因子，補充土壤理化性質及養(yǎng)分狀況，建立了適宜性分區(qū)評價指標體系，采用層析分析法和專家打分法確定單因子權重，采用綜合指數(shù)評價模型，以ArcGIS空間分析中擴展模塊提供的自然間距法進行劃分，將工作區(qū)劃分為高度適宜、適宜、基本適宜和不適宜四個區(qū)，并對各區(qū)特征進行了詳細的論述。研究結果為高標準基本農田建設規(guī)劃提供水文地質方面的依據(jù)，為肥東縣開展高標準基本農田建設提供一定參考。