錢鳳魁，王衛(wèi)雯，王秋兵

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基于耦合協(xié)調(diào)度模型量化耕地自然質(zhì)量與立地條件協(xié)同關(guān)系

錢鳳魁，王衛(wèi)雯，王秋兵

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學土地與環(huán)境學院，沈陽 110161； 2.土肥資源高效利用國家工程實驗室，沈陽 110161）

耕地自然質(zhì)量條件與立地系統(tǒng)共同決定了耕地可持續(xù)的生產(chǎn)能力，測算二者之間的協(xié)同比例關(guān)系可為耕地資源的保護分區(qū)提供理論和方法借鑒。該文以遼寧省不同地貌區(qū)為例，通過構(gòu)建不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)與耕地立地條件評價系統(tǒng)，運用耦合協(xié)調(diào)度模型量化分析二者之間的協(xié)同關(guān)系，最后依據(jù)二者之間協(xié)同關(guān)系特征建立耕地資源保護分區(qū)。研究結(jié)果表明：在遼寧省西部的丘陵地貌區(qū)、中部的平原地貌區(qū)以及東部的山地地貌區(qū)，耕地資源保護優(yōu)勢條件特征存在區(qū)域差異，3個地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量條件與立地條件協(xié)同關(guān)系比值分別為4:6、6:4和5:5，應(yīng)遵循耕地資源條件的地域差異特征實行協(xié)同保護。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)耕地資源優(yōu)勢條件特征將遼寧省耕地區(qū)域劃分為核心保護區(qū)、優(yōu)勢整治區(qū)以及重點調(diào)控區(qū)，并提出不同區(qū)域耕地資源差異化的利用和保護措施。該研究結(jié)果體現(xiàn)了不同地貌區(qū)耕地資源優(yōu)勢保護條件特征的差異性與規(guī)律性，可為省域尺度耕地資源的永續(xù)利用提供參考借鑒。

土地利用；模型；耕地資源；自然質(zhì)量；立地條件；耦合協(xié)調(diào)度；不同地貌區(qū)；遼寧省

0 引 言

為保障糧食安全，保護優(yōu)質(zhì)耕地資源，中國政府建立了涵蓋基本農(nóng)田保護、劃定以及高標準農(nóng)田建設(shè)等為核心的耕地保護制度及政策體系[1-3]。隨著對耕地保護研究的深入，以生產(chǎn)力為核心的耕地資源質(zhì)量內(nèi)涵不斷擴展，在以土壤條件為核心的耕地自然質(zhì)量條件基礎(chǔ)上，考慮耕地資源區(qū)位、生態(tài)以及穩(wěn)定性等因素的耕地立地條件作為耕地質(zhì)量內(nèi)涵研究越來越受到關(guān)注。19世紀80年代，美國土壤保持局建立了土地評價與立地條件分析（land evaluation and site assessment，LESA）體系，該體系分為土地評價（land evaluation，LE）與立地分析（site assessment，SA）2 部分，LE 反映了耕地的自然條件優(yōu)劣；SA 則反映了耕地對社會經(jīng)濟條件適宜性。LESA 系統(tǒng)的一個最大特點就是靈活性，LESA 為不同的管理目標服務(wù)時，可以根據(jù)自己的價值取向適當調(diào)整LE 與SA 的權(quán)重比例，評價體系注重農(nóng)地保護的長期穩(wěn)定性和可持續(xù)生產(chǎn)能力[4-5]。然而，不同地貌區(qū)域耕地資源自然質(zhì)量條件與立地條件優(yōu)勢特征差異顯著，因此耕地資源評價中不僅需要差異化的指標體系構(gòu)建，還應(yīng)該考慮耕地資源自然質(zhì)量條件與立地條件協(xié)同關(guān)系，突出其優(yōu)勢條件特征，為永久基本農(nóng)田劃定與保護以及高標準農(nóng)田建 設(shè)提供參考借鑒[6-9]。

