面向土地整治工程的耕地适宜性评价方法研究

白畯文，魏 朋，吴小东

（1.中国电力建设集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051； 2.昆明市土地开发整理中心，云南 昆明 650041）

耕地是人类生存必不可少的重要资源，耕地适宜性评价是通过对耕地相关属性的综合鉴定，判断耕地所具有的生产潜力及其适宜程度高低的过程[1]，它是耕地合理利用的重要基础，也是土地规划的主要依据[2]。通过耕地适宜性评价，可为耕地的利用和管控提供科学依据[3]。

随着自然资源部的组建，土地作为国家的基础性、战略性资源被摆在尤为重要的位置。为了提高土地开发的科学性及合理性，土地整治工程实施之前，需进行耕地适宜性评价，以确保土地整治的必要性。近年来，国内许多学者对耕地适宜性评价做了大量研 究[4-6]。赵晓丹[7]运用归树、核密度等方法提取计算参评因子数据，并基于多指标决策框架，利用层次分析法确定各参评因子的权重，选择加权叠加法对湖南省全域进行了耕地适宜性综合分析。刘轩等[8]针对空间数据属性值的不精确对评价因子总体排序的影响,提出了ELECTRE TRI算法与GIS结合的耕地适宜性评价方法,研究表明ELECTRE TRI算法的两种分类方法评价结果相近，具备合理性。奚砚涛等[9]采用特尔斐法和加权平均指数法，以湖南省常宁市柏坊镇各个行政村为评价单元，选取耕地空间关系的多维评价因子对耕地适宜性进行评价。彭瑶等[10]从耕地的自然生产潜力和耕地发展压力两个方面构建耕地适宜性评价体系，运用层次分析法确定指标权重，对浙江省义乌市岩南村范围进行了耕地适宜性评价，并探讨了评价结果在村级土地利用规划中的应用途径和方法。

上述研究所提出的方法多用于研究区域自然状态下的耕地适宜性评价，方法具有通用性。目前的研究还未基于土地整治工程提出针对性较强的评价方法。本文以昆明市石林县板桥街道范围内的土地整治项目为依托，提出了一种面向土地整治工程的耕地适宜性评价方法。通过分析土地整治工程措施对耕地条件的影响，结合土地利用现状数据、耕地质量评定数据确定评价因子、评价单元并划分适宜性等级。随后基于GIS平台，采用缓冲区分析、最邻近距离分析等空间分析方法进行单因子评价，并在此基础上进行多因子综合评价，从而实现针对土地整治工程的耕地适宜性评价。

1 研究区域及数据概况

1.1 研究区域

研究区位于昆明市石林县板桥街道境内，属滇中高原腹心地带，地势起伏。

1.2 数据概况

数据内容：研究区域范围数据、石林县土地利用数据、石林县现状地物数据、研究区域耕地质量评定数据。

数据处理：①以研究区域范围数据为边界对石林县土地利用数据及石林县现状地物数据进行裁剪，得到研究区域内的土地利用数据及现状地物数据；②从土地利用数据中提取水田、水浇地、旱地图斑作为耕地图斑；③从现状地物数据中提取农村道路、沟渠、河流、水库、管道等要素。

2 耕地适宜性评价方法

2.1 评价因子及评价单元确定

依据研究区的农用地和田间基础设施现状，以及村庄环境和生态环境中所存在的主要问题，拟实施的土地整治工程种类包括土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程。

土地平整工程指为满足农田耕作、灌排需要而进行的田块修筑、地力保持等土方工程措施[11]。土地平整工程的实施能在一定程度上改变研究区耕地的坡度、土壤有机质含量、有效土层厚度等条件。

灌溉与排水工程指为提升研究区内耕地的排灌条件而进行的一系列农渠、斗渠、引水管道、路边沟、水池、水窖及管涵的新建与改建工程。灌溉与排水工程的实施能在一定程度上改变研究区耕地的水源保证条件。

