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规模效应、生态安全、限制因素耦合的农用地整治研究——以天津市蓟县为例


第 36 卷 第 4 期 2014 年 4 月 文章编号: 1007-7588 (2014) 04-0758-08

2014, 36 (4) : 0758-0765

Vol.36, No.4 Apr., 2014

Resources Science

规模效应、 生态安全、 限制因素耦合的农用地整治研究
——以天津市蓟县为例
2 2 2 2 周 建 1, , 张凤荣 1, , 张佰林 1, , 王秀丽 1,

(1.中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193; 2.国土资源部农用地质量与监测重点实验室, 北京 100193)
摘 要: 农用地整治是增加耕地数量、 提高耕地质量的重要措施。但是, 目前农用地整治过程中对农用地整治

规模效应和生态安全问题考虑不足。本文以天津市蓟县为研究区, 在农用地整治规模效应分级和生态安全性分级 的基础上, 采用 K-means 聚类算法对农用地质量限制因素进行聚类, 然后进行农用地整治规模效应、 农用地整治生 态安全性和农用地质量限制因素的耦合分析。研究结果: 将蓟县耕地划分为重点整治型、 谨慎整治型、 选择整治 型、 不宜整治型。并认为重点整治型耕地应是实施农用地整治的重点, 谨慎整治型耕地应当注重生态环境的建设, 选择整治型应对易于实现连片的耕地进行有选择地整治, 不宜整治型则不适宜进行农用地整治。本文构建的规模 效应、 生态安全和限制因素耦合的农用地整治评价体系, 有利于农用地整治在生态安全的前提下实现农用地的规 模效应和农用地质量的提升。对县域农用地整治具有现实指导意义。 关键词: 农用地整治; 规模效应; 生态安全; 限制因素; 蓟县

1 引言
农用地整治是增加耕地数量、 提高耕地质量的 重要措施。我国土地整治工作已经历了 30 年的历 程; 农用地整治也由以增加耕地数量为主向以提高 耕地质量、 保护生态环境和促进城乡统筹发展的方 向转变 [1]。其中, 提升耕地质量是新一轮农用地整 治规划的首要目标和主要任务[2]。未来农用地整治 必将与农业规模化经营和家庭农场经营相结合, 以 促进农业现代化和城乡统筹发展[3]。 国内学者对农用地整治已做了大量相关研 究。有学者从改善农用地自然状况与完善农用地
5] 基础设施[4, 、 农用地分等与耕地产能的关系[6-8]等方

究多以组织和实施农用地整治的乡镇或村等行政
14-16] 单位为评价单元 [4, , 缺乏对耕地地块的研究, 造

成农用地整治过程中, 对农用地质量限制因素改造 和基础设施完善的针对性不足, 也未充分考虑生态 和规模效应问题。 目前, 我国农业正处于由分散经营向规模化经 营和家庭农场经营转型的时期。农用地整治要考 虑对生产限制因素的改造, 以提升耕地质量; 还应 考虑农用地整治的规模效应, 以利于满足家庭农场 等形式的经营需求; 同时也要考虑农用地整治有利 于保护和改善生态环境。为此, 本文以天津市蓟县 为研究区, 在农用地整治规模效应分级、 农用地整 治生态安全性分级的基础上, 进行农用地质量限制 因素聚类并进行耦合分析。在改造限制因素提升 耕地质量的同时, 实现规模效应和改善生态环境, 为新一轮土地整治规划中的农用地整治提供借鉴。

面进行农用地整理数量和质量潜力的探讨; 也有学 者从大尺度的区域农用地整治与土地开发整理工
10] 程类型区划[9, 等方面进行农用地整治的研究; 近年

来, 相关专家对农用地整治过程中的景观和生态问 题给予关注, 并强调在农用地整治中应当考虑景观 和生态因素
[11, 12]

2 研究区概况

; 此外, 也有专家利用限制因素组合
[13]