為劃定和永久保護高產(chǎn)且穩(wěn)定的耕地資源，耕地質(zhì)量保護的理論、技術(shù)方法和模型研究在不斷完善和延伸。其中耕地質(zhì)量內(nèi)涵不斷擴展，其評價指標涵蓋了自然質(zhì)量、利用條件、時空布局以及農(nóng)戶行為等方面[10-17]，如奉婷等從自然質(zhì)量、利用條件、空間形態(tài)以及生態(tài)安全4個角度選取相關(guān)指標對耕地質(zhì)量進行綜合評價[10]；在獲取耕地資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)方法方面主要依托于野外工作以及室內(nèi)技術(shù)平臺[18-20]，如姚赫男等依托RS和GIS等技術(shù)平臺評價耕地資源質(zhì)量[20]；構(gòu)建多角度的數(shù)理統(tǒng)計模型是整合各類指標的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括LESA模型[20-23]，自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[24]，PSR模型[25]，空間聚類模型以及生態(tài)風險評價模型[26-27]，如錢鳳魁等基于LESA體系模型對耕地資源自然質(zhì)量以及立地條件進行綜合評價[20-23]，張銳等通過構(gòu)建PSR模型對耕地資源生態(tài)功能進行評價[25]。這些研究成果豐富了耕地資源評價與保護體系，但上述研究多基于縣域尺度研究，更側(cè)重耕地評價指標層的構(gòu)建研究，缺少對不同地貌特征區(qū)域的耕地自然質(zhì)量條件與立地條件子系統(tǒng)的差異性以及協(xié)同性研究。本研究在LESA（land evaluation and site assessment）理論基礎(chǔ)上，以遼寧省不同地貌區(qū)為研究區(qū)，分別構(gòu)建耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)與立地條件評價系統(tǒng)，其中耕地質(zhì)量評價系統(tǒng)以土壤等自然條件要素為主體構(gòu)建，耕地立地條件評價系統(tǒng)以耕地利用要素與生態(tài)條件要素為主體構(gòu)建，通過開展兩系統(tǒng)之間的協(xié)同關(guān)系研究構(gòu)建不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價體系，并進行耕地保護的劃定分區(qū)實證分析，以期為耕地資源的永久保護提供理論和方法依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

遼寧省位于中國東北部，地勢為自北向南、自東西向中部傾斜，呈馬蹄狀，山地丘陵分別位于東西兩側(cè)，平均海拔分別為800和500 m，中部為平原區(qū)，平均海拔為200 m。全省屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫5~11℃，年降水量400~1150 mm。2017年遼寧省耕地資源占遼寧省總面積的27.65%，80%左右的耕地資源分布于遼中平原區(qū)和遼西丘陵區(qū)，并以遼中平原區(qū)為主；林地資源占遼寧省總面積的38.47%，其分布面積由遼東山地區(qū)、遼西丘陵區(qū)到遼中平原區(qū)依次遞減，其中遼東山區(qū)是遼寧省的林業(yè)基地，也是調(diào)節(jié)遼寧省自然環(huán)境狀況的生態(tài)屏障。

1.2 樣點選取及數(shù)據(jù)來源

1.2.1 樣點選取

為保障耕地資源的質(zhì)量和空間屬性，該文依據(jù)多邊形分區(qū)算法原理，以耕地資源利用等別為約束類，按照5%比例確定10 321個研究樣點，其中遼西丘陵區(qū)、遼中平原區(qū)和遼東山地區(qū)的樣點數(shù)分別為3 480、3 582和3 259（圖1）。

圖1 遼寧省不同地貌區(qū)研究樣點分布示意圖

1.2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究數(shù)據(jù)包括1）遼寧省1:10 000土地利用現(xiàn)狀圖，提取遼寧省耕地、生態(tài)用地、農(nóng)村居民點，溝渠，交通道路以及城市邊界線等基礎(chǔ)地類信息。2）遼寧省農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)，提取研究區(qū)耕地資源農(nóng)用地分等指標數(shù)據(jù)，包括土壤酸堿度、土壤有機質(zhì)含量、有效土層厚度等。3）遼寧省1:50 000數(shù)字高程模型（DEM），經(jīng)格式轉(zhuǎn)換以及投影校正提取各研究樣點坡度值。4）遼寧省不同縣域的社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒，獲取不同縣域經(jīng)濟概況以及糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

