張 旭，雷國平，周 浩，張 穎，曲曉涵，孟祥玉

(1.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，黑龍江哈爾濱 150030； 2.東北大學土地管理研究所，遼寧沈陽 110004)

0 引言

高標準基本農(nóng)田是指一定時期內(nèi)，通過農(nóng)村土地整治形成的集中連片、設施配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災能力強、與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式相適應的基本農(nóng)田[1]。目前，全國實有耕地面積1.35億hm2，基本農(nóng)田面積保持在規(guī)劃確定的1.04億hm2以上?！笆濉遍_局之年，我國將繼續(xù)實施耕地質(zhì)量保護與提升行動，推進耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護。高標準基本農(nóng)田建設仍是今后土地管理工作的重點，研究如何有序地進行高標準基本農(nóng)田建設，有針對性地探討不同建設區(qū)主要障礙因素，將是今后高標準基本農(nóng)田建設研究的重點[2]。

圖1 研究區(qū)示意

高標準基本農(nóng)田建設是具有我國特色的重要舉措之一[3]。學者們圍繞高標準基本農(nóng)田建設開展了一系列的研究，主要采用四象限法、局部空間自相關分析、理想點逼近法等方法進行高標準基本農(nóng)田建設分區(qū)與建設時序[4-6]、建設條件分析[7-8]、建設適宜性評價[9-10]、潛力分析[11-13]、區(qū)域劃定[14-16]等研究，其研究方法較成熟，研究內(nèi)容涉及廣泛。研究對象上，學者們對省域、市域、縣域等不同區(qū)域?qū)用婢归_了高標準基本農(nóng)田建設研究[14， 17-18]。作為我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，黑龍江省在緩解我國糧食供應“緊平衡”上發(fā)揮著重要的作用，研究其高標準基本農(nóng)田建設具有重要的戰(zhàn)略意義。其中，國營農(nóng)場是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的代表，對其進行研究既能有效保障土地數(shù)量、提高土地質(zhì)量，利于高標準基本農(nóng)田建設開展與實施。但針對地方開展高標準基本農(nóng)田建設，仍然存在研究的必要：地方也是可建設區(qū)域的重要組成部分，其在高標準基本農(nóng)田中占據(jù)一定的比例； 目前研究大多集中在國營農(nóng)場，而地方針對性的研究則相對較為匱乏，同時考慮到國營農(nóng)場與地方在發(fā)展水平、生產(chǎn)能力、投資力度等條件方面均存在差異，對兩者的研究需要有差別性地進行?；谶@些認識，文章選取我國重要的商品糧輸出基地蘿北縣(不包括國營農(nóng)場及森工林場)為研究對象，以其固有的耕作制度為依據(jù)，從高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高效生產(chǎn)的角度構建符合地方特色的高標準基本農(nóng)田建設評價指標體系，并嘗試進行每個建設期的障礙因素診斷，明確整治建設方向，豐富地方高標準基本農(nóng)田建設研究，同時為蘿北縣加快建設高標準基本農(nóng)田、全力打造現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范縣提供決策支持。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

蘿北縣位于黑龍江省東北部，小興安嶺南麓與三江平原交會處，東經(jīng)130°01′～131°34′，北緯47°12′～48°21′。蘿北縣地勢西北高而多山，東南低而多沼澤，形成山地、崗地、平原、洼地4個階梯，素有“五山一水四分田”之稱。蘿北縣下轄5鎮(zhèn)3鄉(xiāng)，即鳳翔鎮(zhèn)、鶴北鎮(zhèn)、名山鎮(zhèn)、團結鎮(zhèn)、肇興鎮(zhèn)、東明朝鮮族鄉(xiāng)、太平溝鄉(xiāng)、環(huán)山鄉(xiāng)，共65個行政村(研究區(qū)不包括轄區(qū)內(nèi)的國營農(nóng)場和森工林場)。全縣土地面積為67.694 0萬hm2，研究區(qū)土地面積為16.786 8萬hm2，農(nóng)用地面積為14.717 4萬hm2，其中耕地面積為7.456 7萬hm2，占土地面積的50.67%。研究區(qū)示意圖見圖1。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文數(shù)據(jù)主要包括：(1)蘿北縣土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(2006～2020年)，用于明確蘿北縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，確定研究區(qū)內(nèi)基本農(nóng)田規(guī)劃建設區(qū)及禁止建設區(qū)； (2)蘿北縣土地變更調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫(2013年)，用于繪制底圖并獲取耕地地塊、現(xiàn)狀公路和農(nóng)村道路、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和居民點分布等數(shù)據(jù)； (3)蘿北縣耕地質(zhì)量等別年度更新成果數(shù)據(jù)庫(2013年)，主要用于坡度、有機質(zhì)含量等自然要素數(shù)據(jù)的獲取。

