基于空間分等的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田類型劃分研究

基于空間分等的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田類型劃分研究

高標(biāo)準(zhǔn)草坪是指經(jīng)過一定時期的土壤處理和建設(shè)，形成的集中連續(xù)、配套設(shè)施完善、收入穩(wěn)定、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強(qiáng)、適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的草坪。包括經(jīng)過整治的原有基本農(nóng)田和經(jīng)整治后劃入的基本農(nóng)田。縱觀國內(nèi)外農(nóng)田建設(shè),美國農(nóng)田保護(hù)以州、縣為基礎(chǔ),把重要農(nóng)田定為基本農(nóng)田、特殊農(nóng)田、州重要農(nóng)田和地方重要農(nóng)田,采用GIS支持下的LESA(農(nóng)田評價與立地分析方法)進(jìn)行農(nóng)田建設(shè);加拿大不僅重視耕地的數(shù)量保護(hù),而且非常強(qiáng)調(diào)耕地的質(zhì)量保護(hù)與提高;2012年,國土資源部制定的《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T28407-2012)國家標(biāo)準(zhǔn)開始正式實(shí)施,標(biāo)志我國農(nóng)用地質(zhì)量管理體系建設(shè)再上一個新臺階,為實(shí)現(xiàn)農(nóng)用地資源質(zhì)量、數(shù)量并重管理提供了重要技術(shù)依據(jù)。同年,國務(wù)院正式批準(zhǔn)頒布了由國土資源部會同有關(guān)部門編制的《全國土地整治規(guī)劃(2011~2015年)》?！兑?guī)劃》明確了未來五年土地整治的指導(dǎo)原則和目標(biāo)任務(wù),到2015年,新建4億畝旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田,并要求經(jīng)整治的基本農(nóng)田平均提高1個等級,可見“高標(biāo)準(zhǔn)”與耕地質(zhì)量等級直接掛鉤。按此要求,1億畝基本農(nóng)田建設(shè)任務(wù)已經(jīng)分解下達(dá)到各省市。目前,高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)已經(jīng)逐步展開,一系列國家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的出臺,宏觀上起到了一定的理論指導(dǎo)作用。但從具體縣域角度考慮,作為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的直接執(zhí)行者,如何因地制宜分區(qū)細(xì)化建設(shè)類型,以有序開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè),顯得尤為重要。本研究著力從土地限制性角度出發(fā),基于農(nóng)用地分等成果,運(yùn)用GIS技術(shù)分析限制因素組合類型,劃分高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū),引導(dǎo)有序開展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè),使工程設(shè)計更具有針對性,編制更適合實(shí)際的工程措施,從而有效提高耕地質(zhì)量等別。1材料和方法1.1清原縣農(nóng)田立地條件清原滿族自治縣屬于長白山山脈的西南延續(xù)部分,低山丘陵地帶;地處撫順市東部,位于東經(jīng)124°20′06″~125°28′58″,北緯41°47′52″~42°28′25″,總面積3921km2。全縣年平均降水量781.1mm,多集中于7~8月份,冬春雨量偏少。土壤類型主要以棕壤為主。渾河、清河、柴河、輝發(fā)河流域總面積3921.0hm2,多年平均徑流量為10.59億m3。山間河谷為第四紀(jì)松散巖孔隙水,其含水巖組的巖性為坡洪積—沖洪積的粗砂、砂礫石、砂卵石等。地下水埋藏不一,淺層水約2~5m;大部分田塊內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)欠完善,路面基本為土質(zhì)路面,高低不平,雨季泥濘難行。清原縣農(nóng)用地分等采用因素法,根據(jù)地貌條件劃分為2個因素指標(biāo)區(qū),分別為坡耕地因素指標(biāo)區(qū)和平原耕地因素指標(biāo)區(qū)。全縣農(nóng)用地共劃分為8個等別,分布在6~13等之間。農(nóng)用地自然質(zhì)量等的構(gòu)成以10、11、12等為主,三個等別占參與分等農(nóng)用地總面積的69.45%;6等地、13等地面積較小,兩個等別僅占分等農(nóng)用地總面積的5.21%;其余各等別所占比例比較平均,基本在7.23%~9.95%之間。