羅志軍 趙 越 趙 杰 李遠維 宋 聚 冉鳳維

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院， 南昌 330045； 2.江西省鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室， 南昌 330045)

0 引言

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是保障國家糧食安全、生態(tài)安全和社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1]。近年來，我國的耕地面積逐漸下降，現(xiàn)存耕地中仍存在著質(zhì)量等級不高，分布細碎，耕地保護不到位，后備耕地資源不足等問題，耕地數(shù)量與質(zhì)量的保護工作勢在必行[2]。永久基本農(nóng)田是耕地資源中最為精華的部分，是保護耕地資源，保證國家糧食安全、穩(wěn)定種植業(yè)發(fā)展的重要途徑。永久基本農(nóng)田的劃定工作始終受到政府和社會高度重視，但我國永久基本農(nóng)田的劃定工作起步較晚，未形成統(tǒng)一的劃定方法，劃定工作中難以避免受到主觀因素影響，劃定缺乏科學(xué)規(guī)范的理論與方法指導(dǎo)，存在將一些質(zhì)量較差，分布細碎的耕地劃為永久基本農(nóng)田等問題。一些學(xué)者圍繞著永久基本農(nóng)田的劃定進行了探討，王新盼等[3]通過采用多因素綜合評價和逐級修正相結(jié)合的方法，對基本農(nóng)田自然質(zhì)量進行修正得到永久基本農(nóng)田綜合質(zhì)量，選取高綜合質(zhì)量耕地進行永久基本農(nóng)田的劃定；魯學(xué)軍等[4]采用二值形態(tài)閉運算法進行永久基本農(nóng)田劃定，將耕地的連片程度作為劃定永久基本農(nóng)田的標準之一。聶艷等[5]以土地評價為理論指導(dǎo)，運用K均值聚類法等方法來劃定永久基本農(nóng)田，但更多的學(xué)者[6-8]僅關(guān)注到了耕地的自然質(zhì)量，而忽略了耕地的空間聚類關(guān)系，也未能從景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)的角度對劃定方法進行優(yōu)化，劃定過程的前瞻性不足。本研究借助GIS平臺進行耕地綜合質(zhì)量評價和自相關(guān)關(guān)系分析，同時結(jié)合耕地的景觀格局，在進行永久基本農(nóng)田劃定的同時注重對生態(tài)環(huán)境的保護，以期為耕地入選永久基本農(nóng)田提供更為可靠和科學(xué)的依據(jù)，為編制耕地與基本農(nóng)田保護專項規(guī)劃提供參考和借鑒。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

崇仁縣位于江西省中部偏東、撫州市西部，地處115°49′16″～116°16′55″E、27°24′29″～27°57′29″N之間，土地總面積約為1 520 km2。全縣地勢南高北低，由西南向東北方向逐漸傾斜下降，三面環(huán)山，海拔多處于40～1 200 m之間，多年平均氣溫為17.5℃，年平均無霜期約為266 d，年均降水量約為1 773 mm，年平均日照約為1 743 h，屬中亞熱帶潮濕性氣候區(qū)，森林覆蓋率63.1%，水熱條件豐富，有著良好的作物生長條件。崇仁縣耕地面積約為386.34 km2，其中水田面積331.30 km2，旱地面積55.04 km2，主要種植水稻、大豆等作物，農(nóng)特產(chǎn)品有麻雞、煙葉、蔬菜等。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所需數(shù)據(jù)主要包括：①數(shù)據(jù)庫成果資料：崇仁縣2014年1∶10 000土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫、崇仁縣耕地質(zhì)量等別更新成果(2014年)、崇仁縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)數(shù)據(jù)庫、崇仁縣永久基本農(nóng)田劃定成果(2017年)等。②相關(guān)圖件資料：崇仁縣土壤圖、排灌圖、水土流失圖等相關(guān)圖件資料。③數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)通過地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)獲取，空間分辨率為30 m，借助ArcGIS 10.2軟件柵格表面工具提取研究區(qū)坡度等地形要素信息。④其他成果資料：崇仁縣耕地地力評價、統(tǒng)計年鑒、交通規(guī)劃、村鎮(zhèn)規(guī)劃等成果和資料。

