基于RS和GIS的莱西市设施农业用地现状分析

杨海滨 王超杰 高雅

摘要：近年来，农业现代化发展加快，设施农业的高经济效益吸引了越来越多的人选择发展设施农业，设施农用地规模越来越大，为其使用和管理带来了一定的困难。基于RS和GIS技术对2015年山东省莱西市设施农业用地中的塑料大棚、温室和小拱棚的空间分布情况和经济效益情况进行统计分析。结果表明，莱西市设施农业虽然发展迅速，但是分布比较零散，还没有形成规模化经营格局，设施农业的发展还有很大空间。

关键词：RS;GIS;设施农业用地;空间分布;经济效益;莱西市

中图分类号：F301         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）19-0078-04

Abstract： In recent years， the development of agricultural modernization has been speeding up， the high economic benefits of facilities agriculture has attracted more and more people choose to develop facilities agriculture. Facility agricultural land is becoming more and more，which brings some difficulties for the use and management of facilities. Based on the RS and GIS techniques， the spatial distribution and economic benefits of plastic greenhouses， greenhouses and small sheds in the agricultural land of Laixi city in Shandong province were statistically analyzed. The results show that， although the development of facility agriculture in Laixi city was increasingly fast， but the distribution was relatively fragmented，and it has not yet formed a large-scale business structure. There is still much space for development of facilities agriculture of Laixi city.

Key words： RS; GIS; facilities agricultural land; spatial distribution; economic benefi; Laixi city

近年来，随着农业现代化进程的快速发展，农业配套设施的面积和数量也都在不断增加。设施农业属于高投入、高效益型生产方式，大规模地发展设施农业可以节约土地和基础建设资金，取得更高的经济效益[1]，是现代农业发展的方向。

设施农用地是指直接用于经营性养殖的畜禽舍、工厂化作物栽培或水产养殖的生产设施用地及其相应附属设施用地，农村宅基地以外的晾晒场等农业设施用地[2]。本研究考察的设施农用地主要包括塑料大棚、温室和小拱棚。塑料大棚俗称冷棚，一般使用竹木结构或者钢结构作为骨架，上面用一层或多层塑料膜覆盖[3]。温室又称暖房，在不适宜植物生长的季节能提供合适的温度并增加产量[4]。本研究的温室主要是东、西、北三面为围护墙体，前坡面透光覆盖材料为塑料膜的这类日光温室。

由于设施农业具有高效益的特点，所以越来越多的人选择发展设施农业，设施农业用地规模越来越大，导致其使用和管理起来比较困难。本研究基于RS和GIS技术对山东省莱西市设施农业用地的数量、结构、空间分布情况和经济效益现状进行分析，得出莱西市设施农业用地发展现状，为今后莱西市设施农业用地发展提供参考。

1 研究区概况

莱西市位于山东半岛中部，地处北纬36°34′—37°09′、东经120°12′—120°40′。南北最大长度为63 km，东西最大宽度为36 km，呈不规则长方形。莱西市境内共有5个街道办事处、11个镇和1个经济开发區。土地总面积为   156 883.53 hm2，其中农用地面积为123 476.04 hm2，占土地总面积的79%，耕地面积为71 520.00 hm2，占土地总面积的54%;建设用地面积为25 285.65 hm2，占土地总面积的16%;未利用地面积为8 121.84 hm2，占土地总面积的5%。土地利用率为95%。

2 数据来源及处理过程

使用的遥感影像来源于2015年Landsat Copernicus影像，坐标系为1980年西安坐标系，影像级别为11级，分辨率为61.32 m/像素，高程为22.293 m。数据处理平台包括Mapgis和Arcgis。根据不同设施农业用地类型的光谱特征建立遥感影像解译标志，利用Mapgis软件以及莱西市行政边界矢量图对获取的遥感影像进行分割，获得研究区的各类设施农业用地在各乡镇或街道的分布情况。利用Arcgis 10软件对其进行统计和分析，最后得到各类设施农业用地相关统计数据。

3 研究区设施农业用地现状

3.1 各类型设施农业用地面积

根据Arcgis 10软件导出的属性表，对整个莱西市境内的各类型设施农业用地面积进行分类统计，结果如表1所示。从表1可以看出，莱西市各类型设施农业用地中塑料大棚面积为4 420.10 hm2，占整个莱西市设施农业用地总面积的92.18%，列第一位;小拱棚面积为289.12 hm2，占整个莱西市设施农业用地总面积的6.03%，列第二位;温室面积为85.80 hm2，占整个莱西市设施农业用地总面积的1.79%，列第三位。

查阅莱西市统计年鉴可知，莱西市耕地总面积为71 520.00 hm2，可得莱西市设施农业用地面积占耕地总面积的比例为6.70%。这表明莱西市设施农业用地面积占耕地总面积的比例较小，莱西市设施农业还有很大的发展空间。

