北方山丘区县域农用地整理数量质量潜力测算方法研究

王洪丹,王金满,2*,李新凤

1.中国地质大学（北京）土地科学技术学院,北京100083

2.国土资源部土地整治重点实验室,北京100035

北方山丘区县域农用地整理数量质量潜力测算方法研究

王洪丹1,王金满1,2*,李新凤1

1.中国地质大学（北京）土地科学技术学院,北京100083

2.国土资源部土地整治重点实验室,北京100035

农用地整理是实现耕地总量动态平衡、提高耕地质量、改善生态环境的重要措施，农用地整理潜力测算是当前县级土地整治规划编制的基础。本文以北京市怀柔区为例，在本区2010年土地变更调查的基础上，先根据坡度划分耕地类型区，再以行政村为单元通过标准田块设计方法测算了农用地整理数量潜力，并划分耕地补充潜力等级。同时在农用地分等成果基础上，采用目标等别法，通过分别计算原有耕地提高产能和新增耕地产能，测算了农用地整理后产生的质量潜力。研究发现，采用标准田块法和目标等别法计算农用地整理潜力具有可行性。通过农用地整理数量与质量潜力的测算，得出通过道路、沟渠、田坎的综合整理可新增耕地面积48.51 hm2，耕地质量可提升1.18个等级，产生的质量潜力为1.76×104t。本研究可为编制怀柔区土地整治规划提供技术支撑。

农用地整理;数量潜力;质量潜力;产能;标准粮产量

土地是人类赖以生存与发展的重要物质和资源基础，耕地作为土地中的精华，是构成粮食综合生产能力的最基本要素之一，是实现粮食安全的基础和保证[1]。在城市化进程加快的今天，耕地资源日益短缺，严格保护耕地成为重中之重。耕地保护不仅要求耕地数量稳定，而且更加注重耕地质量的稳定，以期达到综合生产能力的稳定[2]。在新一轮土地整治规划编制过程中，耕地保护作为首要任务，农用地整理潜力成为规划编制的基础。农用地整理潜力，是指通过综合整理耕地及分布其间的道路、林网、沟渠、坟地、零星建设用地和未利用地等，在提高耕地质量、增加有效耕地面积、提高耕地产出率和发挥农业种植规模效益等方面具有一定的潜力。农用地整理潜力包括数量潜力和质量潜力两个方面。一些学者在农用地整理数量和质量潜力测算方面进行了相关研究，倪九派等[3]运用AHP和熵权法进行了土地整理潜力评价研究，刘现伟等[4]采用多因素加权法进行土地整理潜力评价，王婉晶等[5]构建了三指标法综合分析模型进行低山丘陵盆地区农用地整理潜力分级研究，陈亚恒等[6]采用耕地因素组合法计算了研究区耕地整理潜力，刘文智等[7]、王秋香等[8]均采用农用地产能核算成果分析研究耕地质量潜力，张瑞娟等[9]采用修正法对耕地质量潜力进行了测算研究。相关研究方法多样，存在不同程度的主观性。同时，在北方山丘区坡度变化大、地块破碎，农用地整理数量质量潜力测算不能采用统一的标准测算。为此，本文以北京市怀柔区为例，在划分耕地类型区的基础上，采用标准田块法进行农用地整理数量潜力测算，同时，利用农用地分等成果，采用目标等别法，全面分析评价农用地整理数量潜力和质量潜力。以便使操作更加简便，结果更加准确，更加符合实际，为科学编制县级土地整治规划提供了技术支撑。

1 研究区概况

怀柔区位于北京市东北部，是北京市远郊区县之一，位于北纬40°14'～41°04'，东经116°17'～116°53'，距市区50 km。气候属暖温带大陆性季风型半湿润气候，冬季寒冷干燥；夏季温暖湿润；地形以山区为主，占全区面积的89%，地貌轮廓由南向北表现为“山前平原-军都山地-山间盆地-山地”相间分布的模式；土壤有棕壤、褐土、潮土、水稻土四大土类，pH值在5.9～8.0之间；作为北京市重要的供水源地，区内河流水库众多，地下水资源丰富，水质优良。