2 研究思路與方法

以明確建設安排為目標，結合建設時序與障礙因素分析[2， 20-21]，針對區(qū)域耕地自然質(zhì)量、農(nóng)田基礎設施、區(qū)位條件、土地平整等多方面的建設條件構建評價指標體系，通過障礙度模型對不同建設時期進行障礙因素診斷，并提出解決方案，以期達到建設目的。

2.1 評價單元的確定

評價單元是評價對象的最小單元，單元內(nèi)部的地貌、土壤、氣候等自然特征和社會經(jīng)濟特征應相對均一[20]。如果以行政村作為評價單元，雖然便于政策的實施，但對耕地而言，精細度不夠，并不能達到最好的效果。而耕地地塊作為基本耕作單元，其承載詳細的土地利用信息，最能體現(xiàn)區(qū)域土地的基本特征，雖然高標準基本農(nóng)田建設的主要核心實質(zhì)在于“集中連片”，但具體的建設開展仍需要以具體耕作單元為基礎，“集中連片”可通過土地平整條件進行表征。因此，經(jīng)綜合考慮，該文選取耕地地塊作為評價單元。

表1 農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)需求與當?shù)貤l件對比

2.2 高標準基本農(nóng)田建設時序安排

高標準基本農(nóng)田建設時序的安排，在了解其土地利用現(xiàn)狀的基礎上，從研究區(qū)內(nèi)耕地自然質(zhì)量、基礎設施、區(qū)位利用及土地平整條件4個方面選取13個評價指標，分析高標準基本農(nóng)田建設各方面的條件，運用Topsis方法進行排序求解。

2.2.1 評價指標體系構建

目前，已有研究中評價體系與指標選擇大同小異，缺少區(qū)域性的特點。依據(jù)《高標準基本農(nóng)田建設標準》(TD/T1033-2012)中對建設條件的要求，所建成的高標準基本農(nóng)田應是既能滿足當?shù)剞r(nóng)作物的生長需求，又能達到高效生產(chǎn)的耕地。該文結合蘿北縣耕地實際情況，從自然質(zhì)量要素、農(nóng)田基礎設施、區(qū)位利用、土地平整4個方面選取評價指標。其中，通過對比分析蘿北縣主要農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)所需條件與當?shù)貤l件(表1)，選取地形坡度等7個指標表征自然質(zhì)量要素及基礎設施條件； 區(qū)位條件是將土地與經(jīng)濟、生產(chǎn)活動緊密聯(lián)系起來，充分體現(xiàn)農(nóng)田空間位置的重要要素，通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、道路通達度、耕作距離及耕作便利度共同刻畫； 土地平整條件則主要考慮耕地集中連片與形狀規(guī)整程度，指標包括田塊集中連片度、斑塊形狀指數(shù)。同時，運用層次分析法確定指標權重。指標體系及權重結果如表2。

表2 建設條件評價指標體系及權重

2.2.2 評價指標分值計算及量化分析

不同因素對高標準基本農(nóng)田建設的影響程度和影響方式不同，該文針對不同類型的因素選擇不同的量化方法，最后采用[0， 100]閉合區(qū)間實現(xiàn)實際指標屬性分值到建設條件評價分值之間的轉(zhuǎn)換。

(1)自然質(zhì)量條件指標

當評價指標為連續(xù)數(shù)據(jù)，且在一定閾值范圍內(nèi)變化不會對高標準基本農(nóng)田產(chǎn)生影響，可將指標值劃分若干個區(qū)段，在一定區(qū)段內(nèi)均賦予相同的分值。該文采用賦值法對自然質(zhì)量條件指標進行量化，依據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》(TD/T1004-2003)中農(nóng)用地分等體系的賦值標準確定其賦值標準(表3)。

表3 自然質(zhì)量條件指標賦值

(2)基礎設施條件指標

路網(wǎng)密度、溝渠密度、林網(wǎng)密度3個指標采用GIS空間分析中Density進行密度求算，并通過數(shù)據(jù)標準化法進行作用分賦值(式1)。