类型对农用地整治进行研究 。以上农用地整治研
收稿日期: 2013-11-12; 修订日期: 2014-02-16

117°05′E-117°47′E 之间。全县总面积 1 593 km2。

蓟县位于天津市最北部, 介于 39°45′N-40°15′N、

基金项目: 北京市优秀博士学位论文指导教师人文社科项目 (编号: YB20101001901) 。 通讯作者: 张凤荣, E-mail: frzhang@cau.edu.cn

作者简介: 周建, 男, 山东临沂人, 博士生, 主要研究方向为土地整治与可持续利用。E-mail: zhoujian20083283@foxmail.com

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属季风型大陆性气候, 年降水量 700~800mm。地势 北高南低, 呈阶梯分布, 最高海拔 1 078.5m, 南北高 地、 山前洪积冲积平原和洼地五种类型。2010 年农 差 1 076.7m, 地貌可分为中低山、 低山丘陵、 山间盆 业人口 68.71 万人, 非农业人口 14.64 万人。耕地主 别 分 布在 8~16 等, 其中 15、 16 等优质耕地仅有 10
2

方法计算农用地整治生态安全性综合分值; 最后通 过 ArcGIS 9.3 软件中的自然断点法进行农用地整治 分。利用 SPSS 20.0 软件中的 K-means 聚类分析功 能进行农用地质量限制因素聚类。利用 ArcGIS 9.3 中提取县 (乡) 公路和乡级行政界线。 软件从 2010 年蓟县土地利用现状变更调查数据库 规模效应等级和农用地整治生态安全性等级的划

要分布在平原, 占耕地总面积的 95% 以上。根据

2010 年农用地分等成果, 蓟县农用地的自然质量等 789.54 hm , 占耕地总面积的 20.19%; 农用地的利用 利用水平较高的 20、 21 等耕地共 4 323.81hm2, 占耕 等, 经济效益较好的 16、 17 等耕地共 4 507.14hm2, 占 地总面积的 8.09%; 农用地的经济等别分布在 8~17 耕地总面积的 8.43% 。综上所述, 农用地自然质量 改善生产条件, 最终实现利用等和经济等的提升。 等别分布在 10~21 等, 处于中低等利用水平, 其中,

4 农用地整治规模效应分级、 生态安 全性分级与限制因素聚类
农用地整治的根本目的是对限制农用地生产 能力的自然因素进行改造, 完善农用地基础设施, 提高农用地质量, 增加粮食产量, 保障国家粮食安 全和经济社会发展对粮食的需求。同时, 农用地整 治还应考虑通过田块合并等措施, 使零散的田块规 整化、 规模化, 以利于实现连片化种植和农业生产 的机械化, 促进农业转型和城乡统筹发展。但是, 农用地整治是对项目区土地利用结构的重新调整 与布局, 势必对当地生态环境造成影响。因此, 农 用地整治还需考虑生态安全性问题。 4.1 农用地整治规模效应分级 农用地整治规模效应反映的是在目前农用地 空间形态和便利度条件下, 通过农用地整治实现扩 大农田规模和提高农田便利度的可能性, 以促进田 块集中连片和实现农田连片化种植。其中, 空间形 态用农用地规模指数和农用地规整度指数表示, 规 模指数越高、 规整度越好, 整治后集中连片的可能 性越大。便利度用交通便利度指数和距离农村居 民点远近表示。交通越便利, 整治后越有利于大型 机械的进入, 实行机械化作业; 与农村居民点距离 越近, 整治后耕种越方便。计算表明, 蓟县所有耕 地与最近农村居民点距离都在 2km 以内, 不会对耕 种便利造成影响, 在此不做考虑。因此, 本研究规 模效应指标包括规模指数、 规整度指数和交通便利 度指数 (表 1) 。其中, 规模指数以田块面积[17]表示,
指标分值