2 耕地自然質(zhì)量與立地條件評價協(xié)同系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)

耕地自然質(zhì)量反映了以土壤屬性為主體的耕地本底條件特征。近年來農(nóng)用地質(zhì)量分等成果的更新與完善工作成果為耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)建立提供了豐富和詳實的理論與實踐依據(jù)。該文主要參照農(nóng)用地分等評價體系構(gòu)建耕地自然質(zhì)量評價體系[28]（表1），基于多目標決策法構(gòu)建不同地貌區(qū)耕地資源自然質(zhì)量評價系統(tǒng)，并采用指標量化方法以及分級賦值規(guī)則進行耕地自然質(zhì)量分值測算，計算公式如下

式中F為第個評價單元因素評價分值；f為第個評價單元第個因素評價分值；ω為第個評價單元第個因素評價權(quán)重，為評價因素個數(shù)。

為對比分析不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量條件特征，該文以耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)為基礎(chǔ)計算評價單元的耕地自然質(zhì)量分值，并依據(jù)-均值聚類法對所有評價單元自然質(zhì)量分值進行10次迭代從而確定5個聚類中心，該方法能夠分析大量數(shù)據(jù)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)性，通過對不同地貌區(qū)聚類中心以及聚類案例個數(shù)進行橫向?qū)Ρ确治霭l(fā)現(xiàn)不同地貌區(qū)自然質(zhì)量的差異性及內(nèi)在特征[29]。

表1 不同地貌區(qū)耕地資源自然質(zhì)量評價指標與權(quán)重

注：不同地貌區(qū)指標、分級賦值標準以及權(quán)重來源于農(nóng)用地分等規(guī)程(GBT28407-2012)。

Note: Indicators, grading assignment criteria and weights of different geomorphic areas are derived from Regulation for Gradation on Agriculture Land Quality (GBT28407-2012).

2.2 耕地立地條件評價系統(tǒng)

耕地立地條件是耕地資源穩(wěn)定和可持續(xù)利用的保障條件，主要包括耕地利用條件、區(qū)位條件以及生態(tài)條件。在指標篩選、量化以及確定權(quán)重的基礎(chǔ)上，依據(jù)多目標決策法構(gòu)建不同地貌區(qū)耕地資源立地條件評價系統(tǒng)（同式(1)），并運用-均值聚類法對比分析不同地貌區(qū)耕地立地條件特征。

2.2.1指標篩選

耕地利用條件指標具體包括連片面積、路網(wǎng)密度、溝渠密度、周邊農(nóng)地兼容性等指標，其中周邊農(nóng)地兼容性表示為相鄰農(nóng)用地邊長比例，反映耕地利用的相對穩(wěn)定性；耕地區(qū)位條件指標具體包括距城鎮(zhèn)距離，距居民點距離、距主干道距離等指標；生態(tài)條件指標采用生態(tài)兼容性、分維度等指標，生態(tài)兼容性通過相鄰生態(tài)用地邊長比例測算，是體現(xiàn)耕地生態(tài)穩(wěn)定性特征指標。分維度是通過耕地斑塊形狀判定人為干擾程度的指標。

為避免指標冗余，該文基于主要信息含量法，利用累計信息含量比率IR遴選貢獻率較大的指標，確定在IR-1<80%≤IR的情況下，保留滿足條件的前個指標，從而確定不同地貌區(qū)立地條件評價指標體系[30-31]。計算公式如下

式中SI為指標主要信息含量；IR為累積信息含量；ω及a分別是最大方差正交旋轉(zhuǎn)后因子F的方差貢獻率和因子F下的指標X因子載荷。

2.2.2 指標賦值及權(quán)重

耕地產(chǎn)能是耕地質(zhì)量高低的主要體現(xiàn)，評價指標特征值與糧食產(chǎn)能之間聯(lián)系緊密。由于各指標由于量綱不同不能直接進行統(tǒng)計分析，為了便于對評價指標分級賦值。該文利用隸屬度函數(shù)法分析指標特征值與糧食產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系，從而確定各個指標在不同地貌區(qū)的賦值函數(shù)，其函數(shù)類型分為戎上型與戎下型。同時運用主要信息含量法確定各指標權(quán)重，公式如下