Fi=100×(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

式(1)中，F(xiàn)i是指第i個因素的作用分值；Xi為第i個因素的指標值；Xmin為第i個因素指標值的最小值；Xmax第i個因素指標值的最大值。

(3)區(qū)位利用條件指標

區(qū)位利用條件的4個指標均屬于擴散性要素，該文主要采用擴散賦分法，通過指數(shù)或線性衰減模型計算因子作用分值。其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、耕作距離指標中鄉(xiāng)鎮(zhèn)和居民點屬于點狀指標，選擇指數(shù)衰減法式(2)； 道路通達度、耕作便利度中主干道和農(nóng)村道路均屬于線狀指標，選擇直線衰減法式(3)。

(2)

fi=Mi(1-ri)

(3)

r=di/d

(4)

式(2)～(4)中，fi是指第i個因素的作用分值；Mi是指規(guī)模指數(shù)；r是指相對距離；di是最優(yōu)距離；d是因素影響半徑。

(4)土地平整條件

田塊集中連片度的計算參考空間相連性分析法，運用空間融合將相鄰田塊融合成集中連片區(qū)，并利用式(5)進行田塊集中連片度的計算，最后與耕地田塊疊加得到每個田塊的集中連片度值； 斑塊形狀指數(shù)參考景觀生態(tài)學中的分維數(shù)計算方法，其理論范圍為1.0～2.0， 1.0代表形狀最簡單的正方形， 2.0代表等面積下周邊最復雜的嵌塊，計算公式見式(6)。

(5)

式(5)中，Q為耕地田塊集中連片度指標分值;X為田塊面積，單位hm2。

(6)

式(6)中，F(xiàn)RAC是耕地地塊的斑塊形狀指數(shù)值；P是耕地地塊的周長；A是耕地地塊的面積。斑塊形狀指數(shù)值范圍為[0.97， 1.61]。

2.2.3 建設條件綜合排序

高標準基本農(nóng)田建設條件評價是多目標決策的過程，目標之間存在著相互影響、相互制約的現(xiàn)象，加權指數(shù)算法難以滿足其評價的要求。參考已有的研究[6， 20]，該文選擇理想點逼近法進行建設條件綜合排序的求解。

(1)構建決策矩陣

研究區(qū)范圍內(nèi)共有65個行政村，共7 277個評價斑塊構成了決策對象集A={a1，a2，∧，an}， 13個評價指標構成了決策指標集F={f1，f2，∧，fn}，決策對象ai(i=1， 2， 3，…，m)在決策指標fj(j=1， 2， 3，…，n)取值為xij，構成決策矩陣X=(xij)m×n。

(7)

(2)構建加權矩陣

該文采用層次分析法確定指標權重Wj={w1，w2，∧，wn}(表3)。將標準化數(shù)據(jù)rij乘以相應指標的權重wj，構建權重矩陣P=wj×rij。

(8)

(3)確定理想解

理想解即各屬性值達到各決策點的最優(yōu)值，根據(jù)實際情況，可以定義為：

(9)

(10)

(4)計算距離

計算各指標值到理想點和負理想點的距離可以確定各評價單元的優(yōu)劣順序，即：

(11)

(12)

(5)計算相對接近度

相對接近度可用ci表示：

(13)

相對接近度ci值越大，說明耕地進行高標準基本農(nóng)田建設的各項條件越好，進行建設的可能性較大，應優(yōu)先建設； 相對接近度ci值越小，說明建設的各項條件整體水平較差，其改善難度較大，應在社會經(jīng)濟發(fā)展到一定水平后進行建設。根據(jù)該方法得到高標準基本農(nóng)田建設條件綜合排序，并采用自然斷點法劃分為近、中、遠3個建設時期。

2.3 障礙因素診斷分析

減少或消除障礙因素對耕地的影響，提高耕地質(zhì)量水平，提升生產(chǎn)效率，是高標準基本農(nóng)田建設的最終目標，確定不同建設時期內(nèi)主要障礙因素是進行高標準基本農(nóng)田建設的前提。指標障礙度可以理解為是某一單項指標對高標準基本農(nóng)田建設影響程度的定量表示。運用障礙度模型，引入指標貢獻度、指標偏離度、指標障礙度3個指標，計算單項指標的障礙度值，數(shù)值越大，表示其影響越大，通過對其數(shù)值大小的排序可以確定主要的障礙因素。具體公式：

Cij=rkj×wj

(14)

Dij=1-xij

(15)

(16)

Utj=∑Aij

(17)