等总体不高, 需要通过土地整治提升农用地质量和

3 数据来源与处理
3.1 数据来源 所用数据来源于蓟县 2010 年 1 ∶5 000 各类图

件、 数据库等: 蓟县农用地分等数据库, 以此进行农

用地整治规模效应评价, 并进行农用地质量限制因 素聚类分析; 蓟县地表水、 地下水资源保护区分布 图、 蓟县地质环境适宜性分区图、 蓟县土地利用规 划数据库、 蓟县生物多样性保护区图、 蓟县湿地保 护区图, 以此进行农用地整治生态安全性评价; 蓟 县土地利用现状变更调查数据库, 从中提取县 (乡) 公路和乡级行政界线, 进行农用地交通便利度分 析、 耕地整治类型分布分析。 3.2 数据处理 以耕地地类图斑为农用地整治评价单元。农 用地整治规模效应分级和农用地整治生态安全性 分级首先通过特尔菲法确定各评价指标权重; 然后 利用综合评价法计算农用地整治规模效应综合分 值, 利用综合评价与生态用地 “一票否决” 相结合的

表 1 农用地整治规模效应评价指标量化与分值

Table 1 Quantification and scores of scale effect evaluation indexes in arable land consolidation 准则层 农用地 整治规 模效应 指标层 规模指数 规整度指数 交通便利度指数 100 80 60 40 20 指标权重 0.493 0.311 0.196

>89.650 >61.540 <1.027

71.450~89.650 22.730~61.540 1.027~1.067

55.450~71.450 1.067~1.113

35.060~55.450 1.113~1.180 <22.730

<35.060 >1.180

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见公式 (1) , 田块面积大, 通过合并周边田块, 有利
[18]

的主要分布区域。所以, 蓟县在天津市区域生态安 全格局中发挥着重要作用。农用地整治过程中产 生的工程废弃物和农用地经过整治后由于条件改 善而进行的高强度利用 (大量化肥、 农药、 地膜等的 使用) 等, 极易造成地表水、 地下水的面源污染。其 次, 蓟县山区是天津市地质灾害的易发区, 农用地 整治活动不易在滑坡、 泥石流等地质灾害易发区进 行, 经过整治的农用地也有可能因地质灾害而破 坏, 不能进行耕种。再者, 天津市土地利用规划确 定的 “三区九廊道” 是维护天津市生态安全格局的 重要举措, 蓟县在 “三区九廊道” 范围内的农用地应 当谨慎进行整治, 以免造成生态破坏。根据蓟县 2010 年 (均为 1 ∶ 5 000) 地表水、 地下水资源保护区 分布图、 地质环境适宜性分区图、 土地利用规划数 据库、 生物多样性保护区图、 湿地保护区图等基础 图件, 采用综合评价和生态用地 “一票否决” 相结合 的方法 (表 2) , 计算综合分值, 采用自然断点法, 将 安全 (75.20~90.00) 、 低生态安全 (50.30~75.20) 和禁 止开发 (0~50.30) 4 个生态安全性级别 (图 1b, 见本 蓟县耕地分为高生态安全 (90.00~100.00) 、 中生态 文第 5 页) 。其中生态用地包括湿地、 自然保护区用 地。由于规划建设区未来是建设用地, 在此也采用 “一票否决” 的方式。高生态安全不存在生态安全 性方面的限制, 而中生态安全程度以下的耕地存在 不同程度的生态安全性方面的限制。 4.3 农用地质量限制因素聚类 蓟县农用地分等共有表层土壤质地、 土体构 型、 盐渍化程度、 土壤有机质含量、 排水条件、 灌溉 保证率、 地形坡度 7 个因素 [19]。其中蓟县所有耕地

