基于GIS与耕地质量组合评价模型划定基本农田整备区

针对划定基本农田有质量、数量和空间的多重要求,该文从耕地的自然条件、质量条件、灌溉条件、区位条件、规划用途等5个层面选取16个指标建立了一般农田入选基本农田整备区的指标体系,并运用GIS技术提取各评价指标的空间属性数据;然后根据耕地质量模糊优选模型和属性层次模型2个模型评价结果的平均值对候选耕地进行质量和区位优劣排序;最后根据排序结果,通过GIS空间分析功能,以重庆市秀山县梅江镇为例,划定基本农田整备区的空间分布范围。组合评价模型可形成多角度评价结果的综合平衡,提高评价结果的科学性。     

基于耕地质量评价的基本农田划定方法

针对划定基本农田质量、数量的多重要求,以红兴隆垦区二九一农场为例,从耕地的自然质量条件、区位条件、耕地周围影响因素3个层面建立了一般农田划入基本农田的指标体系,并借助GIS技术提取各评价指标的空间属性数据;运用等间隔赋值法进行耕地的质量和区位的优劣排序;建立一种以耕地质量评价为基础的“按质定量”的基本农田划定方法。结果表明:二九一农场优质耕地所占比重较小,且分布较为分散。若使其基本农田保护率达到国家规定的指标,评价分值≥70分的耕地区域是理想的基本农田保护区。实证研究表明此种方法可以减少基本农田划定中人为因素的干扰,使得基本农田的划定更为科学合理。     

考虑粮食安全和耕地质量的县域基本农田空间布局优化

基于粮食安全优化区域耕地空间布局,以期为粮食安全和耕地保护提供参考。该研究以河南省柘城县为例,从人口发展的角度出发,建立灰色-BP网络组合模型,预测1999-2025年柘城县人口数量以及耕地需求量;其次,从六种粮食消费途径采用折算法计算粮食需求量与粮食安全系数;随后,根据基本农田空间布局优化的要求,从生产条件、区位条件、景观条件以及政策条件4个方面构建耕地质量评价体系,并使用加权指数和法计算耕地综合质量分;最后,根据粮食安全对耕地数量的要求以及质量评价结果,优化柘城县基本农田空间布局。结果表明:1)柘城县在1990-2005年属于粮食紧张阶段,2005-2019年属于粮食盈余阶段,虽整体上实现粮食安全,但从粮食消费结构上看依然存在"隐性饥饿"风险;2)柘城县耕地综合质量分在29.57～92.87之间,均值为59.53,综合质量较优;3)粮食安全保护区耕地质量较好,是保障粮食安全的核心,建议纳入基本农田范畴;粮食安全缓冲区虽然耕地质量优势相对减弱,但限制因素较为单一,也应纳入基本农田范畴;城镇发展规划区围绕城镇中心环状布局,建议作为城镇建设空间;土地综合整治区分布零散、集聚度不高,不适宜作为基本农田,建议作为基本农田的备选区。     

珠三角丘陵区耕地质量综合评价及指标权重敏感性分析

快速工业化和城市化给珠三角地区的耕地造成一系列土壤环境污染问题,合理评价这些区域耕地质量对指导耕地的有效利用和保护以及实现耕地数量-质量综合平衡与管理具有重要意义。目前耕地质量评价中,较少考虑土壤污染因素,并且缺乏对指标的权重敏感性分析验证评价结果的可靠性。因此该文以珠三角土壤受污染区之一的增城区为例,综合考虑土壤肥力因素以及土壤环境评价指标,从土壤理化性质、农业生产条件、区位条件、土壤环境4个方面构建耕地质量综合评价指标体系,分析增城区耕地质量总体特征及空间布局与行政区域分布规律,在此基础上基于OAT(one-at-a-time)法来评估各指标权重的不确定性对评价结果的影响程度。结果表明:增城区耕地整体质量较高但优质耕地较少。在耕地质量综合评价中融入土壤污染因素,并对其进行微观定量分析,使得评价体系更全面。不同指标权重变化对耕地质量变化率影响的空间差异较大;对于同一指标,权重增加或减少的值相同时,其对耕地质量评价结果的敏感性相同。最大的MACR(mean absolute change rate)值3.558 2%远低于相应的权重变化率30%,表明评价结果总体相对稳定,该文初始确定的权重是合理的。该研究有助于国土相关部门更好地掌握土壤受污染区域的耕地质量,在空间多准则决策中减少不确定性影响。     

