基于土地评价的高标准基本农田建设地质量评价基于LESA体系的高标准基本农田建设时序研究

基于土地评价的高标准基本农田建设地质量评价基于LESA体系的高标准基本农田建设时序研究

加快高标准农业生产，促进农业转型，是确保国家粮食安全，加快经济转型发展的全球和战略问题。目前我国对高标准基本农田的研究主要集中在高标准基本农田建设标准、规范的解析和主要存在问题上,其中在基本农田划定方面有较多研究,主要从土地评价、GIS技术、宏观政策等角度开展,应用的方法有因素综合法、逐级修正法、理想逼近法、相关性分析法、层次分析法及模糊数学方法等1研究区域和数据来源1.1沈北新区地质概况沈北新区地处沈阳市区北郊,地理坐标介于123°16′~123°48′E,41°54′~42°11′N之间,辖区总面积892.60km沈北新区地势平坦开阔,地势自东向西倾斜,东部为低山丘陵,中、西部为冲积平原。第二次全国土地利用调查数据显示,沈北新区土地总面积89260.13hm1.2调查资料及方法数据来源包括:1)图件资料,沈北新区2012年土地利用变更调查数据库(1∶1万)、沈北新区耕地质量等级更新成果图(2012)等;2)文字资料,沈北新区耕地质量更新评价报告,沈北新区国民经济统计年鉴(2012年);3)调查数据,通过样方勘测、调查问卷和访谈等方式对灌溉保证率、排水(涝)条件、路林网密度和农业投入等进行补充调查。土壤有机质含量、剖面构型、障碍层次距地表深度、表层土壤质地等土壤质量参评指标主要以沈阳市沈北新区土壤图为基础,结合耕地地力调查对其进行更新;灌溉保证率及排水(涝)条件提取自耕地质量更新成果图和样方补充勘测与调查;路网密度、林网密度利用土地利用变更调查数据库和样方补充勘测与调查的合成土地利用现状图进行提取计算;考虑基本农田多因水渠、田间路等分割不能相连的问题,集中连片度是通过ArcGIS缓冲区分析后,对融合后的面积大小进行指标运算2学习方法2.1评估单元的确定评价单元是评价对象的最小单元,单元内部的地形地貌、土壤和气候等自然特征和社会经济特征应相对均一2.2耕地自然质量评价《高标准基本农田建设标准(TD/T1033—2012)》中所确定的目标是提高基础设施条件、农田产量及抗灾能力,实现规模经营等基于前人的研究成果1)耕地自然质量评价因素。耕地自然质量是土地生产力评估基础,是进行农业生产的决定性因素2)耕地立地条件评价因素。是除土壤以外保留农业用地适宜性的其他因素,通常包括土地分布、位置、适宜性以及相应的土地利用规划等,体现对农业生产力或农业活动限制性因素及社会经济要素的公共价值等2.3lesa评估体系的构建和评分计算现有的基本农田评价方法虽有简单易行及直观的优点,但主要考虑农田建设的难易程度、自然条件好坏及空间布局是否合理等2.3.1耕地质量评价(t)模型耕地质量评价因子依据其属性分为数值型、域值型、语言型和空间扩散型。不同类型指标应采用反映对耕地质量的显著作用的赋值方法,本研究中质量评价指标可以归类为数值型指标和域值型指标两种类型。具体指标按照《中国耕地质量等级调查与评定更新成果(辽宁卷)》进行分级计算打分,得出每个评价单元分数后,基于SPSS10.0软件,利用样点与利用等指数的相关系数进行指标筛选2.3.2立地条件评价立地条件是影响基本农田稳定性及建设可能性的一切外部环境条件,主要反映的是农业用途的外部环境可行性。本文的外部条件主要分为两类:一是农田基础条件(SA1),二是社会经济条件(SA-2)。立地条件分值计算与耕地质量评价分值计算相同。表为部分指标的计算方法。2.4耕地评价体系和立地条件评价体系权重组合LESA体系主要是由耕地质量和立地条件评价体系两部分构成,这两个体系间权重比例关系可以灵活设定。该综合评价体系为不同的管理目标服务时有不同组合方式,各地方在具体应用过程中可以根据自己的价值取向适当调整耕地质量评价体系(LE)和立地条件评价体系(SA)的权重比例。如美国在运用LESA体系进行耕地保护时,LE与SA分值按照1:2的权重比例确定LESA分值式中:F高标准基本农田建设的目标之一是粮食的高产稳产,自然质量与立地条件之间的权重都是为了粮食生产能力服务,因此两者之间的权重关系可以通过对粮食生产能力的影响来确定3结果与分析3.1基于k-均值聚类法的分区优化为进一步将高标准基本农田建设时序项目落实,以达到高标准基本农田建设集中连片的目标,本文对其结果进行更深入的研究,形成项目的时序安排。依据最大相似原理,运用K-均值聚类方法将评价结果根据LE、SA-1、SA-2三个分值进行迭代百次的聚类,选出聚类中心并得到分区结果图。再应用ArcGIS软件中的自然断点法将综合分数形成三级,得出分区结果图。