2010年怀柔区耕地面积为1.02×104hm2，耕地以水浇地、旱地和菜地为主，水浇地占耕地总面积的47.79%，旱地占耕地总面积的47.67%，菜地占耕地面积的4.54%。怀柔区农用地自然质量构成的特点为从南到北呈递减的趋势。高等别的农用地大多分布在南部的平原区，而等别较低的农用地主要分布在北部山区。怀柔区各乡镇耕地面积汇总表见表1。

表1 怀柔区各乡镇耕地面积汇总表单位:hm2Table 1 The farmland area of each of town in HuairouUnit:hm2

2 研究方法

2.1 农用地整理数量潜力测算

2.1.1 测算方法农用地整理数量潜力是指对现实中分布在耕地地块中能够适合于耕地用途的未利用地和工矿废弃地等零星地类及耕地中分布的农村道路、沟渠和田坎通过土地整理规划设计，降低其比例系数，所能增加的有效耕地面积[10]。概括来说其潜力主要来源是通过道路、沟渠、田坎的综合整理所增加的耕地面积。农用地整理数量潜力测算采用标准田块法，公式如下：

式中：ΔS为耕地类型区净增耕地总面积，hm2；Ad为各耕地类型区的道路-沟渠-田坎系数；Ab为设定的与典型区同坡度类型区集约利用水平较高的耕地的道路-沟渠-田坎系数；S为耕地类型区的待整理耕地面积，hm2。

2.1.2 测算流程本研究农用地整理数量潜力测算以研究区2010年土地变更调查图为基图，根据坡度划分耕地类型区，在划分耕地类型区的基础上，进行不同类型区的标准田块设计，计算典型地块内道路、沟渠、田坎面积之和占典型区内耕地面积的比例。取各标准田块道路-沟渠-田坎系数的平均值作为相应耕地类型区的道路-沟渠-田坎系数。通过计算与设定的标准道路-沟渠-田坎系数（即与典型区同坡度类型区集约利用水平较高的耕地中道路、沟渠、田坎面积占耕地面积的比例）的差值，确定各类型区道路-沟渠-田坎降低系数。道路-沟渠-田坎降低系数与待整理耕地面积相乘，即为道路-沟渠-田坎整理增加耕地面积。具体见图1。

2.2 农用地整理质量潜力测算

2.1.1 测算方法农用地整理质量潜力是指在一定时期内、一定的生产力水平下，对某一区域内某种用途的耕地，通过采取一系列工程技术措施，在社会经济条件的影响下，可以实现提高耕地自然质量,提高耕地综合生产能力、改善生态环境和降低生产成本等效益的程度或大小[11]。质量潜力最终体现在耕地产出率上，体现在耕地综合生产能力上[12]。

农用地整理质量潜力测算就是对土地整理前后质量提升幅度的测算，主要通过提高耕地质量等别来实现。本研究在农用地分等成果基础上，采用目标等别法，通过分别计算原有耕地提高产能和新增耕地产能，测算农用地整理后产生的质量潜力。

（1）新增耕地产能计算

新增耕地部分的产能是假设新增耕地均能达到该行政区的平均利用等，按式（2）计算：

式中：W新为新增耕地产能，kg；Qi为新增耕地面积，hm2；K为该行政区平均利用等对应的标准粮产量，kg/hm2。

（2）原有耕地质量提升产能计算

原有耕地部分，假定各乡镇的平均利用等别通过整理可达到该乡镇的最高利用等，按式(3)计算：

式中：W提为耕地质量提升产能，kg；A为待整理耕地规模，hm2；T为耕地利用等别提高的程度，为该乡镇平均利用等减去该乡镇的最高利用等；C为一个利用等的标准粮产量，kg/hm2。