多情景模拟下城市周边耕地功能分区

科学划定耕地功能分区有助于制定区域差别化的耕地保护措施,是协调耕地保护与经济发展,维护城市粮食安全的重要手段。以常州市主城区为例,综合运用斑块生成土地利用模拟（patch-generating land use simulation model,PLUS）模型、热点分析、k-means 空间聚类等方法,系统分析自然发展、耕地保护、可持续发展3种情景下未来耕地变化冷热点区域与现状耕地综合适宜性,在可持续发展情景下耦合两类分析结果,规划耕地功能分区。结果表明：1）在不同情景下,研究区各用地类型整体空间分布格局保持稳定,未来不稳定耕地冷热点分布具有差异性;2）基于生产适宜性、空间集聚性、区位便利性指标综合评价,按聚类结果初步将研究区划分为4类,耕地面积占比分别为38.71%、32.73%、19.80%、8.76%;3）结合两类评价结果,组合不同层次特征,将研究区耕地归并划分为粮食主产区、都市农业区、农地改善区、城乡过渡区,因地制宜地提出相应管控措施。研究结果可以为中国类似城市周边耕地分区分类利用与保护提供参考。     

基于耕地质量指数局部空间自相关的耕地保护分区

科学合理地制定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护、精细化管理的重要保障。该文采用Moran散点图和局部空间自相关分析相结合的方法,以耕地质量指数为空间变量,探讨广宁县耕地质量的空间结构性特征和聚集性规律,并据此提出耕地保护分区方案。研究结果表明:广宁县耕地质量在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,正相关类型(高-高和低-低型)多以"组团"形式出现,聚集性较强;负相关类型(高-低和低-高型)无明显集中区域,零星分布。基于局部空间自相关分析的耕地保护分区,既综合考虑了耕地自然条件、利用条件和经济条件,同时将耕地质量的空间属性作为第4维,纳入到耕地保护分区研究中,为耕地差异化保护、精细化管理提供了思路。最后,提出了基于局部空间自相关的耕地保护分区方案及相应的保护措施,可为研究区域耕地保护分区提供参考。     

多规合一视角下县域永久基本农田划定方法与实证研究

科学合理划定县域永久基本农田是当前中国为提高国家粮食安全保障能力、保障农民切实利益和实施藏粮于地作出的重大战略举措。针对现行各规划间由于期限错配、标准各异、边界冲突和管理混乱造成永久基本农田"划不下、管不住、建不好、守不牢"等问题,基于"多规合一"视角和顺序递进式划定思路,论文提出了一套县域永久基本农田划定的方法体系。首先,在核实地类利用状态和协调各规划冲突的基础上,将城镇周边利用等指数高于区域平均值的耕地优先划定为城镇周边永久基本农田;而后,从耕地质量条件、交通区位条件、农业生产条件和地块空间形态等方面构建多因素综合评价指标体系,在其他耕地区内利用综合得分最优法划定永久基本农田保护区域。研究结果表明:1)扣除耕地中不符合基本农田划定利用状态准则、用途管制规则和预留的开发用地,进一步提高了基本农田的稳定性和科学性;2)分步骤划定城镇周边和其他耕地区内永久基本农田,有利于合理控制城镇规模,构筑城镇绿色生态空间;3)永久基本农田方案落实了"总体稳定、局部微调、应保尽保、量质并重"的划定原则,在约束指标上满足了国家相关政策要求,在质量控制指标上也优于调整前。     