于实现田块的集中连片。规整度指数利用景观生 态学中的分维度表示 , 见公式 (2) , 该指标理论值 介于 1~2 之间, 其值越小表示田块形状越规整。采 用直线衰减法计算县 (乡) 公路对交通便利度的影 响, 作为交通便利度指数, 见公式 (3) , 值越小表明 耕地的交通便利度越差, 不在道路影响范围内的耕 地分值为 0。经计算, 各评价单元农用地整治规模 将其分为一级 (72.20~100) , 二级 (51.80~72.20) , 三 级 (23.90~51.80) 3 个级别。其中, 一级类型耕地规 模效应最好, 易于实现地块连片, 三级类型耕地规 间 (图 1a, 见本文第 5 页) 。 模效应最差, 二级类型耕地规模效应则介于两者之
ì20 (α ? 3.09hm ) ? ? 2 2 S = í20 + 80 × α - 3.09 (3.09hm < α ? 6.35hm ) 6.35 3.09 ? ? (α > 6.35hm 2) ?100
2

效应综合分值在 23.90~100 之间, 采用自然断点法,

C = 2 ln(P/4) ln(α) f i = M i ×(1 - r) (r = d i /d, d = S 2 /2L)

(1)

(2) (3)

α 为田块面积; C 为规 式中 S 为农用地规模指数;

整度指数;P 为田块周长;f i 为交通便利度指数;
S 2 为研究区面积; L 为道路总长度。 为道路影响距离; M i 为道路规模指数 100; d i 为田块与道路的距离; d

4.2 农用地整治生态安全性分级 蓟县作为天津市唯一有山的区县, 是天津市地 下淡水的重要补给区, 境内的于桥水库是天津市饮 用水源的主要供应地, 同时, 蓟县也是天津市林地

表 2 农用地整治生态安全性评价指标分值
Table 2 Scores of ecological security evaluation indexes in arable land consolidation 生态过程或要素 地表水资源保护区 地下水资源保护区 地质环境适宜性分区 土地利用规划 生态用地及规划建设用地 类型 分值 类型 分值 类型 分值 类型 分值 分值 15 25 10 30 0 区域类型及分值 一级水源地保护区 城市地下水源防护区 不适宜区 林地廊道区 二级水源地保护区 50 50 30 城市地下水源补给区 较不适宜区 三级水源地保护区 75 75 80 60 城郊地下水源防护区 较适宜区 绿化隔离区 其它区域 100 100 100 100 其它区域 适宜区 其它区域 0.30 0.20 0.22 0.28 权重

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不存在盐渍化问题。结合蓟县以小麦、 玉米为主的 种植结构和对相关文献的研究, 确定表层土壤质
20, 21] 地 [13, 中砾质土为限制因素; 土体构型中通体砂、

离, 见公式 (4) , 把对象分配到距离最近的类中;
P(X i,X j ) =

∑(Xis - X js)
s=1

d

2

(4)

通体砾、 黏砂砂为作物生长限制因素; 相关研究表 明 [22], 小麦、 玉米在土壤有机质含量为 1% (质量分 数) 时, 是产量的转折点, 所以确定 1% (质量分数) 为有机质限制因素的分界点, 由于蓟县耕地有机质 会对作物产量造成明显影响; 依据玉米、 小麦的耐 含量全部大于 1% (质量分数) , 因此有机质含量不 淹时间[23], 将排水体系一般和无排水体系作为限制 因素; 以作物在关键生长季节时有灌溉保证作为灌 溉保证率限制因素的划分界限, 将灌溉保证率为一 般满足和无灌溉条件作为限制因素; 根据地形坡度 与水土流失强度之间的关系[24], 将地形坡度在 5 ° 以 上的作为限制因素。基于以上分析, 本文利用 K-means 聚类算法对农用地质量限制因素进行聚类分 析。在进行聚类分析时, 将每个因素中是限制因素 属性的分值统一赋值为 0, 非限制因素属性分值统 一赋值为 1, 见表 3。 K-means 聚类算法也称作逐步聚类法, 该算法

式中 P(X i,X j ) 为数据对象 X i,X j 的相似度, 用欧
X i,X j 为耕地图斑; d 为数据对 式距离表示, 在此, X is,X js 为第 s 个属性的属性值。 象的属性个数;