3.2 各辖区设施农业用地总面积

根据原始数据，把研究区按照所辖的乡（镇、街道）进行划分，分别统计各乡（镇、街道）范围内所有设施农业用地类型的总面积。由表2可知，莱西市各乡（镇、街道）有不同规模的设施农业用地分布。其中，店埠镇设施农业用地总面积为2 378.97 hm2，占整个莱西市设施农业用地总面积的49.61%，列第一位;辖区内各类设施农业用地总面积在100～200 hm2的有望城街道和夏各庄镇;总面积在200～500 hm2的有孙受镇、马连庄镇和武备镇，大于500 hm2的除店埠镇外还有李权庄镇，为642.20 hm2，其他街道或辖区内设施农业用地总面积均不足100 hm2，梅花山街道最少，仅有16.83 hm2。由此可见，虽然整个研究区每个辖区内均有设施农业用地分布，但是分布比较零散且种植面积差距较大。例如仅店埠镇就占49.61%，这是因为店埠镇政府狠抓设施栽培，形成了集约化布局、区域化种植、产业化经营的蔬菜产业格局，建成了胡萝卜示范区、设施蔬菜示范区等种植示范区，打造胡萝卜核心区、大蒜核心区、后水口冬暖棚核心区和渚洲冬暖棚核心区。店埠镇政府还为农户提供技术指导和扶持，引导、鼓励农民成立专业合作社，通过合作社之间的服务和运作，促进店埠镇设施农业的生产与经营，帮助农民提高收入的同时也促进了店埠镇农业经济的快速发展。

3.3 各辖区不同类型设施农业用地面积

根据原始数据，把研究区内各乡（镇、街道）内的设施农业用地面积分别按照不同类型进行统计，并计算出各辖区内各类设施农业用地占整个研究区内设施农业用地总面积的比例，从而得知莱西市各类设施农业用地的结构和空间分布情况。由表3可知，塑料大棚在每个乡镇及街道均有分布，其中店埠镇分布最多，面积为2 348.94 hm2，占整个莱西市塑料大棚面积的53.14%;李权庄镇分布位列第二，面积为530.91 hm2，占整个莱西市塑料大棚面积的12.01%;孙受镇分布位列第三，面积为390.28 hm2，占8.83%，其他乡镇及街道塑料大棚面积占比均不超过5%。温室只在孙受镇、店埠镇和李权庄镇3个乡镇有分布，其中孙受镇分布最多，面积为55.12 hm2，占整个莱西市温室面积的64.24%;店埠镇分布位列第二，面积为27.52 hm2，占整个莱西市温室面积的32.07%;李权庄镇为3.16 hm2，占整个莱西温室面积的3.68%。小拱棚主要分布在望城街道、梅花山街道、孙受镇、夏各庄镇、南墅镇、店埠镇、李权庄镇和马连庄镇8个乡（镇、街道），其中马连庄镇分布最多，面积为121.84 hm2，占整个莱西市小拱棚面积的42.14%，李权庄镇分布位列第二，面积为108.13 hm2，占整个莱西市小拱棚面积的37.40%;望城街道分布位列第三，面积为23.22 hm2，占整个莱西市小拱棚面积的8.03%，孙受镇分布位列第四，面积为15.46 hm2，占整个莱西市小拱棚面积的5.35%，南墅镇、店埠镇、夏各庄镇和梅花山街道4个辖区内小拱棚所占比例均不超过5%。

3.4 各类型设施农业用地建造数量

从表4可以看出，在3类设施农业用地中，塑料大棚建造数量最多，为51 984个，占总数的84.16%;小拱棚次之，占15.19%;温室建造数最少，仅占0.65%。造成这种现象的原因是塑料大棚已推广应用多年，与温室相比，塑料大棚造价低、取材方便、建造简单，但是棚宽较小，寿命也比温室短;与小拱棚相比，塑料大棚内部空间较大，在棚内作业起来比较方便，经济效益也较高。因此，设施农业经营农户或企业更倾向于塑料大棚。

通过查阅资料可知，塑料大棚走向一般以东西方向为主，宽6～10 m（小拱棚宽度一般为2～4 m），长60～100 m为宜，南北方向间距不小于4 m;温室走向一般为东西方向，宽度在8～12 m，长度为50～80 m，建造倾角在40°～45°，相邻两温室间距不小于6 m。但是在实际生产中，出于对地块的形状、长度以及坡度等因素的考虑可以适当调整。

3.5 各类型设施农业用地的用地系数

在各类型的设施农业用地区域中分别选取3个区域作为各类型的样本區，分别统计出各类型各样本区内的耕地总面积和设施农业用地面积，再根据公式计算出各样本区设施农业用地的用地系数：某样本区设施农业用地的用地系数=该样本区内设施农业用地面积/该样本区耕地面积×100%。由表5可知，小拱棚的用地系数最高，平均为78.2%;塑料大棚的用地系数次之，平均为66.8%;温室的用地系数最低，平均为57.0%。由于温室大部分都是东西走向，为了避免有墙的一面会遮挡后面温室的光，所以需要在相邻温室之间留出较大间距，因此温室的用地系数最低。