高标准基本农田建设区域划定——以重庆市南岸区为例

为深入贯彻落实乡村振兴战略、保障国家粮食安全和保护生态环境,解决目前面临的耕地数量减少、质量下降等现实性问题,对耕地实行基本农田特殊保护,开展了高标准基本农田建设区域划定研究。以典型山地城市——重庆市南岸区为例,在从土壤质量、立地条件、基础设施和空间形态4个方面综合评价耕地自然质量的基础上,采用区位通达性修正系数、发展稳定性修正系数和人文因素修正系数对耕地自然质量逐级修正,探索高标准基本农田建设区域划定模型,引导耕地实施特殊保护。结果表明:南岸区耕地综合质量平均分值为42.7,整体耕地综合质量水平一般;根据耕地综合质量评价结果,综合分析区域的限制因素,基于空间集聚格局分析划定高标准基本农田1 280.89 hm~2,高标准基本农田综合质量分为51.5,占耕地总量的38.69%,主要分布在研究区东部的迎龙镇、长生桥镇和广阳镇。高标准基本农田的划定和保护应因地制宜,结合区域特点,分类实施,在研究区西部提升耕地质量、加强耕地保护的同时也要注重生态安全的保护;城市扩展范围内的研究区中部需要重点协调城市发展和耕地保护的关系;研究区东部是粮食的主要产地,引导非农用地退出,更加注重基本农田质量建设与保护,实施规模化生产,提高粮食产量。     

基于空间决策的城镇空间与农业生产空间协调布局优化

科学划定城镇空间和农业生产空间的空间开发管制边界,是兼顾城市发展与粮食安全的重要举措.该文以鹰潭市中心城区为例,借助GIS平台进行建设开发适宜性评价和耕地综合质量评价.基于2个评价结果开展城镇空间和农业生产空间协调优化布局研究.通过城市发展方向预测、新增建设用地规模、基本农田保护面积和耕地国家利用等四方面修正,形成城市开发边界和基本农田保护红线初步方案.根据空间矛盾协调原则做出空间决策,优化协调城镇空间和农业生产空间布局.研究结果为:中心城区建设开发适宜性分值由高到低呈现出以中心城区中心为圆心的“圈层”式的空间分布,中心城区耕地综合质量高的耕地主要分布在西部和东部;综合建设用地重心移动分析、凸壳原理分析城市扩张模式、基础设施与产业布局分析得出中心城区北部的夏埠乡、志光镇和鸿塘镇是中心城区未来发展的重点方向;引入耕地国家利用等指标,将基本农田保护红线方案划分为可调区和不可调区,城市开发边界方案与耕地保护红线方案不可调区布局冲突的空间决策为调整城市开发边界,优先保障耕地.城市开发边界方案与耕地保护红线方案可调区布局冲突的空间决策为调整耕地保护红线,优先保障城市发展.     

基于耕地质量和空间聚类的县域基本农田划定——以湖北省团风县为例

为了实现基本农田保护政策“优质集中”的具体要求,以湖北省团风县为例,首先基于耕地自然质量、水利基础设施、区位条件、空间形态构建了4个因素11个评价指标的评价指标体系以反映耕地质量的空间差异性,随后使用K均值聚类法对耕地的综合质量等级进行划分,建立了基于耕地质量和空间聚类的基本农田划定方法。结合上级下达的基本农田保护指标确定团风县入选基本农田的耕地面积为16 333 hm²,且相应的耕地质量总分值均大于76.21,团风县基本农田大多分布在长江沿岸平原区。通过使用基于多因素加权求和模型获得的基本农田划定结果对此种方法进行验证,并基于景观格局指数对两种方法进行对比分析,这种方法不仅可行,而且能更好地实现基本农田划定中的质优和集中的目标。     