的聚类中心;

(3) 所有对象分配完成后, 重新计算 k 个聚类 (4) 与前一次得到的 k 个聚类中心比较, 如果聚 (5) 计算误差平方和测度函数 (公式 (5) ) , 如果
E =∑i = 1∑p ∈ C | p - m i |
i=k
i

类中心发生变化, 转步骤 (2) , 否则转步骤 (5) ; 测度函数收敛, 则输出聚类结果。
2

(5)

C i 为第 i 类, 式中 E 为各类数据对象的均方差之和; m i 为第 i 类的聚类中心 P 为属于第 i 类的数据对象;

(P 和 m i 均是多维的) 。 由于农用地分等过程中不同分等因素的不同 属性所赋予的分值不同, 即使同一限制因素, 属性 不同, 分等分值也不同, 用 K-means 聚类算法进行 聚类时对聚类距离形成干扰。结合实地调研经验, 首先确定初始聚类数目, 经过几次聚类和聚类结果 (表 4、 图 2) 。 处理, 天津市蓟县共存在 13 种限制因素组合类型

的显著特点是迭代过程。如果不正确就要进行调 整, 当调整完全部数据对象后, 再修改聚类中心, 进 入下一次迭代过程。如在一个迭代中, 所有数据对 象均已被正确分类, 那么就不需要进行调整, 聚类 中心也不会改变, 此时, 聚类准则函数也已收敛, 该 算法成功结束[25]。步骤如下[26]: 初始聚类中心; (1) 从 n 个数据对象中任意选取 k 个对象作为 (2) 分别计算每个对象到各个聚类中心的距
聚类指标 表层土壤质地 排水条件 灌溉保证率 地形坡度 土体构型 壤土 1 1 1 1 1 排水体系健全 充分满足 <2 ° 通体壤, 壤黏壤 黏土 1 1 1 1 1 排水体系基本健全 基本满足 2~5 ° 砂土 1 0 0 0 1

5 规模效应、 生态安全、 限制因素耦合 的农用地整治分析
将农用地整治规模效应分级与农用地整治生 态安全性分级结果进行空间叠加, 把蓟县耕地分为

表 3 农用地质量限制因素聚类指标与限制值
指标属性与限制值 砾质土 0 0 0 0 1 无排水体系 无灌溉条件 8~15 ° 15~25 ° 0 1 壤砂砂 ≥25 ° 0 0 黏砂砂 通体砂, 通体砾 0

Table 3 Clustering indexes of limiting factors of agricultural land quality and values of indexes

排水体系一般 一般满足 5~8 °

壤黏黏, 壤砂壤, 砂黏黏 黏砂黏, 通体黏 砂黏砂

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表 4 农用地质量限制因素聚类结果

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重点整治型、 谨慎整治型、 选择整治型、 不宜 整治型 4 种类型, 并与农用地质量限制因素 聚类结果进行耦合 (图 2) , 分析各个类型的 限制因素, 以确保农用地整治实现保护和改 善生态环境、 提升农用地规模效应和质量的 目标。 重点整治型指一级规模效应耕地与高 生态安全耕地的耦合, 共 13 838.17hm2, 占耕 地总面积的 25.90% 。主要分布在蓟县广大 平原乡镇, 除出头岭镇外, 其他山区乡镇均 没有分布。并与限制因素聚类结果进行耦

Table 4 Clustering results of limiting factors of agricultural land quality 限制因素 类型 构型 灌溉 质地 构型、 灌溉 质地、 构型 质地、 灌溉 地形、 灌溉 耕地面积 耕地块 (hm2) 数 (块) 85.27 限制因素 类型 耕地面积 耕地块 (hm2) 数 (块) 1779 209 59 60 59 173 111.10 966.57 110.81 14.68 22.86 44.81