1.2測定指標(biāo)的選取地形坡度因素指標(biāo),來源于清原縣2009年第二次土地調(diào)查成果數(shù)據(jù);表層土壤質(zhì)地、有效土層厚度、土壤有機(jī)質(zhì)含量、灌溉保證率、排水條件、水源類型因素指標(biāo),取自清原縣農(nóng)用地分等定級的中間成果;基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)范圍根據(jù)《清原縣土地利用總體規(guī)劃》(2006~2020年)確定。1.3限制因素分區(qū)確定本研究從建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田目的出發(fā),綜合分析農(nóng)用地分等對各分等因素的分級標(biāo)準(zhǔn),按對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制性強(qiáng)弱以及劃分分區(qū)要求將各因素的分級歸并為3級;借助ArcGIS9.3地理信息系統(tǒng)軟件,對評價單元進(jìn)行限制因素組合分析;根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)對各限制因素可改善的難易程度確定建設(shè)類型分區(qū)標(biāo)準(zhǔn);根據(jù)建設(shè)類型分區(qū)標(biāo)準(zhǔn),綜合分析分等單元的限制因素組合類型和各因素的限制強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)。因高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)包括經(jīng)過整治的原有基本農(nóng)田和經(jīng)整治后可以劃入的基本農(nóng)田,故本研究的建設(shè)分區(qū)不是只針對基本農(nóng)田,而是包含全部農(nóng)用地,并且在建設(shè)類型分區(qū)時充分考慮基本農(nóng)田現(xiàn)狀。1.3.1高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)評價指標(biāo)《全國土地整治規(guī)劃(2011~2015年)》指出:“經(jīng)整治的基本農(nóng)田平均提高一個等級”;《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(TD/T1033-2012)指出:“高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建成后,應(yīng)根據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》開展耕地質(zhì)量評定”。為了有針對性地對建成的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田進(jìn)行質(zhì)量檢驗,評價指標(biāo)選取基于清原縣農(nóng)用地分等指標(biāo),并在此基礎(chǔ)上結(jié)合清原縣自然條件現(xiàn)狀以及高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)要求綜合確定。分析從農(nóng)用地分等成果中提取的中間成果,發(fā)現(xiàn)清原縣平原耕地均無“鹽漬化程度”限制,所以不考慮這一因素;因為研究區(qū)域目前的田間道路狀況較差,而且比較均衡,也不存在建設(shè)難度上的差異,所以,田間道路建設(shè)雖為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的必要工程,但不作為評價指標(biāo)參與建設(shè)分區(qū)。綜上,建設(shè)分區(qū)指標(biāo)為平原耕地:表層土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度、灌溉保證率、障礙層距地表深度、排水條件、灌溉水源和剖面構(gòu)型8個因素;坡耕地:有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度、地形坡度、灌溉保證率和地表巖石露頭狀況7個因素。共計11個因素(表1)。1.3.2共限制因素的土地恢復(fù)開展工作本研究根據(jù)因素得分高低情況,將得分低的因素歸為高限制因素,相對得分高的因素歸為低限制因素,并通過分析分等單元的限制組合類型和限制強(qiáng)度,來劃高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)類型。而分析限制因素的組合類型,首先要定義主要限制因素與其限制程度。用因素得分間接反映分等因素對作物生長最適環(huán)境因素的滿足程度,其也是影響農(nóng)用地發(fā)揮生產(chǎn)能力的主要原因。滿足程度最小(得分較低)的為第一限制因素,即最大限制因素,再次為第二限制因素,依次類推。依據(jù)這一原則和表1分級分值標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)為地形坡度大于等于15°、有效土層厚度不足30cm、土壤酸堿度呈強(qiáng)酸性(pH<4.5)、剖面構(gòu)型為通體砂或者通體礫、障礙層距地表深度小于30cm、土壤有機(jī)質(zhì)含量小于6gkg-1、表層土壤質(zhì)地為礫質(zhì)土、無灌溉條件已影響農(nóng)用地耕作。