基于村域耕地质量均匀度的高标农田建设时序分区

高标准基本农田建设是实现耕地数量管控、质量管理和生态管护的重要手段.为探究方便高标准基本农田建设决策及实施的以行政村为决策单元的耕地质量评价和建设分区方法,该文以曲周县土地综合整治项目区为例,构建基于区域最优耕地质量水平的村域耕地质量均匀度评价模型并基于新的耕地质量观从地力质量、工程质量、空间质量、生态环境质量和美学质量5个方面构建村域耕地质量均匀度评价指标体系,通过对各指标分级赋值、加权求和计算村域耕地质量均匀度,分析区域耕地质量差异及障碍因素指标限制性,按照先易后难的原则进行高标准基本农田建设时序分区.结果显示:项目区各行政村耕地质量均匀度值处于7.03~22.40之间,行政村之间差异明显;项目区限制性较强的障碍因素多为中等和低改造难度指标,局部存在高改造难度指标.将项目区划分为重点建设区(710.11 hm2)、次级建设区(2199.04 hm2)、一般建设区(975.47 hm2)和有条件建设区(1101.07 hm2)4部分,建设难度由易到难;评价模型和指标体系可以满足对村域耕地质量的评价和障碍因素诊断,可方便后续建设决策,该研究可以为高标准基本农田建设实践作参考,为相关研究提供新的思路和方法.     

基于空间模拟退火算法的耕地质量布样及优化方法

耕地质量监测是保障耕地资源的永续利用,实现耕地产能提升、加强耕地资源的管理、保护、合理利用的重要措施,对实现持续粮食安全具有重要意义。该文提出了基于空间模拟退火算法的耕地质量布样优化方法,以空间模拟退火算法为基础生成一组最优样本,构成基础监测网络,在此基础上,通过多期耕地等级成果数据提取属性发生变化的分等因素和对应发生变化的区域,生成潜在变化区,并结合研究区实际情况辅以专家知识和异常监测点,对基础样本点进行增加、删除、替换等优化操作,生成最终监测样点。以北京市大兴区为例,最终确定布设55个监测样点,结果表明,该方法布设的样点在耕地质量预测方面的精度高于传统的随机抽样和分层抽样方法,能有效地预测县域耕地质量并监控耕地质量的变化情况。     

大城市近郊县域耕地保护预警方法

县域是耕地保护及预警最为合理的研究尺度,综合应用土地利用规划、年度计划和农用地分等定级成果,预测耕地资源“量”与“质”的变化趋势是科学合理地保护耕地的有效手段。该文在单项指标和综合指标2个层次上,从耕地数量、稳定生产能力、易变养分的空间变化和综合4个方面构建了县域耕地保护预警体系,并对北京市顺义区进行了耕地保护预警研究。顺义区耕地保护单项指标预警结果表明,2007、2008年顺义区耕地数量出现轻警,2009、2010年则为无警;耕地稳定生产能力在2007、2009年为中警,2008年为重警,2010年为轻警;而易变养分含量变化的警情则不尽相同。综合指标预警结果表明：2007年顺义区耕地保护出现重警,2008年和2009年为中警,2010年为轻警。研究结果从预警的时间尺度和空间尺度出发,全面考虑了耕地的数量变化和质量变化,并使警情判定与土地管理和农业生产工作相衔接,是进行区域耕地保护预警研究的有效方法。     

基于耦合协调度模型量化耕地自然质量与立地条件协同关系

耕地自然质量条件与立地系统共同决定了耕地可持续的生产能力,测算二者之间的协同比例关系可为耕地资源的保护分区提供理论和方法借鉴。该文以辽宁省不同地貌区为例,通过构建不同地貌区耕地自然质量评价系统与耕地立地条件评价系统,运用耦合协调度模型量化分析二者之间的协同关系,最后依据二者之间协同关系特征建立耕地资源保护分区。研究结果表明:在辽宁省西部的丘陵地貌区、中部的平原地貌区以及东部的山地地貌区,耕地资源保护优势条件特征存在区域差异,3个地貌区耕地自然质量条件与立地条件协同关系比值分别为4:6、6:4和5:5,应遵循耕地资源条件的地域差异特征实行协同保护。在此基础上,依据耕地资源优势条件特征将辽宁省耕地区域划分为核心保护区、优势整治区以及重点调控区,并提出不同区域耕地资源差异化的利用和保护措施。该研究结果体现了不同地貌区耕地资源优势保护条件特征的差异性与规律性,可为省域尺度耕地资源的永续利用提供参考借鉴。     