37 692.44 195.86 145.19 1 228.30 618.07 34.75

15 737 质地、 地形、 灌溉 82 构型、 地形、 灌溉 70 质地、 构型、 地形、 灌溉 2 357 质地、 排水、 灌溉 662 无限制因素 9 质地、 排水、 地形、 灌溉

23 质地、 构型、 灌溉

注: 构型 - 土体构型, 灌溉 - 灌溉保证率, 质地 - 表层土壤质地, 地形 - 地形坡 度, 排水-排水条件。

12 156.85

3711

Fig.1 Grades of scale effect and ecological security of cultivated land

图 1 规模效应分级和生态安全性分级

Fig.2 Coupling result of scale effect, ecological security and limiting factors

图 2 规模效应、 生态安全、 限制因素的耦合结果

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合分析, 有 10 020.22hm2 耕地灌溉保证率在一般满 足程度以下, 占本类型耕地总面积的 72.41% , 表明 灌溉是占主导地位的限制因素, 土体构型、 土壤质 地、 地形坡度作为限制因素的耕地分别仅占此类型 耕地面积的 0.81%、 0.49%和 0.24%。本类型耕地全 全性问题。同时, 耕地规模的平均值 6.97hm , 规模
2 2

6.25% 。尽管此类型耕地紧邻于桥水库, 但由于地 使得耕地灌溉保证率得不到充分满足。耕地平均 规模 6.99hm2, 最小值 4.54hm2, 平均规整度 1.05。虽 然该类型耕地规模与重点整治型的相差不大, 但是 耕地平均规整度变大, 耕地形状变复杂, 又由于此 类型的耕地全部处于中生态安全级别以下, 生态安 全性为禁止开发的耕地占该类型耕地的 32.30%, 生 态环境相对脆弱, 应当谨慎进行农用地整治。本类

形坡度较大, 加之水库周边实行严格的生态保护,

部属于高生态安全, 农用地整治基本不存在生态安 最大值 10hm , 田块规整度平均值 1.03, 最大规整度

1.21, 距离道路的平均距离 1 262m, 表明农用地规模

较大、 形状规整、 交通便利, 经过农用地整治以后实 现规模效应的可能性较大。未来农用地整治的方 向主要是加强灌溉等水利设施的建设, 使耕地经过 整治后能够达到旱涝保收的标准。虽然本类型耕 地除出头岭镇外, 都处于平原区, 但是, 由于蓟县阶 梯状的地形特点, 使得排水不是主要的限制因素类 型。研究认为本类型耕地应当是进行农用地整治 及高标准基本农田建设的重点。 谨慎整治型为一级规模效应耕地, 与中生态安 全、 低生态安全和禁止开发耕地的耦合。本类型共 2 014.65hm 耕地, 占蓟县耕地总面积的 3.77%, 主要
2

型农用地整治主要方向应当是在非禁止开发级别 中加强灌溉等基础设施建设投入, 注重梯田的建 设, 防治水土流失, 严格保护生态环境。 选择整治型指生态安全性分级为高生态安全, 与规模效应分级为二级、 三级的耦合。本类型共有 耕地 30 264.70hm2, 占蓟县耕地总面积的 56.65%, 为 面积最大的类型, 在平原和山区乡镇均有分布。此 类型耕地的主要限制因素是灌溉、 表层土壤质地和 地形坡度, 分别占该类型耕地的 72.87% 、 2.07% 、 灌溉作为限制因素的耕地在山区和平原均有分 布。田块平均规模为 1.33hm2, 田块规整度平均值为 1.08, 距离道路的最远距离为 6 689m。与以上两个 杂, 虽然此类型耕地都是高生态安全级别, 但是其
(hm2) 不宜 整治型 0.00 0.00 235.96 905.64 792.32 0.00 0.00 0.00

1.74%, 地形作为限制因素的耕地主要分布在山区,

分布在于桥水库周边的山区乡镇, 其他乡镇几乎没 有分布 (表 5) 。结合农用地质量限制因素聚类结 占该类型耕地面积的比例分别为 98.28%、 11.06%和 果, 灌溉、 土壤质地和地形坡度是其主要限制因素,