式中X為指標標準化后的值；x為指標實際值；為指標個數(shù)；max為指標中的最大值；min為指標中的最小值。

2.3 耕地自然質(zhì)量與立地條件系統(tǒng)協(xié)同模型

耦合度是用來分析不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件系統(tǒng)之間的相互作用，彼此影響的程度，為反映系統(tǒng)的整體“功效”與“協(xié)同”效應(yīng)，在耦合度值的基礎(chǔ)上加入表示總體發(fā)展水平的成分構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型[32]。依據(jù)耦合協(xié)調(diào)度理論，耦合協(xié)調(diào)度值（）在0~1范圍內(nèi)，越趨近于1表示系統(tǒng)間的總體水平越高，耦合關(guān)系越協(xié)調(diào)[33]。

式中為耕地自然質(zhì)量條件和耕地立地條件系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，為2系統(tǒng)之間耦合度；()表示耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)；()表示耕地立地條件評價系統(tǒng)，為耕地自然質(zhì)量系統(tǒng)與立地條件系統(tǒng)之間比例關(guān)系。

表2 不同地貌區(qū)耕地立地條件指標信息含量

2.4 耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價體系

LESA體系是由美國農(nóng)業(yè)部提出用于耕地資源質(zhì)量評價的一種常用方法，包含影響糧食產(chǎn)能的土壤因素，也包含影響耕地資源穩(wěn)定利用的非土壤因素。依據(jù)不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)，立地條件評價系統(tǒng)以及兩者的協(xié)同比例關(guān)系，基于LESA思想構(gòu)建耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價體系。

式中LESA為耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價系統(tǒng)；LE等同于公式（4）中()，為耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)；SA等同于公式（4）中()，為耕地立地條件評價系統(tǒng)；和為耕地自然質(zhì)量系統(tǒng)與立地條件系統(tǒng)之間比例關(guān)系。

表3 不同地貌區(qū)耕地立地條件指標與權(quán)重

注：函數(shù)式中為指標值；為指標分值。

Note: In the formula,is the index value;is the index score.

3 結(jié)果與分析

3.1 不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件系統(tǒng)協(xié)同關(guān)系分析

3.1.1 不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量條件評價結(jié)果分析

依據(jù)耕地自然質(zhì)量評價系統(tǒng)對不同地貌區(qū)耕地資源自然質(zhì)量條件進行評價(式(1))，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量條件評價分值在28.6~99.2分之間，遼西丘陵區(qū)、遼中平原區(qū)和遼東山地區(qū)平均分值分別為75.89、82.96和65.62分。依據(jù)-均值聚類法對比分析可知（圖2），其耕地資源自然質(zhì)量條件分值整體分布及峰值排序為遼中平原區(qū)>遼西丘陵區(qū)>遼東山地區(qū)，遼中平原區(qū)在耕地自然質(zhì)量條件方面具有相對較大的優(yōu)勢，而遼西丘陵區(qū)與遼東山地區(qū)耕地自然質(zhì)量條件受地形坡度及土壤有機質(zhì)等因素影響較大。

3.1.2 不同地貌區(qū)耕地立地條件評價結(jié)果分析

依據(jù)耕地立地條件評價系統(tǒng)對不同地貌區(qū)耕地資源立地條件進行評價(同式(1))，結(jié)果顯示不同地貌區(qū)耕地立地條件分值在7.84~86.57分之間，遼西丘陵區(qū)、遼中平原區(qū)和遼東山地區(qū)平均分值分別為65.08、55.77和61.62分。依據(jù)-均值聚類法對比分析可知（圖2），其耕地立地條件分值分布及峰值排序為遼西丘陵區(qū)>遼東山地區(qū)>遼中平原區(qū)，遼西丘陵區(qū)和遼東山地區(qū)耕地資源立地條件優(yōu)勢特征突出，重點體現(xiàn)在耕地生態(tài)特性穩(wěn)定，而遼中平原區(qū)耕地立地條件優(yōu)勢主要體現(xiàn)在利用條件特征優(yōu)勢突出，耕地連片度較高。