耕地质量多维评价与利用分区——以黄骅市为例

耕地利用分区对于未来区域空间的有序开发利用具有指导意义,对耕地质量进行多维度解析评价是拓展传统耕地质量评价理论的重要途径,是保证分区工作“落地”的关键。以“三位一体”统一质量观为理论依据,以河北省黄骅市为研究区,在构建集成“空间—功能—环境”的耕地质量三维解析评价框架的基础上,运用Spearman秩相关系数和G^*热点分析工具表征三维质量的空间相关性,最后基于以上成果进行耕地利用分区,提出差别化管理建议。结果表明:(1)黄骅市各维度耕地质量分值存在空间分异。高值区主要分布于黄骅市西部和北部,低值区则主要分布于黄骅市西南部。(2)黄骅市各维度耕地质量之间存在强烈的空间关联效应。自然环境与社会环境呈现强权衡关系,空间特征与规模、物质生产功能呈现强协同关系; 不同维度质量的冷热点分布格局可能相似,同一维度质量的却可能存在空间冲突。(3)将黄骅市划分为生产优势保护区、休闲农业发展区、规模效益提升区、休耕整治区和潜在功能挖掘区5个区域,各耕地利用区特点各异,应因地制宜进行耕地差别化利用与管护。研究结果对于增强耕地利用分区的可操作性具有实践意义,为优化耕地利用保护路径提供参考。     

基于改进灰靶模型的耕地质量评价方法与实证

耕地质量评价是掌握耕地质量现状、促进耕地资源可持续利用的基础。论文基于耕地“三位一体”保护的需要,综合考虑土壤质量、生态质量和管理质量,应用指标权重确定（Criteria Importance Though Intercriteria Correlation,简称CRITIC）法改进灰靶评价模型,提出了一种三重质量维度下的县域耕地质量评价新方法,并以赤壁市的耕地为例进行了实证。结果表明：有机质含量等17个指标能够较好地从土壤、生态、管理三个维度表征耕地多功能质量水平;赤壁市耕地质量处于中等偏上水平,靶心度?的取值范围在0.66～0.85之间,耕地质量级别以二、三级为主,约占耕地总面积的80.49%;但耕地质量的区域空间差异较大;赤壁市耕地管理质量差异较小,土壤质量、生态质量对耕地综合质量的限制性较大,是制约耕地生产能力的主要质量维度;研究结果与现有的耕地质量等级评价结果基本一致,表明改进后的灰靶评价模型不仅赋权和评价过程更为客观,且利于测算耕地单维度质量,是对已有耕地质量评价方法的重要补充,旨在为新时代耕地多功能质量评价提供理论和方法借鉴。     

引入耕地生态价值的咸阳市基本农田划定

为了探索科学客观的基本农田划定方法,实现将集中连片和优质稳定的耕地划为基本农田的目标,有效保护耕地和保障国家农业生产安全。该研究以陕西省咸阳市为例,引入耕地生态价值和政策条件多维度评价耕地质量,结合耕地质量空间集聚类型划定耕地保护分区;采用缓冲区分析法识别耕地连片性,耦合耕地保护分区和耕地连片等级,尝试探索“连片优先、质量优良、数量约束”的基本农田划定流程。结果表明:1)咸阳市耕地质量划分为高、较高、一般、较低、低5个等级,全市超过一半面积的耕地质量等级为低和较低等级(35.81%和29.67%),一般和较高等级的耕地面积占比也均超过了10%;不同耕地质量等级在空间分布上的差异受地形和区域经济发展影响较大,耕地质量等级总体上呈现出“南高北低”的空间分布格局;咸阳市耕地质量在空间上呈现出明显的集聚特征,以高-高值集聚型和低-低值集聚型耕地为主;2)将全市耕地划为优先保护区、适宜保护区、重点整治区和全面治理区4个保护分区并提出一些保护建议。全面治理区内耕地面积最多,占全市耕地总面积的35.50%,适宜保护区内耕地面积最少,仅占11.81%;3)咸阳市共得到49 713个耕地连片地块,面积2...     