类型的耕地相比, 田块面积明显变小, 形状更加复

表 5 各乡镇耦合分析耕地面积分布
Table 5 Cultivated land area of coupling analysis in every town 乡镇 白涧镇 邦均镇 别山镇 城关镇 出头岭镇 穿芳峪乡 东二营镇 东施古镇 东赵各庄乡 官庄镇 侯家营镇 礼明庄乡 罗庄子镇 马伸桥镇 重点 整治型 166.18 283.70 691.08 178.92 535.70 570.05 581.94 1 139.17 668.25 0.00 0.00 325.77 0.00 59.10 谨慎 整治型 0.00 140.95 339.17 149.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 436.25 7.14 59.61 0.00 选择 整治型 630.88 1 695.59 350.79 453.18 1 169.73 1 080.37 1 170.48 2 214.70 1 254.36 146.33 0.00 778.15 0.08 971.23 不宜 整治型 75.09 563.48 289.09 834.12 427.19 0.00 0.00 21.46 0.00 4.25 0.00 0.00 乡镇 青甸洼 桑梓镇 上仓镇 孙各庄乡 五百户镇 西龙虎峪镇 下仓镇 下窝头镇 下营镇 许家台乡 杨津庄镇 洇溜镇 尤古庄镇 于桥水库 重点 整治型 1 497.71 707.01 0.00 0.00 1 586.16 1 004.15 37.05 0.00 9.03 713.69 谨慎 整治型 0.00 0.00 0.00 124.12 299.93 0.00 0.00 0.00 选择 整治型 1 873.80 2 828.69 1 833.17 22.41 0.00

3 768.16 1 899.50 114.59 804.13 0.00 0.27

252.98

38.09 22.83 0.00 0.00 397.42 0.00

559.69 63.02 14.85 1 052.25 0.00 0.00

1 414.39 1 278.68 0.00 390.47

3 152.29 1 798.82

1 289.81

181.82

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资 源 科 学

第 36 卷 第 4 期

规模效应偏小, 难以满足农田连片种植的要求; 同 时, 农田与道路的距离增大, 大型机械难以进入。 因此, 对于该类型土地的整治, 可以通过产权调整 改变田块形状, 即在易于实现农田连片的区域进行 有选择地整治, 同时改造区域限制因素, 并进一步 完善农田基础设施以提高土地利用能力。 不宜整治型指规模效应分级为二级、 三级, 与 中生态安全、 低生态安全和禁止开发的耦合, 本类 型 共 有 耕 地 7 310.04hm , 占蓟县耕地总面积的
2

度指数表明限制因素具有明显的聚集性和地域分 布性, 为项目区内不同区域实施统一的整治措施提 供了前提。为此, 应当明确项目区范围内不同区域 限制土地质量的主要影响因素类型及其分布, 明确 农用地基础设施不完善的类型; 在项目实施过程 中, 针对不同区域不同的限制因素类型和基础设施 类型, 采取相应的整治措施, 进行土地质量影响因 素的改良和农用地基础设施的建设与完善, 提高土 地利用能力。 和生态安全考虑不足的问题, 从农用地整治规模效 应、 农用地整治生态安全性、 农用地质量限制因素 3 (3) 本研究针对当前农用地整治中对规模效应

13.68%。耕地主要分布在蓟县山区乡镇, 平原区仅

占 6.80% , 说明平原区耕地比山区耕地更具规模效 建设的迫切性。其中, 该类型耕地主要的限制因素 有灌溉、 土壤质地和地形坡度, 分别占此类型耕地 面积的 94.40% 、 24.17% 、 14.61% , 由于该类型耕地 几乎全部位于山区, 所以灌溉难以保证; 作为限制