（3）农用地整理质量潜力测算

农用地整理质量潜力以提高的产能来表示，主要就包括原有耕地等级提高带来的潜力和新增耕地产生的潜力两部分。其计算公式为：

式中：W为通过农用地整理产生的质量潜力，t。

2.1.2 测算流程质量潜力测算的主要流程如下：

（1）本文采用目标等别法，在农用地分等成果基础上，以行政村为单元，取行政村各分等单元等别的平均值作为各行政村耕地的等别，同时取各乡镇分等单元等别的平均值作为该乡镇的耕地等别。

（2）选取乡镇分等单元耕地的最高等别，作为该乡镇耕地质量等别提高的目标，计算各行政村可提高的耕地质量等别和行政区农用地整理后的耕地平均利用等。

（3）根据农用地分等成果中所建立的耕地等别与标准粮产量的对应关系，得出农用地整理后平均利用等对应的标准粮产量以及各乡镇耕地等别对应的标准粮产量，测算农用地通过整理产生的质量潜力。具体测算流程见图2。

3 研究区农用地整理数量质量潜力测算

3.1 研究区农用地整理数量潜力研究

3.1.1 划分耕地类型区以怀柔区2010年土地变更调查图为基图，以整理范围内耕地为分析对象，以行政村为单元，怀柔区全部耕地按坡度进行分级。根据耕地区域的坡度分级状况，将各行政村耕地划分为3个类型区。其中，耕地坡度在6度以下（含6度）属于平耕地类型区；坡度在6～15度属于缓坡耕地类型区，15度以上的耕地属于坡耕地类型区。

表2 怀柔区农用地整理耕地类型区坡度分级表Table 2 The classification of slope of farmland zone of agricultural land consolidation in Huairou

3.1.2 农用地整理补充耕地潜力测算怀柔区农用地整理补充耕地主要是通过道路、沟渠、田坎的综合整理所增加的耕地面积。根据随机选取的原则，选取怀柔区30个行政村进行典型样区调查，每个村按类型区选择典型地块进行调查，典型地块的选取面积不小于该村同耕地类型区面积的2%～5%。调查任务是测量并统计典型地块内道路、沟渠及田坎的面积。分类型区计算典型地块道路、沟渠、田坎面积之和占典型地块耕地面积的比例。同时，根据农用地整理田块设计要求及怀柔区以往实施的土地整理项目田块设计方案，进行不同耕地类型区集约利用水平较高的耕地标准田块设计（图3～5），并计算耕地的道路-沟渠-田坎系数。由于平耕地的生产路与缓坡耕地、坡耕地的生产路相比较宽，且一侧有农沟，所以在平耕地生产路两侧设计林带，而缓坡耕地与坡耕地的生产路单侧设计林带。经计算，平耕地类型区、缓坡耕地类型区和坡耕地类型区的道路-沟渠-田块系数分别为8.5%、10.5%和14.0%。

图3 平耕地类型区度标准田块设计图Fig.3.Standard design of the flat farmland zone

图4 缓坡耕地类型区标准田块设计图Fig.4.Standard design of the slope farmland zone

图5 坡耕地类型区标准田块设计图Fig.5.Standard design of the hilly farmland zone

经典型地块调查，统计计算得到各耕地类型区典型地块道路-沟渠-田坎系数，取各典型地块该系数的平均值，作为相应耕地类型区道路-沟渠-田坎系数。然后，与设定的与典型区同坡度类型区集约利用水平较高的耕地的道路-沟渠-田坎系数对比，计算两者差值，即为各耕地类型区道路-沟渠-田坎降低系数。计算结果具体见表3。