将自然断点法与K-均值聚类法的两幅分区图进行叠加处理,根据在因素限制程度达到中等水平时就对其综合质量的发挥具有明显限制作用的原理本文将沈北新区平原区分为3个区域,即近期、中期和远期建设区。近期建设区的面积为14775.46hm3.2中期建设区在不同区域的分布经评价得到沈北新区基本农田的综合质量,结合区域高标准基本农田建设的工作实际,并分别考虑耕地的自然质量和立地条件进行区域划分,将综合分值与两部分分值相结合考虑其分区结果。近期建设区主要分布在沈北新区的西北部兴隆台锡伯族镇、黄家锡伯族乡及财落街道等,马刚乡、辉山街道也有零星分布;其既有良好的自然质量条件,又对社会经济条件有较好的适宜性,建设高标准基本农田条件最优。中期建设区主要分布在沈北新区西部石佛寺朝鲜族锡伯族乡、黄家锡伯族乡、兴隆锡伯族镇等,南部的马刚乡也有较大部分处于中期建设区;其有一定限制条件或其综合质量一般,故为次级建设区域。远期建设区的综合质量较低,且其自然质量、经济适宜性、建设可能性都较低;主要分布在沈北新区中部的新城子、清水台等街道。通过全面的考虑,对本研究区域高标准基本农田的建设工作做出时间上的安排。分区结果体现了高标准基本农田的质量差异(图2)。3.3建设中心理化重点的确定3.3.1高标准基本农田建设区近期建设区,表现为LE和SA各方面最佳,限制因素较小,是基本农田保护的重心。该区域属于基本具备高标准基本农田建设要求的地区,在今后高标准基本农田建设项目安排中,应该优先建设的区域。在近期项目选址时应着重考虑,建设的时间主要设定在1~3a。在建设高标准基本农田时应按照缺什么补什么的原则进行项目设计与施工。此区域建设投资力度较小便可得到较好的结果,应给于有针对性的整治,安排相应高标准基本农田建设项目。如图3所示,近期建设区的LE和SA-2都处于最优的状态。只有SA-1部分区域是中等限制区域。所以在此区域进行高标准基本农田建设时要集中进行SA-1的相关改善措施。对排灌、林网、路网等基础设施条件进行改善,使其建设成为设施完备、高产稳产的现代化农田。3.3.2建设时间的影响中期建设区,尽管其有些因素还较优,但部分因素限制性较强,是基本农田一般保护区域。该地区为高标准基本农田的稍加改造区域,其在高标准基本农田建设中应给予充分考虑。建设时间的设定主要在3~8a之间。从图3可以看出,LE有些区域处于严重限制状态;SA-1有些区域处于中度限制状态;SA-2的基础条件较好。应对其进行消灭田块中废弃地、增加有效耕地面积、增加路林网密度、大面积修整农地等建设措施。此区域建设高标准基本农田可能需要的资金较大,但是回报效果仍然较好,通过相应的投入达到集中连片、农业设施较好的高产稳产农田。3.3.3投资回报问题远期建设区,是LE、SA各方面都存在较大建设限制的区域。在高标准基本农田建设中应优先考虑前两个区域。此区域建设时间设定为8~12a,其耕地质量一般,SA处于严重限制状态,特别是SA-2较差,以致综合质量较差。但路网、林网建设的相对投资回报较大,在进行针对性建设中应首先考虑基础设施建设。在社会经济条件上投资回报率低,所以在投资方面应谨慎处理,有针对性地提高潜力较大的项目。在建设时间上,应处于较远的安排。4评价指标体系构建LESA系统在凌源市1)本研究借鉴美国LESA方法,在耕地质量等级更新成果基础上,建立了沈北新区耕地评价与立地条件分析综合体系。评价结果将沈阳市沈北新区分为3个区域,其中近期建设区为自然条件和立地条件优越的基本农田,该面积占总面积的43.95%;中期建设区是立地条件有部分限制、但是受自然条件因素影响较大的区域,占研究区的25.01%;远期建设区自然条件和立地条件都较差,占研究区的31.04%。未来的高标准基本农田建设工作中,不仅要考虑耕地自然质量条件,更应该考虑耕地的立地条件,这样才能考虑到各参评因子对综合质量作用的方式不同。2)评价指标体系构建结合建设目标,充分考虑高标准基本农田建设的一般规律和区域土地利用的特点,从而提高评价结果的科学性和应用的可操作性。继承和沿用耕地质量等级更新成果,建立耕地评价与立地条件分析综合体系,耕地质量等级更新成果中科学的评价因素以及详实的调查数据保证了体系的科学性和实用性。本研究综合考虑了自然质量要素、农田基础条件、社会经济条件三方面因素,得到沈北新区整治时序的3个阶段,为高标准基本农田的建设与布局提供了科学理论依据。本文尝试基于高标准基本农田质量形成机理构建高标准基本农田评价模型,使用科学的LESA评价模型进行评价,但在高标准基本农田自然质量评价过程中各质量因子对作物生长的作用机理考虑不足,未来研究可尝试探索质量因子与作物生长之间的作用机理,建立基于机理模型的高标准