評價因素指標(biāo)在以上值時就會對作物生長起主要限制作用,并將評價因素指標(biāo)值在此范圍內(nèi)的視為高限制因素。而這類分等因素大部分得分在10~45分(障礙層距地表深度因素10~60分)的視為高限制因素。地形坡度在5°以下的極緩坡、有效土層厚度大于100cm、表層土壤為壤土、有機(jī)質(zhì)含量大于等于30gkg-1、土壤酸堿度為5.5~8.5、灌溉能基本滿足、排水體系基本健全、剖面構(gòu)型為通體壤或者壤/砂/壤、障礙層距地表深度大于60cm、地表巖石露頭度小于10%、無鹽漬化程度、用淺層地下水灌溉的農(nóng)用地為基本無限制的農(nóng)用地,而這類分等因素得分在90~100分,因此將得分在90~100分之間的視為低限制因素。特別指出的是,得分為100分的分等因素也歸為低限制因素,是因為本研究評價指標(biāo)值從2005年度農(nóng)用地分等成果數(shù)據(jù)中獲取,盡管其得分為100分,但并不代表該單元一直仍為100分,隨著時間的推移,因素得分也可能略微發(fā)生變化。比如排水體系因素,隨著排水溝流水不斷淤積,其功能可能已受到影響,因此對其亦需進(jìn)行相應(yīng)改善提高。進(jìn)而,將剩余得分在50~85分(障礙層距地表深度因素65~85分)之間的視為中等限制因素。高限制因素用代碼“1”表示,中等限制因素用代碼“2”表示,低限制因素用“3”表示,將原來單元因素得分用相應(yīng)的代碼表示(表2),然后按照表1中因素順序把分等因素的得分代碼合并到一起,作為分等單元全因素組合類型標(biāo)識,如某坡耕地分等單元全因素組合類型標(biāo)識為“1113213”,則說明該單元有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、灌溉保證率因素為高限制因素,地形坡度因素為中等限制因素,土壤酸堿度、地表巖石露頭度因素為低限制因素;某平原耕地分等單元全因素組合類型標(biāo)識為“12212331”,則說明該單元表層土壤質(zhì)地、灌溉保證率、剖面構(gòu)型因素為高限制因素,土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度、障礙層距地表深度因素為中等限制因素,排水條件、灌溉水源因素為低限制因素。然后,用“高中低”組合替代前文組合的代碼標(biāo)識,如“1113213”組合的限制類型組合為“高高高低中高低”,“122132331”組合的限制類型組合為“高中中高低中低低高”。然后以高限制因素為主要限制因素,并結(jié)合含有的高限制因素個數(shù)最終確定限制因素組合類型,如上述“高高高低中高低”的最終限制因素組合類型是“4土層+質(zhì)地+有機(jī)質(zhì)+灌溉”,其中“4”表示高限制因素個數(shù),“土層+質(zhì)地+有機(jī)質(zhì)+灌溉”則是主要高限制因素類型組合,“高中中高低中低低高”的最終限制因素組合類型是“3質(zhì)地+灌溉+剖面”,“質(zhì)地+灌溉+剖面”則是主要高限制因素類型組合。依據(jù)上述確定的規(guī)則,根據(jù)因素組合類型中含高限制因素個數(shù)(不包含高限制因素的,其含有的高限制因素個數(shù)用“0”標(biāo)識,因素組合根據(jù)其含有的中等限制因素確定;全部為低等級限制因素的只用“0”標(biāo)識)。便可匯總得出清原縣共有105種限制因素組合類型。1.3.3是否限制因素組合對土地整理類型分區(qū)的影響,可能導(dǎo)致土地從不同的2本研究通過分析分等單元的限制組合類型、限制強(qiáng)度以及高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)對其改善難易程度來綜合劃分建設(shè)類型分區(qū)。一般來講,因素的限制程度達(dá)到中等限制水平時就對農(nóng)用地生產(chǎn)潛力的發(fā)揮具有明顯的限制作用。且限制組合類型中含有的限制因素個數(shù)越多,就可以表明未來整理改造的難度就越大。與此同時,農(nóng)用地整理改造的難度還與限制因素本身性質(zhì)有關(guān),含有相同數(shù)量限制因素的分等單元,由于限制因素種類不同,使得其最終改造方向、難度也不相同。綜上,本研究確定的農(nóng)用地整理類型分區(qū)的基本原則如下:(1)優(yōu)先考慮限制因素的限制程度和個數(shù)。一般,組合類型中含有的限制因素限制程度越大、個數(shù)越多,高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)難度也就越大。(2)同時考慮限制因素本身性質(zhì)對農(nóng)用地整理類型分區(qū)的影響。