表3 耕地类型区道路、沟渠、田坎系数Table 3 Road-ditch-bank coefficient of farmland zone

根据各耕地类型区待整理耕地面积，以及相应的道路-沟渠-田坎降低系数，计算通过道路、沟渠、田坎整理增加耕地的面积。

经计算，怀柔区各行政村通过道路、沟渠、田坎整理可增加耕地面积共48.51 hm2。

3.1.3 农用地整理补充耕地潜力分级增加耕地面积和增加耕地系数可以作为土地开发整理潜力分级的依据[13]。因此，本研究以行政村可补充耕地面积、新增耕地系数的平均值为标准，将怀柔区农用地整理补充耕地潜力分为四级，其中：双指标不低于各自平均值为Ⅰ级区；可补充耕地面积不低于平均值，新增耕地系数低于平均值为Ⅱ级区；可补充耕地面积低于平均值，新增耕地系数不低于平均值为Ⅲ级区；双指标低于各自的平均值为Ⅳ级区。根据农用地整理补充耕地面积潜力分级区，采用ArcGIS 9.3进行空间分析处理，得到怀柔区农用地整理补充耕地面积潜力分布图，具体见图6。从图中可以看出，农用地整理数量潜力Ⅰ级潜力区主要分布在怀柔北部山区的西沟村、银河沟、西府营等村及平原地区耕地面积分布广泛的耿辛庄、桃山村、宰相庄、安各庄、郑重庄等村，这与本区的耕地分布格局相一致。

3.2 研究区农用地整理质量潜力研究

3.2.1 等别提高潜力测算土地利用等别可以有效的反映耕地的生产能力，而耕地质量也可以用其生产能力来度量[14]。依据怀柔区农用地分等成果，以行政村为单元，取行政村各分等单元等别的平均值作为各行政村耕地的等别，然后取各乡镇分等单元的平均值作为各乡镇耕地的等别。同时选取各乡镇分等单元的最高等别，作为行政村耕地质量等别提高的目标，通过计算该区耕地平均利用等别与最高等别的差值，确定农用地整理各乡镇可提高的耕地质量等别。各乡镇分等单元的耕地等别和最高等别，具体见表4。

经计算，怀柔区农用地整理后平均利用等别为6.5个等，耕地质量平均可提高1.18个等。各乡镇等别提高程度见表4。

表4 怀柔区各乡镇耕地等别汇总表Table 4 The farmland grade of each town in Huairou

3.2.2 农用地整理耕地产能提升幅度计算（1）整理后平均利用等对应的标准粮产量计算

依据农用地整理潜力评价，通过土地利用系数修正得到耕地的利用等别可以反映出各地区平均现实投入与技术条件下耕地的生产力水平，同时也可以使农用地质量在全国范围内具有可比性[15]。根据全国农用地分等成果，将全国范围内的农用地利用等别分为1～15等，1等农用地质量最好，15等农用地质量最差。《农用地质量分等规程》（GB/T28407-2012）确定的标准粮产量体现了耕地的生产能力，其大小可反映不同利用等别耕地质量的优劣。15等地对应的标准粮产量是0～1500 kg/hm2，依次每增加一等，对应的标准粮产量增加1500 kg。经计算，怀柔区农用地整理后平均利用等为6.5个等，则对应的标准粮产量为1.43×104kg/hm2。

（2）新增耕地产能计算

怀柔区新增耕地均能达到该区的平均利用等6.5个等，则新增耕地产能为69.13 t。

（3）耕地质量提升产能计算

假定怀柔区各乡镇的平均利用等别通过整理可达到该乡镇的最高利用等。由全国农用地分等成果可知，一个利用等的标准粮产量为1500 kg/hm2。经计算，各乡镇耕地质量提升产能见表7。

表7 怀柔区各乡镇耕地质量提升产能汇总表单位：tTable 6 The improved productivity of farmland quality of each town in HuairouUnit:t

所以，怀柔区原有耕地部分提升产能共1.75×104t。

（4）农用地整理质量潜力测算

农用地整理质量潜力以提高的产能来表示，主要就包括原有耕地等级提高带来的潜力和新增耕地产生的潜力两部分。经计算，怀柔区沟通过农用地整理产生的质量潜力为1.76×104t。