应优势, 山区耕地比平原区耕地更有加强生态环境

个方面对地块尺度上的农用地整治进行分层评价, 并进行耦合分析。该研究思路能够实现农用地整 治在符合生态安全情况下满足农业生产对规模效 应的需求和实现耕地质量的提升。对农用地整治 项目的实施具有现实指导意义。 参考文献 (References) :
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因素的砂质土地明显增加; 地形坡度也明显变大。 与其他类型相比, 土壤质地和地形坡度作为限制因 素占比明显变大。本类型耕地平均规模仅有 0.67hm2, 规整度平均值为 1.08, 规模明显变小, 耕地 形状愈加复杂, 规模效应显著变差, 同时该类型耕 地全部属于中等生态安全级别以下, 生态环境对农 用地整治提出更高的要求。所以, 此类型耕地不宜 进行农用地整治。

6 结论与讨论

整治生态安全性分级的基础上, 结合农用地质量限 制因素聚类结果对农用地整治进行耦合分析, 将耕 地划分为重点整治型、 谨慎整治型、 选择整治型和 不宜整治型, 并认为重点整治型是进行农用地整治 的重点类型, 其主要限制因素为灌溉; 谨慎整治型 由于生态安全性的限制, 应当谨慎进行农用地整 治, 同时加强生态环境的建设, 灌溉、 土壤质地和地 形坡度是其主要的限制因素; 选择整治型因规模限 制, 以及与道路的距离增大, 农田机械难以进入, 在 目前情况下应当对易于实现连片的地块进行有选 择地整治; 不宜整治型则不适宜进行农用地整治。 态安全性高的地区进行整治, 以此确定农用地整治 项目区范围; 通过 FragStats3.3 软件计算的景观聚集 http://www.resci.net (2) 根据耦合分析结果, 应选择规模效应好、 生

(1) 本文在农用地整治规模效应分级、 农用地

地粮食生产能力测算 [J]. 农业工程学报, 2012, 28 (15) : 193-

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2014 年 4 月

周 建等: 规模效应、 生态安全、 限制因素耦合的农用地整治研究

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Arable Land Consolidation and Coupling Analysis of Scale Effect, Ecological Security and Limiting Factors
2. Key Laboratory for Agricultural Land Quality, Monitoring and Control, The Ministry of Land and Resources, Beijing 100193, China) (1.College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
2 2 2 2 ZHOU Jian1, , ZHANG Fengrong1, , ZHANG Bailin1, , WANG Xiuli1,

Abstract: Arable land consolidation will increase the quantity of cultivated land and improve the quality of cultivated land. However, at present, little attention has been put on scale effect and ecological security during arable land consolidation. Sorting cultivated land into different types based on coupling analysis of scale effect, ecological security and limiting factors, can guide arable land consolidation activities. Here,we focus on Jixian County and sort cultivated land into different grades according to the arable land consolidation scale effect and ecological safety. Then, limiting factors of agricultural land quality were clustered into 13 categories using the K-means clustering method. Last, we conducted coupling analysis of the arable land consolidation scale effect, ecological safety and limiting factors of agricultural land quality. In accordance with the coupling analysis results, we were able to classify cultivated land into four different types, including key-consolidation type, cautious-consolidation type, select-consolidation type, and not suitable-consolidation type. Comparatively, we posit that key-consolidation type is the preferred area of arable land consolidation. Cautious-consolidation type is good regarding land scale, but, is poor for ecological security. It should be consolidated with ecological construction. Land for which it is feasible to realize the scale effect in the select-consolidation type can be chosen. Owing to the land size, the unsuitable-consolidation type is quite small and cultivated land located at key-consolidation type is not consolidated fully; unsuitable-consolidation type land should not be consolidated. The evaluation system of scale effect, ecological security and limiting factors in agricultural land consolidation constructed and presented here will help realize agricultural scale operation and land quality improvement on the premise of ecological safety. It is of significance to guide arable land consolidation at the county level. Key words: arable land consolidation; scale effect; ecological security; limiting factors; Jixian County
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