從具體限制因素看,地形坡度因素理論上可以通過修筑梯田或者削坡平整措施來改變,但從時間和經(jīng)濟(jì)方面考慮并不是短期就可以實(shí)現(xiàn)的,且還要同時考慮水土保持和生態(tài)影響,建設(shè)工程措施對其改善難度較大;土壤酸堿度因素,有研究表明:土地整理后不同年限土壤酸堿度有所降低,但整體變化不大,變化區(qū)間為0.4,因此土地整理對土壤酸堿度因素的影響不明顯,建設(shè)工程措施對其改善難度較大;有效土層厚度、障礙層距地表深度、表層土壤質(zhì)地因素可以通過客土、平整工程措施得到明顯改善,但考慮到實(shí)際大面積客土土源很難保證,所以建設(shè)工程措施對其實(shí)際改善難度較大;剖面構(gòu)型因素的改善須通過土壤改良等綜合措施來改善,僅通過建設(shè)工程措施對其改善不實(shí)際,故建設(shè)工程措施對其改善難度較大。土壤有機(jī)質(zhì)含量因素,有研究表明:土地整理后土壤有機(jī)質(zhì)均高于未整理土壤,整理后1年、3年、5年較未整理土壤有機(jī)質(zhì)含量分別增加了7%、5%、9%,平均增加了7%,土地整理后不同年限下比較可以發(fā)現(xiàn),在整理后第3年出現(xiàn)小幅度增加,總體呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢,說明土地整理有利于土壤有機(jī)質(zhì)的增加,增幅達(dá)到7%;如果加以增施有機(jī)肥,可以很大程度上起到改善效果,建設(shè)工程措施對其改善難度較小;灌溉水源、灌溉保證率、排水條件因素,可以通過農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到根本改善,例如修建大口井、方塘、擋水壩、渠系等工程措施,時間、經(jīng)濟(jì)成本亦相對較低,建設(shè)工程措施對其改善難度較小。綜上,只要含有土壤有機(jī)質(zhì)、灌溉保證率或者排水體系三種限制因素中一種或幾種組合的單元,無論限制強(qiáng)度大小,因建設(shè)工程對其改善難度較小均劃入重點(diǎn)建設(shè)區(qū);因建設(shè)工程對地形坡度、有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、土壤酸堿度、剖面構(gòu)型、障礙層距地表深度高限制因素改善難度相對較大,所以,含有上述因素中一種高限制因素的單元就將其劃入不適宜建設(shè)區(qū);剩余含有中等限制因素組合的單元一并劃入一般建設(shè)區(qū)。據(jù)此,將25046個農(nóng)用地分等單元、105種限制因素組合類型劃分為三個農(nóng)用地整理類型區(qū),具體分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)見表3。2高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)依據(jù)清原縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)(表3),將105種限制因素組合類型與建設(shè)類型分區(qū)一一對應(yīng),利用ArcGIS9.3軟件便可繪制出高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)圖(圖1)、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)匯總表(表4)。3結(jié)論和建議3.1重點(diǎn)建設(shè)區(qū)清原縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)重點(diǎn)區(qū)主要分布于大孤家鎮(zhèn)、草市鎮(zhèn)、南山城鎮(zhèn),一般建設(shè)區(qū)分布于重點(diǎn)建設(shè)區(qū)外圍,不適宜建設(shè)區(qū)呈點(diǎn)狀分散均勻分布;重點(diǎn)建設(shè)區(qū)限制因素主要為灌溉保證率、土壤有機(jī)質(zhì)含量及排水條件(1灌溉、0有機(jī)質(zhì)+灌溉+排水)因素;一般建設(shè)區(qū)限制因素數(shù)量、種類最多,主要限制因素為灌溉保證率(1灌溉)因素,同時含有其他各種中等限制因素;不適宜建設(shè)區(qū)主要限制因素為有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、地形坡度(3土層+質(zhì)地+灌溉、2質(zhì)地+灌溉、4坡度+土層+質(zhì)地+灌溉)因素。3.2建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的前提從高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)類型分區(qū)結(jié)果看,清原縣農(nóng)用地近期高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)潛力集中在建設(shè)難度最小的重點(diǎn)建設(shè)區(qū),其中,大孤家鎮(zhèn)、草市鎮(zhèn)、南山城鎮(zhèn)作為重點(diǎn)建設(shè)區(qū)以加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為重點(diǎn),同時注重增施有機(jī)質(zhì)肥,不斷提高土地地力;一般建設(shè)區(qū)域主要分布于重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域外