基于局部空间自相关的高标准基本农田建设分区

加快高标准基本农田建设是实现中国耕地质量保护与管理的有效措施之一。为合理划定高标准基本农田建设区域,该文以广宁县为例,在综合评价耕地质量的基础上,引入局部空间自相关分析(LISA,local indicators of spatial association)进行相关研究。结果表明:广宁县耕地质量整体平均水平较高;村级耕地质量在分布上存在一定的空间正自相关性;根据局部空间自相关结果可将全县分为高标准基本农田建设优化区域、重点区域、后备区域和一般区域。在未来整治与建设过程中,可结合不同自相关类型的特点,针对不同的建设区域采取差别化开发整治措施和有序性建设时序安排。该研究综合考虑了耕地自然属性、社会经济属性以及空间属性的差异,体现出耕地规模、质量与空间聚集"三位一体"的分区保护思路,能够为耕地保护和农田整治建设提供依据。     

基于国土空间"三线"划定与耕地质量自相关的耕地空间布局优化

结合国土空间规划与耕地质量自相关属性优化耕地保护空间布局，对于耕地质量提升、保障粮食安全具有重要意义。该研究采用改进空间自相关模型，将生态环境作为耕地质量空间相关性分析框架的"第四维"，从地块尺度模拟位于"三线"内地块耕地质量指数的空间自相关性，据此提出优化耕地保护空间布局的方案。结果表明：1）高淳区高质量耕地呈现出东部集中连片、西部零散分布的特征，低质量耕地集中分布在高淳东部，各耕地自然指数均呈现出"西高东低"的特征。2）各耕地质量指数正、负相关型分别与高、低质量耕地的空间高度吻合，均表现出较强正相关性的空间聚集特征。自然质量、利用管理、经济价值及生态环境指数的Moran''s I值分别为0.79、0.92、0.89、0.77，空间集聚性从大到小的顺序为利用管理、经济价值、自然质量与生态环境指数。3）结合国土空间规划与耕地质量自相关优化耕地布局，永久基本农田新增968.15hm2，等级提升0.94，确定永久基本农田保护区、城镇发展缓冲区、生态环境保护区及综合调节区4个一级类与14个二级类。其中，永久基本农田保护区综合质量最优，耕地质量表现出较强的空间扩散效应，应禁止非农建设；城镇发展缓冲区耕地质量较差但区位优势突出，是城镇建设理想区；生态环境保护区耕地综合质量较差但生态优势明显，应开展生态防护工程，形成生态保护格网；综合调节区应判明耕地障碍因素的作用机理，有序开展田间整治，实现向永久基本农田的跃迁。     

基于指标综合特征的耕地遗传质量和动态质量评价

基于耕地资源内在禀赋特征与外在利用水平的综合视角从静态和动态2个维度评价耕地质量，对实现耕地数量、质量、生态"三位一体"保护具有重要意义。该研究基于指标综合特征的内在属性特征和外在利用水平2个维度构建指标响应时间（Indicator Response Time，IRT）和人为干扰程度（Degree of Human Interference，DHI）2个指标，将耕地质量评价指标划分为遗传指标和动态指标，并将耕地质量分为遗传质量和动态质量，从遗传质量和动态质量2个维度衡量耕地质量，并以河北省曲周县为例进行实证研究。结果表明：1）基于指标综合特征将耕地质量划分为遗传质量和动态质量，从相对稳定的遗传质量和较高变异的动态质量2个维度评价耕地质量，更能体现自然环境和人为活动变化对耕地质量的影响，对耕地质量建设与提升具有积极作用；2）曲周县耕地综合质量以高等和中等为主，共占耕地总面积的82.33%，而耕地遗传质量和动态质量均以高等地为主，分别为耕地总面积的60.65%和50.18%，主要分布于县域北部和南部地区；3）曲周县耕地遗传质量和动态质量均以高等地的面积最大，为耕地总面积的29.19%，分别占高等遗传质量和高等动态质量面积的48.13%和58.17%；相同土壤类型的耕地遗传质量普遍比耕地动态质量高，且耕地遗传质量的空间变异程度较低；4）曲周县耕地遗传质量平均等级略微大于耕地动态质量平均等级，但耕地遗传质量和动态质量相等与略微差异的面积占耕地总面积的85.36%，其中，遗传质量等于动态质量的面积为耕地总面积的37.17%。该研究有利于建立保护遗传质量和提升动态质量的基本理念，可为土地综合整治和高标准农田建设提供基础依据。