圖2 不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件分值聚類情況

3.1.3不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件協(xié)同系統(tǒng)分析

為確定最為協(xié)調(diào)的耕地自然質(zhì)量與立地條件系統(tǒng)之間的協(xié)同比例關(guān)系，即式（4）中的值，該文運用代入法，假設(shè)2個系統(tǒng)之間所有可能的整數(shù)值比例，即自然質(zhì)量與立地條件比值從1:9到9:1，計算2個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)系數(shù)，最大的耦合協(xié)調(diào)度所對應(yīng)的2個系統(tǒng)比值為最優(yōu)的相關(guān)系數(shù)。

表4為不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果，根據(jù)表4可知，不同地貌區(qū)自然質(zhì)量與立地條件之間的耦合度較高且基本一致，均達到了良性共振耦合，表明2系統(tǒng)內(nèi)部相互協(xié)同。遼西丘陵區(qū)、遼中平原區(qū)和遼東山地區(qū)的耕地資源自然質(zhì)量與立地條件之間的最優(yōu)協(xié)同比例關(guān)系分別為4:6、6:4和5:5。依據(jù)LESA體系模型，遼西丘陵區(qū)為LESA=0.4LE+0.6SA；遼中平原區(qū)為LESA=0.6LE+0.4SA；遼東山地區(qū)為LESA=0.5LE+0.5SA。

表4 不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件耦合協(xié)調(diào)度

3.2 耕地自然質(zhì)量與立地條件協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用分析

省級尺度的耕地資源保護應(yīng)體現(xiàn)其自然質(zhì)量條件與立地條件特征的差異性和優(yōu)勢性。為驗證不同地貌區(qū)協(xié)同模型的科學性與實用性，該文以遼寧省省級耕地斑塊為底圖，在不同地貌區(qū)分別選擇5%的樣點，以耦合協(xié)調(diào)度模型為基礎(chǔ)，并運用克里金插值法對遼寧省全域耕地資源綜合評價和保護分區(qū)劃定。最后依據(jù)自然斷點法對評價結(jié)果進行分級，并結(jié)合耕地自然質(zhì)量與立地條件優(yōu)勢特征將全域耕地劃分為3種類型區(qū)，如圖3所示。分別為耕地資源核心保護區(qū)、優(yōu)勢整治區(qū)和重點調(diào)控區(qū)。

1）耕地資源核心保護區(qū)。該區(qū)域耕地耕地面積2.41×106hm2，占遼寧省耕地資源的28.93%。該區(qū)域耕地資源平均國家利用等9.48，主要分布在遼中平原區(qū)以及遼東山地沿海區(qū)域，而遼西丘陵區(qū)分布較少。該區(qū)域地勢平坦，土壤肥沃，灌溉設(shè)施完善，集中連片程度高。具有便捷的區(qū)位條件，便于機械化耕作以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，同時耕地距離生態(tài)涵養(yǎng)水源較近，具有良好的生態(tài)環(huán)境特征。該區(qū)域是高標準基本農(nóng)田建設(shè)以及永久基本劃定的首選區(qū)域。

2）耕地資源優(yōu)勢整治區(qū)。該區(qū)域耕地總面積4.38×106hm2，占遼寧省耕地資源的54.14%。該區(qū)域耕地資源平均國家利用等10.16。其中遼西丘陵區(qū)的耕地具有立地條件優(yōu)勢，而自然質(zhì)量條件較差；遼中平原區(qū)耕地資源具有優(yōu)越的自然質(zhì)量條件，而立地條件較差；遼東山地區(qū)耕地具有較大的生態(tài)功能價值，但破碎化問題嚴重。與核心保護區(qū)相比，該區(qū)域盡管耕地整體質(zhì)量相對減弱，但耕地自然質(zhì)量條件與立地條件差異顯著，因此該區(qū)域應(yīng)實施差別化管理，重點保護其優(yōu)勢特征的同時改善其不利條件，依據(jù)耕地資源稟賦有針對性開展土地整治以及耕地保護工作，以實現(xiàn)耕地資源綜合質(zhì)量的提升和長期穩(wěn)定利用的可持續(xù)性。