3.6 各类型设施农业用地的经济效益

经过调查和查阅莱西市统计年鉴可知，莱西市设施农业用地中种植的经济作物主要有叶菜类（芹菜、油菜、菠菜、白菜、卷心菜等）、根茎类（白萝卜、胡萝卜、生姜、马铃薯等）、瓜菜类（黄瓜、茭瓜等）、茄果类（茄子、辣椒、西红柿等）和葱蒜类（大葱、大蒜）等。据调查，日光温室一年可以生产165 t/hm2蔬菜，塑料大棚一年可以生产120 t/hm2蔬菜，小拱棚一年可以生产120 t/hm2蔬菜，蔬菜单价按2 000元/t计算，可计算出莱西市各类型设施农业用地的年产值情况，结果见表6。

查阅莱西市统计年鉴可得，莱西市蔬菜种植总面积为18 233.33 hm2，年总产量为1 146 527 t，年平均产量为60.3 t/hm2。设施农业蔬菜种植面积为4 795.02 hm2，占莱西市蔬菜种植总面积的26.30%;设施农业用地蔬菜年总产量为579 263.40 t，占莱西市蔬菜年总产量的50.52%，体现出设施农业用地高产出的特点。

日光温室和塑料大棚的成本为种子、秧苗、肥料、药剂、人工、棚膜等生产性投入，除基础设施建设投资外，每年每公顷温室的运行成本为66 000元，总成本为566.25万元;每公顷拱棚的运行成本为62 325元，总成本为29 334.15万元。各类型设施农业用地总成本为29 900.40万元，说明设施农业需要投入较多资金。由表6可知，莱西市设施农业用地年总产值为115 852.68万元，所以年纯收入等于年总产值减去年总成本，为85 952.28万元。

4 结论与建议

以整个莱西市为研究区，以莱西市设施农业用地为研究对象，基于RS和GIS技术，运用地理信息系统学科知识和统计学方法，利用 MapGIS软件和ArcGIS软件的空间分析功能在基础遥感影像上对各类设施农业用地进行矢量化操作并将设施农业用地各类型、走向等作为属性得到莱西市各乡镇设施农业用地分布情况，通过Excel对导出的数据进行汇总计算，对莱西市设施农业用地的数量、结构、空间分布及用地系数等方面进行分析，可知莱西市设施农业用地中塑料大棚数量最多，占整个莱西市设施农业用地总面积的92.18%;小拱棚第二，占6.03%;温室第三，占1.79%。莱西市各乡（镇、街道）均有设施农业用地分布。其中，店埠镇、李权庄镇和孙受镇位居前三，还有9个乡（镇、街道）所占比例均不足3%，整个研究区内设施农业用地分布比较零散。小拱棚的用地系数最高，平均为78.2%;塑料大棚的用地系数次之，平均为66.8%;温室的用地系数最低，平均为57.0%。

通过以上分析结论可以看出，莱西市设施农业虽然发展迅速，但是分布比较零散，还没有形成规模化经营格局，莱西市设施农业的发展还有很大空间。除店埠镇布局形成规模外，其他辖区内的设施农业用地分布都比较零散，不利于规模化经营。发展设施农业需要大片集中的土地，因此，一方面政府要鼓励、引導设施农业的发展，建立健全土地流转制度;另一方面，需要鼓励在非耕地上建造温室塑料大棚、发展设施农业，既有利于成片发展设施农业，还有利于缓和研究区的人地矛盾[5]。

由于长期从事大田农业，大部分农户还是按照常规生产模式经营管理温室塑料大棚，造成产量不高、效益不明显等现象[6]。同时农机化水平较低，耗费大量人力，生产技术水平有待提高。应制定优惠政策和提供资金保障，加大政策资金补贴力度，鼓励企业和农民发展现代化、智能化的大型温室，进一步提高设施农业抵御自然灾害的能力和生产效益[7]。

参考文献：

[1] 王学真，高 峰.农业国际化和农业现代化的互动发展道路[M].北京：人民出版社，2017.12-15.

[2] 李中华，王国占，齐 飞.我国设施农业发展现状及发展思路[J].中国农机化，2012，54（1）：7-10.

[3] 郑其文.福鼎市设施蔬菜发展问题及对策研究[D].福州：福建农林大学，2012.

[4] 李逵文.温室发展历史[M].北京：北京出版社，2014.

[5] 张雯婧.福建省温室塑料大棚发展现状与对策分析[J].福建农业科技，2016（2）：71-73.

[6] 杜华章，钱存来，王义贵.基于SWOT分析的高效设施农业发展对策研究——以江苏省姜堰市为例[J].中国农学通报，2010，26（2）：314-319.

[7] 王 娟.富锦市设施农用地空间分布及优化研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2016.