式(14)～(17)中，Cij為單項指標貢獻度;rkj為第j項單項指標所屬的第k類指標權重;wj為單項指標權重；Dij為單項指標偏離度;xij為第i地塊第j項指標的量化值；Aij為單項指標障礙度值；Utj為第t個建設時期單項指標障礙度總值，Utj值越大，表明該指標對該建設時期內(nèi)高標準基本農(nóng)田建設影響越大。

表4 不同建設時期面積

圖2 建設時序安排

3 結果與分析

3.1 研究區(qū)建設時序安排

該文通過進行高標準基本農(nóng)田建設條件評價，采用理想點逼近法對其建設條件綜合排序，用自然斷點法將其劃分為近、中、遠3期建設時序(表4、圖2)。

近期建設區(qū)面積為2.083 5萬hm2，占研究區(qū)耕地總面積的27.94%，主要分布于團結鎮(zhèn)東南部、東明朝鮮族鄉(xiāng)西北部、鳳翔鎮(zhèn)南部及肇興鎮(zhèn)西部地區(qū)。該區(qū)域內(nèi)地勢平坦，耕層深厚，各建設條件綜合水平較高，進行較少投入便可得到較好的效果，因此，將該區(qū)域作為近期建設的重點區(qū)域。

蘿北縣高標準基本農(nóng)田建設以中期建設區(qū)為主，區(qū)域面積較大，占研究區(qū)耕地總面積的55.18%，其在整個研究區(qū)內(nèi)均有分布。區(qū)域內(nèi)各建設條件處于中等水平，耕地總體質(zhì)量有待提高，土地整治的迫切性和可行性較高，可針對不同建設條件水平因地制宜進行建設。

遠期建設區(qū)主要分布在名山鎮(zhèn)和鶴北鎮(zhèn)北部，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界處有少量分布，區(qū)域所占面積最小，比例為16.88%。該區(qū)域內(nèi)各建設條件均處于較低水平，灌溉體系不完善，田間道路條件較差，田塊相對較零散等問題的解決均需要長時間投入與建設，因此，該區(qū)域作為遠期建設區(qū)。

3.2 建設時期障礙因素分析

3.2.1 單項指標障礙度分析

根據(jù)障礙度模型得到了不同建設時期內(nèi)單項指標的障礙度值，對其總值進行排序，得到單項指標對研究區(qū)不同建設時期建設條件綜合水平的貢獻率(表5)。

表5 指標障礙總度值及排序

由表5可以看出，基礎設施條件中各建設條件排序均比較靠前，在不同建設時期內(nèi)貢獻率最大、排序第1的都是溝渠密度，其貢獻率分別為28.15%、23.40%、19.52%，表明研究區(qū)整體灌溉條件相對較差，灌溉系統(tǒng)不夠完善； 路網(wǎng)密度主要表征研究區(qū)內(nèi)田間道路條件，其在近、中、遠建設時期排序分別為第2、第3、第4，貢獻率分別為12.60%、12.40%、10.97%，研究區(qū)內(nèi)田間道路條件水平需要進一步提升； 林網(wǎng)密度是建設區(qū)內(nèi)生態(tài)保護條件的衡量指標，不同建設時期內(nèi)其排序分別為第3、第5、第8，貢獻率分別為12.10%、9.14%、6.20%，生態(tài)保護也是農(nóng)田建設過程中必須要考慮的要素，近期建設區(qū)內(nèi)林網(wǎng)密度影響較大，中期、遠期建設時期內(nèi)生態(tài)保護水平相對較好。

區(qū)位利用條件中各建設條件障礙度總值排序相對處于中間位序，在近期建設中鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、耕作便利度排序較靠前，分別為第4、第5，貢獻率分別為9.60%、8.37%； 在中期、遠期建設中，障礙度影響較大的是道路通達度，排序第2，貢獻率分別為16.06%、18.40%，說明區(qū)位利用條件對該區(qū)域高標準基本農(nóng)田建設影響處于中等水平，較為突出的是道路通達度，應重視公路等交通網(wǎng)的建設。

土地平整條件中田塊集中連片度在近期、中期建設中排序第6，貢獻率分別為7.85%、8.21%，在遠期建設中排序第3，貢獻率為12.53%； 斑塊形狀指數(shù)在不同建設時期內(nèi)排序均為第10，表明研究區(qū)內(nèi)土地平整條件整體較好，在遠期建設中應注重田塊規(guī)模的調(diào)整。

自然質(zhì)量要素中各建設條件排序均比較靠后，研究區(qū)內(nèi)自然條件整體水平較好，較為突出的是有機質(zhì)含量，其排序分別為第7、第9、第9，貢獻率分別為5.57%、4.03%、3.21%，有針對性地對其進行調(diào)整，會使研究區(qū)整體自然質(zhì)量水平大幅度提高。

