基于资源承载力的农用地适宜性评价——以广陵区为例

朱寿红，殷少美，唐 伟，王叶峰，王胜利

(1.江苏省兰德土地工程技术有限公司，江苏 南京 210019；2.扬州市自然资源和规划局 广陵分局，江苏 扬州 225000；3.江苏省地质测绘院，江苏 南京 211102)

改革开放以来，随着工业化和新型城镇化进程的加快，“不平衡、不充分发展”的矛盾在高强度的国土空间开发过程中尤为凸显，也造成了资源环境破坏、“三生”空间冲突加剧、城乡发展差距扩大、过度开发等一系列问题，影响了社会的可持续发展[1-2]。2016年12月中办、国办联合印发了《省级空间规划试点方案》，该方案指出开展资源环境承载能力评价与国土空间开发适宜性评价，为划定“三区、三线”奠定了基础[3]。2017年1月，国务院印发了《全国国土规划纲要(2016～2030年)》，明确了以资源环境承载能力为基础，推动国土集聚开发和分类保护相适应，切实优化国土空间开发格局[4]。2018年4月，习近平总书记在深入推动长江经济带发展座谈会上的讲话也明确指出，按照“多规合一”要求，根据资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价(“双评价”)，划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界3条控制线，科学谋划国土空间开发保护格局，建立健全国土空间管控机制[5]。2019年5月《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》进一步明确了资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价的重要地位[5-6]。可见，国土空间开发适宜性评价是国土空间规划的重要依据，吸引了国内较多学者开展研究。然而，学者们目前研究的尺度较为宏观，多以省域作为研究单元[5]，区县作为国家贯彻落实空间规划改革和主体功能区划等政策的基本单元，开展县域资源环境承载力及适宜性的研究对小区域资源环境保护具有重要的指导意义。基于上述研究，本文兼顾政策规划与自然发展规律，选取扬州市广陵区作为案例区，对农用地开发适宜性进行评价，以期为广陵区国土空间规划提供科学的参考。

1 方法与思路

1.1 研究方法

单因子敏感性指数等级按照高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分别赋值9、6、3和0。此方法根据各因子与研究区农业和环境间的关联程度来确定赋值等级，并通过层次分析法和德尔菲法来确定敏感度数值及权重，最终得到本研究资源环境承载力指标体系。通过确定的各因子的权重值及各因子相对应的敏感性值，再运用加权综合空间评价模型计算资源承载力综合分值。公式如下[7-8]：

1.2 研究思路

本研究将采用以下思路对农用地适宜性进行评价：首先，基于多指标要素开展资源环境承载力评价工作，综合划分农业功能指向的承载力等级；其次，根据农业承载力等级，初步确定农业生产适宜区、一般适宜区的备选区域，运用ArcGIS软件中聚合工具计算出2类备选区域的聚合距离，县区层面按<150、150～400、400～600、600～900、≥900 m生成地块连片度评价分级图；最后，结合承载力等级与地块连片度评价分级，采用判别矩阵模型确定农业生产适宜性等级。依据评估的适宜性结果解析广陵区农业生产的调整方向、重点，并提出优化路径与具体举措。

2 研究区概况与数据来源

2.1 研究区概况

本文选取扬州市广陵区作为研究区，广陵区是江苏省扬州市下辖主城区，地处江苏省中部，长江与京杭大运河交汇处。东部与江都区、广陵区杭集镇交界，北部毗邻广陵区泰安镇，西南部以横沟河、大众河为界，与扬州经济开发区代管的施桥镇毗邻，行政区域面积341.96 km2。

2.2 数据来源与处理

资源环境承载力受土地资源、水资源、环境资源和生态资源等各方面因素的影响[9-10]，选取哪些评价因子和选取评价因子数量的多少，都会对区域资源环境承载力的评价结果造成一定的影响。依据数据的主导性、客观性及可获取性等原则，结合广陵区实际，考虑到本文研究目标主要是以农业生产为导向的资源环境承载力评价，本文选取了坡度、离主要水系的距离、土地利用现状、NDVI、DEM、表层土壤质地及沟渠密度7个评价因子(表1、图1)。

(1)坡度。坡度是地表单元陡缓的程度。坡度的陡峭程度与地表侵蚀度密切相关，坡度的陡峭程度越平缓，土地所经受的地表侵蚀度越低，反之则越高[11]。土地所经历的地表侵蚀度增高，会导致水土流失现象的增加，最终使耕地越来越少，严重影响农业耕作。参考龚亚男等[12]的研究，结合广陵区地形数据，利用ArcGIS聚类分析工具，将坡度分为≤7°、7～15°、15～25°、25～90° 4个等级。

(2)离主要水系的距离、沟渠密度。离主要水系的距离、沟渠密度能体现出农业生产所需求的水源保证情况[13]。距主要水系距离越近、沟渠密度越密集，对于农用地水源的保证越强，农用地资源环境承载力越强。

(3)土地利用现状。土地利用现状直接反映区域土地的利用情况，是二调直接调查和批准的数据，具有很强的权威性。土地利用现状直接影响是否能进行农业生产[14],考虑到各土地利用类型的生态服务功能，将水域和湿地作为高敏感区，农用地为不敏感区，未利用地为低敏感区，建设用地为中敏感区。

(4)NDVI。归一化植被覆盖指数(NDVI)是反映农作物长势与营养状况的重要参数之一，NDVI值在-1～1之间[15-16]。NDVI值为0时，表示有岩石或裸地；NDVI值为负值时，表示被雨、雪、水等覆盖；NDVI值越大，代表植被覆盖程度越高。结合广陵实际植被覆盖情况，将NDVI划分为：≤0、0～0.2、0.2～0.4、≥0.4四个等级。