圖3 不同地貌區(qū)耕地資源分區(qū)

3）耕地資源重點調(diào)控區(qū)。該區(qū)域耕地總面積1.53×106hm2，占遼寧省耕地資源的16.93%。該區(qū)域耕地資源平均國家利用等11.56。耕地資源主要分布于遼西丘陵與遼東山地區(qū)，遼中平原區(qū)分布較少。該區(qū)域受到地形以及種植條件限制，耕層較薄，有機質(zhì)含量偏低，破碎化問題嚴重，耕地利用適宜性減弱。該區(qū)域既不具備良好的自然質(zhì)量稟賦，也不具備優(yōu)越的立地條件，實施土地整治的限制因素較多，改造較難。因此該區(qū)域建議實施生態(tài)退耕進行生態(tài)保育，或作為增減掛鉤項目區(qū)域，實現(xiàn)其特有的耕地功能價值。

表5 耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價結(jié)果及保護分區(qū)

4 結(jié) 論

1）不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量條件評價分值在28.6~99.2分之間，總體表現(xiàn)為遼中平原區(qū)>遼西丘陵區(qū)>遼東山地區(qū)，遼中平原區(qū)耕地資源自然質(zhì)量條件整體較優(yōu)，遼西和遼東地區(qū)耕地資源自然質(zhì)量條件差異較大，主要限制因素為坡度及有機質(zhì)。耕地立地條件分值在7.84~86.57分之間，總體表現(xiàn)為遼西丘陵區(qū)>遼東山地區(qū)>遼中平原區(qū)，表明遼西丘陵區(qū)耕地資源立地條件特征優(yōu)勢突出，耕地具有良好的生態(tài)保護特性。

2）遼西丘陵區(qū)、遼中平原區(qū)和遼東山地區(qū)的耕地自然質(zhì)量條件與立地條件耦合度最大值分別為0.83、0.82和0.83，對應(yīng)最優(yōu)的協(xié)同比例關(guān)系為4:6、6:4和5:5。構(gòu)建不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價系統(tǒng)，其中遼西丘陵區(qū)為LESA=0.4LE+0.6SA；遼中平原區(qū)為LESA=0.6LE+0.4SA；遼東山地區(qū)為LESA=0.5LE+0.5SA。該系統(tǒng)體現(xiàn)了不同地貌區(qū)耕地資源自然質(zhì)量條件與立地條件之間的差異化特征。

3）依據(jù)不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件綜合評價結(jié)果將全域耕地劃分3種類型區(qū)域。一是耕地資源核心保護區(qū)，占28.93%，平均國家利用等9.48。耕地自然質(zhì)量與立地條件特征優(yōu)勢顯著，可作為高標準基本農(nóng)田建設(shè)和永久基本農(nóng)田劃定的首選區(qū)域；二是耕地資源優(yōu)勢整治區(qū)，占54.14%，平均國家利用等10.16。耕地資源自然質(zhì)量或立地條件差異較大，存在一定耕地利用的限制因素，可開展耕地資源綜合整治，提升耕地綜合條件優(yōu)勢；三是耕地資源重點調(diào)控區(qū)，占16.93%，平均國家利用等11.56。耕地資源自然質(zhì)量與立地條件相對較差，耕地資源限制因素較多，耕地整治難度大，建議實施生態(tài)退耕、增減掛鉤等措施，提升耕地資源有效利用途徑。

本文采用耦合協(xié)調(diào)度模型量化了不同地貌區(qū)耕地自然質(zhì)量與立地條件協(xié)同關(guān)系，體現(xiàn)了耕地資源自然質(zhì)量條件與立地條件之間的區(qū)域差異化特征。然而耕地資源具有多功能性特征，在耕地立地條件指標時，應(yīng)精細設(shè)計耕地資源的不同功能指標，能夠既保障耕地資源對農(nóng)業(yè)用途的適宜性，又保障耕地資源利用的永久穩(wěn)定性。