3.2.2 建設安排及障礙因素整治措施

不同建設區(qū)內(nèi)排序選取前5個因素為該建設時期內(nèi)的主要障礙因素。分析可知，溝渠密度是研究區(qū)建設中最主要的障礙因素，是今后建設中的重點。近期建設的其他主要障礙因素分別為路網(wǎng)密度、林網(wǎng)密度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、耕作便利度； 中期建設的主要障礙因素除溝渠密度外還包括道路通達度、路網(wǎng)密度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、林網(wǎng)密度； 遠期建設的主要障礙因素還包括道路通達度、田塊集中連片度、路網(wǎng)密度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度。由此可以看出，在建設過程中重點要考慮基礎設施建設及區(qū)位利用條件的改善，但不同建設時期內(nèi)其影響程度不同，因而其建設重點的先后順序也不同。在近期建設中，先進行基礎設施建設后進行區(qū)位利用條件建設； 在中期建設中，基礎設施條件與區(qū)位利用條件建設要齊頭并進； 而在遠期建設中，在建設兩者的基礎上，還要進行田塊集中連片度的調(diào)整。

其中，溝渠密度主要是改善研究區(qū)內(nèi)灌溉條件，完善灌溉系統(tǒng)。在進行水利設施建設的同時，要充分考慮到研究區(qū)內(nèi)灌溉水來源、取水條件及投資預算等方面，綜合評定選擇水源充足、取水方便、投資較少的方式。路網(wǎng)密度主要通過進行田間道路的建設，田間道路主要分為田間道和生產(chǎn)道，田間道是通往田間耕作的主要道路，應滿足大型機械化作業(yè)的要求，適當?shù)丶哟髮挾龋?生產(chǎn)道是田塊之間的聯(lián)系通道，應根據(jù)生產(chǎn)和農(nóng)田管理工作的實際情況來確定。林網(wǎng)密度改善主要通過防護林帶的設置，結合田塊分布情況進行防護林種植，能有效地固土防沙。道路通達度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)影響度、耕作便利度均可通過建設公路、完善研究區(qū)內(nèi)交通網(wǎng)來實現(xiàn)。田塊集中連片度主要通過田塊規(guī)模來改善，首先要明確造成田塊規(guī)模較小的原因是自然因素還是人為因素，若是由于地形等自然因素造成的，規(guī)模較小則需要進行土地平整，對小田塊進行歸并，最大限度提高土地利用率，有效增加耕地面積； 若是由于人為因素導致的，則應該加大力度引導農(nóng)村土地承包經(jīng)營權流轉(zhuǎn)，擴大耕作單元面積，提高耕作效率。

4 結論與討論

(1)高標準基本農(nóng)田建設條件評價指標體系構建結合區(qū)域特色，充分考慮高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高效生產(chǎn)的各項建設條件，運用逼近理想點法，得到蘿北縣高標準基本農(nóng)田建設時序的3個階段，使結果更具科學性和可操作性。

(2)針對高標準基本農(nóng)田不同建設時期分別進行障礙因素診斷，選擇障礙度模型對其進行障礙度值計算，并對障礙度總值進行排序，得到每個時期的主要障礙因素。不同時期內(nèi)障礙因素排序各有不同，其中溝渠密度排序均為第1，是研究區(qū)建設中最主要的障礙因素。其他主要障礙因素集中在基礎設施和區(qū)位利用條件兩方面，不同建設時期內(nèi)其影響程度不同，因而其建設重點的先后順序也不同。

高標準基本農(nóng)田建設是一項復雜的工作，需要考慮自然、社會、經(jīng)濟、政策等多方面要素，各要素間相互交叉、相互影響，必須經(jīng)過綜合分析與判斷，才能得到科學的決策。該文嘗試以高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高效生產(chǎn)為目標進行高標準基本農(nóng)田建設研究，構建具有區(qū)域特色的指標體系，由于受數(shù)據(jù)及條件限制，并未對蘿北縣轄區(qū)內(nèi)國營農(nóng)場對地方帶來的影響進行研究； 在障礙因素整治措施分析中，措施選擇及實施討論不夠完全深入，其中對林網(wǎng)密度及區(qū)位利用條件中的要素建設措施分析不夠全面。在今后的研究中會著重加強分析國營農(nóng)場對地方的影響及對障礙因素整治措施的研究，這將是未來研究的重點。