田间道路工程指为提升农户耕作的便捷度而进行的一系列田间道、生产路、会车道、挡土墙的新建与改建工程。田间道路工程的实施能在一定程度上改变研究区耕地间的交通条件。

考虑到上述土地整治工程将对耕地条件产生影响，因此选取受影响的因素作为评价因子，将有利于提升土地整治工程中耕地适宜性评价的针对性。结合数据现状，最终选取5类评价因子：①坡度；②土壤有机质含量；③有效土层厚度；④水源保证；⑤交通条件。

考虑到研究区范围内耕地的种类由水田、水浇地、旱地组成，因此评价对象确定为以上三类。从土地利用数据中提取水田、水浇地、旱地要素作为耕地图斑，并以这些划分好的耕地图斑作为最终评价单元。

2.2 适宜性等级划分

空间适宜性评价量化分级标准参照联合国粮农组织FAO《土地评价纲要》提出的耕地适宜性四级原 则[12]，结合研究区实际将耕地适宜性等级分为高度适宜、较适宜、中等适宜、勉强适宜4个等级。因此，单因子评价分级及多因子综合评价分级均按四级标准进行划分。

2.3 单因子评价

2.3.1 坡度评价

依据研究区域耕地质量评定数据中的“地形坡度”字段值，结合中国农业区划委员会颁发的《土地利用现状调查技术规程》对坡度进行分级，坡度分级结果如表1所示。

表1 耕地坡度分级表

耕地坡度的不同级别，对耕地适宜性的影响不同。≤2°一般无水土流失现象，适宜性等级最高；2°～6°可发生轻度土壤侵蚀，适宜性等级次高；6°～15°可发生中度水土流失，适宜性等级中等；15°～25°水土流失严重，适宜性等级较低；＞25°为《水土保持法》规定的开荒限制坡度，不适宜开垦。因此，依据耕地坡度对适宜性进行量化，坡度越低则所分配的适宜性量化值越大，结果如表2所示。

表2 坡度适宜性量化表

坡度适宜性量化空间分布如图1所示。

图1 坡度适宜性量化空间分布结果

2.3.2 土壤有机质含量评价

对耕地而言，土壤有机质含量越高，土壤越肥沃，耕地适宜性越好。因此，依据研究区域耕地质量评定数据中的“土壤有机质含量”字段值，采用几何间隔分类法，把土壤有机质含量值分为4类，并依据有机质含量的多少对适宜性进行量化，含量越高则所分配的适宜性量化值越大，结果如表3所示。

表3 土壤有机质含量适宜性量化表

土壤有机质含量适宜性量化空间分布如图2所示。2.3.3 有效土层厚度评价

图2 土壤有机质含量适宜性量化空间分布结果

在农耕生产中，有效土层厚度越厚，越适合耕作，耕地适宜性也越好。因此，依据研究区域耕地质量评定数据中的“有效土层厚度”字段值，采用几何间隔分类法，把有效土层厚度值分为4类，并依据土层厚度的大小对适宜性进行量化，厚度越大则所分配的适宜性量化值越大，结果如表4所示。

表4 有效土层厚度适宜性量化表

有效土层厚度适宜性量化空间分布如图3所示。

图3 有效土层厚度适宜性量化空间分布结果

2.3.4 水源保证评价

水源保证是支撑耕地灌溉必不可少的基础条件，水源保证条件可用耕地距水源的距离来近似衡量，耕地距水源越近表示水源保证条件越充分，耕地适宜性越好。评价方法如下：

1）水源要素提取：从研究区域现状地物数据中提取水源要素，水源要素包括湖泊、河流、沟渠、水库、坑塘、管道。

2）供水范围预测：根据研究区周边水源分布的实际情况，对研究区建立合理的供水范围缓冲区，经过实地踏勘，缓冲区半径设置为2 000 m。采用缓冲区分析法，把研究区边界外扩2 000 m形成供水范围。

3）供水范围内的水源要素提取：以供水范围为界，通过叠置分析法获取落入此范围内的水源要素。

4）距水源最邻近距离计算：在ArcGIS平台中利用“欧氏距离”工具，分别以提取到的面状水源和线状水源为源，设置大小一致的输出像素，分别计算研究区域内每个像元到最临近水源要素的距离。以像素值表示距离大小，像素值越小，距水源距离越近，结果如图4所示。