(5)DEM。高程(DEM)指的是相对海平面的垂直距离，高程直接影响了农用地给水条件，高度越高，越不适宜农作物生长[16-18]。本文采用30 m分辨率的DEM数据，从地理空间数据云网站上获取，并在GIS软件中生成坡度图层[22]。

(6)表层土壤质地。土壤中各粒级占土壤重量的百分比组合，称为土壤质地，将土壤质地分为粘质土、壤土、砂壤土、沙土和砾土，土壤质地与土壤通气、保肥、保水状况及耕作的难易有密切关系[20-21]，因此，了解土壤的质地类型，对农业生产具有指导价值。

在乌龙矶水库除险加固工程设计中，对弃土弃渣场布局进行了合理规划，以减少对环境的影响。弃土弃渣结束后，进行覆土、整平等土地整治，覆土土料来源为弃土和弃渣场原有表土，弃土弃渣时要求下渣上土，以满足植被恢复的基本要求。弃土弃渣场土地整治完成后，采取栽种植物进行植被恢复，根据弃渣形态和成分，种植较易成活的树种和覆盖草皮。

通过参考已有研究和咨询专家对各因子敏感程度进行评价并赋值，分为不敏感、低敏感、中敏感、高敏感4个承载力等级，分别赋值为0、3、6、9[22]。首先，通过专家打分法对各因子影响农业生产承载力的重要程度进行打分，在此基础上运用层次分析法计算出各因子权重值。资源环境承载力评价因子见表1。

表1 农业生产资源环境承载力评价因子赋值及权重表

3 结果与分析

3.1 资源环境承载能力集成评价

利用GIS软件将包含7个评价因子的矢量图进行叠加，得到农业生产资源环境承载力评价单元图，利用自然断点法将各个评价单元的承载力程度划分为高、较高、中等、较低和低5类，得到农业生产资源环境承载力在流域内的面积分布(表2)。集成评价结果显示(图2a)，广陵区地势平坦，水土、光热和气候等农业生产条件优越，农业生产功能导向大多为高适宜、较高适宜和中等适宜，面积分别为5392.02、9377.01和7911.18 hm2，分别占研究区土地总面积的16.10%、28.00%和23.62%，主要分布在头桥镇、李典镇、沙头镇、杭集镇南部、泰安镇等区域；较低等级面积为5189.13 hm2，占全区总面积的15.50%，主要分布在城区；低等级面积为5618.34 hm2，占全区总面积的16.78%，主要为区域内的水域和湿地。

图1 农业生产资源环境承载力评价因子分析图

图2 农业功能指向的承载等级结果图(a)、地块连片分度图(b)和农业生产适宜性分区图(c)

表2 农业生产功能导向资源环境承载力等级表

3.2 农业生产适宜性评价

基于上述农业承载力等级，确定农业生产适宜区、一般适宜区的备选区域。将农业承载能力等级高、较高的空间单元，作为农业生产适宜区的备选区域；将农业承载能力较高、中等、较低的空间单元，作为农业生产一般适宜区的备选区域；将农业承载能力低的空间单元，直接划定为农业生产不适宜区。运用ArcGIS中的聚合工具计算出两类备选区域的聚合距离，根据分级阈值生成地块连片度评价分级图(图2b)。

基于农业承载和地块连片度2个等级运用判别矩阵模型，划分农业生产适宜区、一般适宜区和不适宜区(表3)。

表3 农业生产适宜性分区参考判别矩阵

对农业适宜性等级评价结果(图2c)进行统计分析，结果显示，农业生产适宜及一般适宜的面积分别为13683.5和14302.90 hm2，分别占研究区土地总面积的40.86%和42.71%，区域整体的农业生产空间条件较好；农业生产不适宜区面积为5501.27 hm2，占研究区土地总面积的16.43%，这些区域主要是水系等禁止开发区域(表4)。农业生产适宜的区域主要集中在广陵区南部，沟渠密度、NDVI指数均较高；广陵区北部农业一般适宜区零散分布在适宜区内，后期应以土地综合整治为抓手提升耕地保护质量，提高土地的利用率和生产率；城市(镇)周边耕地多为基本农田，无形中形成城镇开发的实体边界，起到了优化城市空间格局、促进土地节约集约利用、控制城市无序蔓延扩张的作用。

表4 广陵区农业适宜性等级评价结果汇总表

4 结论与展望

基于GIS技术的农用地适宜性评价可以将具体的要素数据化，通过多层次因子的叠加分析能较全面地综合农用地适宜性的各种影响要素，在一定程度内提高了评价结果的科学性和合理性。

(1)为更好地将统计数据与空间关联，基于栅格的适宜性评价方法可以形成标准的空间评价指标集，得到区域差异化的评价结果，更加准确地刻画出指标的空间差异性。

(2)从资源环境承载力评价结果来看，广陵区资源环境承载力整体上处于中等水平，资源、自然环境条件是重要的影响因素。因此，广陵区应注重从土地资源、水资源、环境、生态等几个方面来提高整体资源环境承载力水平。

(3)从农业生产空间开发适宜性评价结果看空间格局，准确表现出广陵区农业生产空间开发适宜性的特点：空间分布差异明显，呈现出典型的区域特征，开发潜力等级较高的区域主要集中分布在广陵区南部，区域整体的农业生产空间条件较好；城市(镇)周边耕地适宜性较高，与实际为基本农田相符，有效发挥了永久基本农田作为城市实体边界的管控作用，未来基本农田保护及划定工作中，应促使城市(镇)周边耕地的规模稳定、质量提升。

当然，农业适宜性等级评价除本研究考虑的因素以外，还受人口增长、经济发展政策等因素的影响，今后研究应尽可能纳入更为全面的因素，从而使农业适宜性等级评价结果更有效地引导区域可持续发展。