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Quantification of synergetic relationship between natural quality and site conditions of cultivated land based on coupling coordination degree model

Qian Fengkui, Wang Weiwen, Wang Qiubing

(1.110161,; 2.110161,)

The natural quality conditions and site conditions of cultivated land jointly determined the sustainable production capacity of cultivated land. The research on the synergistic relationship between natural quality and site conditions could provide theoretical and methodological references for the scientific protection and sustainable use of cultivated land resources. This paper took the cultivated land resources of different geomorphological areas in Liaoning Province as the research objects, which were the hilly area in the west, plain area in the center and mountain area in the east of Liaoning Province. From the perspective of ensuring grain production capacity and sustainable utilization, this paper established natural quality and site condition evaluation system suitable for the characteristics of cultivated land resources in different geomorphological areas. Based on the coupling coordination degree model, this paper quantified the coordination relationship between the natural quality and the site conditions of cultivated land resources, and established synergy system of natural quality and site condition suitable for the characteristics of cultivated land resources in different geomorphic regions based on the LESA (land evaluation and site assessment) system model. In order to verify the scientificity and practicality of the cultivated land synergy system in different geomorphological areas, this paper used Kriging interpolation method to conduct an empirical analysis. Grading the evaluation results according to the natural breakpoint method, and based on the natural quality of farmland and the site property, this paper studied the arable land resources of Liaoning Province and revealed the regularity and difference of farmland resource protection in different landforms. Result shows: The natural quality of cultivated land resources covered the conditions such as soil and topography, and the site conditions of cultivated land resources covered the use condition, regional condition, and ecological and environmental conditions. The order of the natural quality conditions of cultivated land in different landform areas was plain area in the center > hilly area in the west > mountain area in the east. The order of the environmental conditions of cultivated land in different landform areas was hilly area in the west > mountain area in the east > plain area in the center. There were regional differences in the superior characteristics of cultivated land resource protection. The synergistic relationship between the natural quality and the site conditions of cultivated land is 4:6, 6:4 and 5:5, respectively, for the hilly area in the west, plain area in the center and mountain area in the east. According to the proportional coefficient, based on the LESA system, 3 comprehensive evaluation systems for the natural quality and site conditions of cultivated land were constructed conforming to the differences of different landforms. Through the empirical analysis of the collaborative system of natural quality and site environmental conditions of cultivated land in different landforms, the cultivated land of Liaoning was divided into core protection zone, dominant remediation zone and key regulation zone based on the natural quality conditions of the cultivated land, site conditions, and comprehensive quality scores. In the future construction and rectification process, and differentiated management should be implemented. The research results reflect the differences and regularity of the superior characteristics of cultivated land resources in different geomorphological areas, which can provide reference for the sustainable use of cultivated land resources at the provincial scale.

land use; model; cultivated land resources; natural quality; site condition; coupling coordination degree; different geomorphological areas; Liaoning Province

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.035

F01.21

A

1002-6819(2018)-18-0284-08

2018-02-11

2018-08-20

國家自然科學基金項目（41671329）；遼寧省社會科學規(guī)劃基金項目（L18BGL005）；遼寧省自然科學基金項目（201602664）。

錢鳳魁，副教授，博士，研究方向：土地資源利用與評價。 Email：fkqian@163.com。

錢鳳魁，王衛(wèi)雯，王秋兵. 基于耦合協(xié)調(diào)度模型量化耕地自然質(zhì)量與立地條件協(xié)同關(guān)系[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34(18)：284－291. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.035 http://www.tcsae.org

Qian Fengkui, Wang Weiwen, Wang Qiubing. Quantification of synergetic relationship between natural quality and site conditions of cultivated land based on coupling coordination degree model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 284－291. (in Chinese with English abstract) doi：: 10.11975/ j.issn.1002- 6819.2018.18.035 http://www.tcsae.org