图4 研究区水源距离空间分布结果

5）栅格矢量化：分别把上述线状和面状水源的距离空间分布栅格转化为矢量点，并将得到的两份矢量点文件合二为一，矢量点中的“距离”字段记录了像素值的大小。

6）水源保证值计算：计算每个评价单元所包含的矢量点“距离”值的平均值，并以此作为水源保证值。

7）水源保证适宜性量化：采用自然间断点分级法，把水源保证值分为4类，并依据水源保证值的大小对适宜性进行量化，值越小则所分配的适宜性量化值越大，结果如表5所示。

表5 水源保证适宜性量化表

水源保证适宜性量化空间分布如图5所示。

图5 水源保证适宜性量化空间分布结果

2.3.5 交通条件评价

良好的交通条件是确保耕作便捷性的关键，交通条件可用耕地距农村道路的距离来近似衡量，耕地距农村道路越近表示交通条件越好，耕地适宜性也越强。评价方法如下：

1）交通要素提取：从研究区域现状地物数据中提取交通要素，交通要素为农村道路。

2）距农村道路最邻近距离计算：在ArcGIS平台中利用“欧氏距离”工具，以线状农村道路为源，设置合适的输出像素，计算研究区内每个像元到最临近交通要素的距离。以像素值表示距离大小，像素值越小，距农村道路距离越近，结果如图6所示。

图6 研究区农村道路距离空间分布结果

3） 栅格矢量化：把农村道路的距离空间分布栅格转化为矢量点，矢量点中的“距离”字段记录了像素值的大小。

4）交通条件值计算：计算每个评价单元所包含的矢量点“距离”值的平均值，并以此作为交通条件值。

5）交通条件适宜性量化：采用自然间断点分级法，把交通条件值分为4类，并依据交通条件值的大小对适宜性进行量化，值越小则所分配的适宜性量化值越大，结果如表6所示。

表6 交通条件适宜性量化表

交通条件适宜性量化空间分布如图7所示。

图7 交通条件适宜性量化空间分布结果

2.4 多因子综合评价

多因子综合评价是通过整合上述5类评价因子的量化成果，客观全面地反映耕地适宜性的方法，评价模型为：

式中，S为耕地适宜性的综合总分值；n为评价因子个数；Vk为第k个评价因子的量化值。

以评价模型为计算基础，通过叠置分析方法将 5类单因子进行综合计算，得出每个评价单元耕地适宜性的综合总分值，并依据确定的适宜性等级划分原则进行评价。耕地适宜性综合评价分数分级情况如表7所示。

表7 耕地适宜性等级划分表

耕地适宜性多因子综合评价结果如图8所示。

图8 耕地适宜性空间分布结果

3 评价结果及分析

根据图8所示的耕地适宜性空间分布结果，采用GIS地理统计方法，对分级结果进行综合统计，结果如表8所示。

表8 耕地适宜性统计表

经耕地适宜性评价可知，对于研究区域内的耕地，较适宜与中等适宜的面积占比分别为21.17%、66.78%，共占整个研究区耕地面积的87.95%，且适宜性较高的区域集中分布于研究区中东部。可见研究区耕地先天基础条件处于中等偏上水平，有较好的提质改造基础，有充足的质量提升空间。因此，经过一系列土地整治措施后，耕地适宜性将继续向好，总体比较适合在此区域实施土地整治工程。对比石林县国土、农业、林业、水务、环保等部门技术人员的实地踏勘结论，二者均指出研究区符合提质改造建设前提条件，分析结果趋于一致。

4 结 语

本文针对土地整治需要，提出了一种面向土地整治工程的耕地适宜性评价方法。该方法将整治措施对耕地条件的影响因素作为评价因子，通过多因子综合分析的手段，充分整合各类影响源，从而客观反映耕地适宜性情况，研究证明评价方法合理可行。后续研究若能不断扩充土地整治措施类别，评价结果将更为全面、准确。

本文提出的耕地适宜性评价方法，可应用于土地整治项目前期的可研编制及规划编制。