3.2.3 等别提高潜力分级通过分析，怀柔区农用地整理耕地质量平均可提高1.18个等。以行政村为单元，以耕地质量提高等别为依据，将怀柔区农用地整理补充耕地潜力分为4级，其中：提高耕地等别＞1.5等为Ⅰ级区；提高耕地等别为1～1.5等（包含1.5）为Ⅱ级区；提高耕地等别＜1的（包含1）为Ⅲ级区；提高耕地等别为0的为Ⅳ级区。根据农用地整理等别提高潜力分级区，采用ArcGIS 9.3进行空间分析处理，得到怀柔区农用地整理等别提高潜力分级图，具体见图7。从图中可以看出，质量潜力Ⅰ级潜力区主要分布在桥梓镇23个行政村及北部山区大榆树、二号沟门、柏查子、碾子湾、崎峰茶、鱼水洞、西帽山、下坊、北干沟、老沟门、东岔等行政村，中部浅山地区六渡河、苇店等行政村耕地质量等别提高也存在很大潜力。

4 结论

本文在划分耕地类型区的基础上，利用标准田块设计法和目标等别法，全面分析评价了怀柔区农用地整理数量潜力和质量潜力，主要得到以下结论：

（1）通过标准田块设计法得出怀柔区农用地整理数量潜力为48.51 hm2，数量潜力Ⅰ级潜力区主要分布在怀柔北部山区的西沟村、银河沟、西府营等村及平原地区耕地面积分布广泛的耿辛庄、桃山村、宰相庄、安各庄、郑重庄等村，这与本区的耕地分布格局相一致。此方法其计算数据量小，简单易操作。但本研究采用的是各耕地类型区的平均道路-沟渠-田坎系数，未对低于标准设计田块道路-沟渠-田坎系数的情况进行分析，还需进行进一步的研究。

（2）基于农用地分等成果，采用目标等别法，测算出耕地质量等别可提升1.18个等，农用地整理后质量潜力为1.76×104t，质量潜力Ⅰ级潜力区主要分布在桥梓镇23个行政村及北部山区大榆树、二号沟门、柏查子、碾子湾、崎峰茶、鱼水洞、西帽山、下坊、北干沟、老沟门、东岔等行政村，中部浅山地区六渡河、苇店等行政村耕地质量等别提高也存在很大潜力。此方法利用等别提高来计算其提升产能，使农用地整理质量潜力测算效率大大提高。

（3）通过农用地整理数量潜力和质量潜力测算，划分潜力分区，可为合理安排农用地整理项目提供依据，为农用地整理提供了明确的方向，可使本区农用地整理更具针对性，为编制县级土地整理规划服务。

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Study on Quantitative and Qualitative Potential of Farmland Consolidation within County Region in the Northern Hilly Regions

WANG Hong-dan1,WANG Jin-man1,2*,LI Xin-feng1
1.School of Land Science and Technology,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation,Ministry of Land and Resources,Beijing 100035,China

Land consolidation is the important measure of realizing the farmland total dynamic balance,improving the farmland quality and the eco-environment.At present,the study of farmland consolidation potential is the basis of land management planning at the county level.This paper took Huairou District Beijing as an example to divide the farmland type area by the slope based on land change survey in 2010 at first and then to take administrative village as a unit,measuring quantity potential through standard plots design and dividing the farmland supplementary potential area.At the same time, based on the classification of farmland,using goal grade method to calculate original farmland improving productivity and added farmland productivity,measuring the quality potential after farmland consolidation.Through calculating quantitative and qualitative potential of farmland consolidation,it is concluded that farmland consolidation can add farmland area 48.51 ha,promote 1.18 grades of farmland quality and produce quality potential 1.76×104t.This research can provide technical support for land management planning in Huairou District.

Farmland consolidation;quantity potential;quality potential;production capacity;standard food output

F301.24

A

1000-2324(2015)03-0373-06

2014-10-28

2014-11-25

国土资源部公益性行业科研专项(201411007-4)

王洪丹(1989-),女,硕士,主要从事土地整治与生态恢复研究.E-mail:wanghd1176@163.com

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:wangjinman2002@163.com