1.3 研究方法

1.3.1耕地綜合質(zhì)量評價指標體系構(gòu)建

為了客觀科學(xué)地反映耕地質(zhì)量，選取評價指標時，遵循綜合性、便捷性、可操作性、因地制宜性等原則，根據(jù)崇仁縣自然、社會、經(jīng)濟條件，在結(jié)合前人研究和專家意見的基礎(chǔ)上[9]，通過參考《江西省耕地質(zhì)量監(jiān)測成果技術(shù)報告》、《江西省崇仁縣耕地地力評價技術(shù)報告》選取土壤理化性質(zhì)、耕作利用條件和耕作區(qū)位條件3個準則層建立耕地質(zhì)量評價量化標準。在土壤理化性質(zhì)方面更為注重土壤的自然屬性，包括土壤的耕層厚度、pH值、質(zhì)地、剖面構(gòu)型、有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等；在耕作利用條件方面選取基礎(chǔ)配套設(shè)施、耕地的利用方式、侵蝕程度、坡度等因素；區(qū)位條件方面選取耕作距離、耕作便捷度、交通通達度、中心城鎮(zhèn)影響度等因素(表1)。本研究采用德爾菲(Delphi)法和層次分析法相結(jié)合的方法來確定指標因子權(quán)重，通過參照文獻[10]進行指標量化，根據(jù)指標情況分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 5級，按照0～100的分級標準分別賦值100、80、60、40、20，實現(xiàn)耕地屬性分值到耕地質(zhì)量分值之間的轉(zhuǎn)換。采用加權(quán)求和法對各耕地地塊進行更低綜合質(zhì)量計算，計算公式為

Fo=∑VroWn

(1)

式中Fo——評價單元的綜合質(zhì)量

Vro——評價單元o第n個指標的標準化值

Wn——第n個評價指標權(quán)重

田塊規(guī)整度為

FRAC=2ln(P/4)/lnS

式中S——耕地地塊周長，m

P——耕地地塊面積，m2

耕作距離表示耕地地塊與農(nóng)村居民點的距離(km)；耕地便捷度指耕地地塊與農(nóng)村道路的距離(km)；交通通達度是將提取的道路進行動態(tài)緩沖區(qū)分析，在參照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同道路級別設(shè)定不同的緩沖區(qū)半徑，按照衰減模型方法計算各耕地分值；中心城鎮(zhèn)影響度是指耕地地塊與中心城鎮(zhèn)的距離(km)。耕地連片度則是通過ArcGIS 10.2中的空間分析功能，定量地對耕地集中連片程度進行計算[11]，計算公式為

表1 耕地綜合質(zhì)量評價量化標準Tab.1 Quantitative standard for comprehensive quality evaluation of cultivated land

式中Si——連片面積現(xiàn)狀值，km2

Smin、Smax——連片面積最小值與最大值，取值為0～1 km2

1.3.2耕地綜合質(zhì)量空間自相關(guān)分析

本文采用GeoDa軟件對耕地綜合質(zhì)量進行空間自相關(guān)分析，通過空間權(quán)重的構(gòu)建進行Moran’sI指數(shù)計算?？臻g自相關(guān)分析是用來檢驗?zāi)承┛臻g變量在特定位置的屬性值是否與鄰近位置的屬性值顯著相關(guān)的算法，可以分為全局空間自相關(guān)(Global spatial autocorrelation)與局部空間自相關(guān)(Local spatial autocorrelation)[12]，局部空間自相關(guān)分析可測度耕地地塊質(zhì)量與其鄰近地塊質(zhì)量指數(shù)的空間異質(zhì)性，識別耕地綜合質(zhì)量空間集聚和離散特征，其局域空間關(guān)聯(lián)度指標(LISA)計算公式為

(2)

式中wij——空間權(quán)重矩陣的元素

xi、xj——經(jīng)過標準化后的耕地地塊質(zhì)量分值

局部Moran’sI指數(shù)(Ii)在[-1,1]之間，Ii可正可負，得到的4種空間屬性分別為H-H(高-高)、H-L(高-低)、L-L(低-低)、L-H(低-高)。采用Zi檢驗[13]對區(qū)域的局部空間自相關(guān)關(guān)系進行顯著性檢驗。在95%置信區(qū)間水平下，當Zi>1.96時，表示高屬性與高屬性(H-H)或低屬性與低屬性(L-L)發(fā)生了空間集聚；當Zi<-1.96時,表示觀測值之間存在顯著負相關(guān)，則發(fā)生空間單元為高屬性的被低屬性值所包圍(H-L)或者空間單元為低屬性的被高屬性值所包圍(L-H)；當|Zi|<1.96時，表示要素在區(qū)域內(nèi)集聚不明顯，呈現(xiàn)隨機分布狀態(tài)。

1.3.3耕地景觀生態(tài)安全評價模型構(gòu)建

景觀格局指數(shù)是指高度濃縮景觀格局的信息，反映結(jié)構(gòu)組成和空間支配某方面的特征的定量指標[14]。針對不同的空間特征可以設(shè)計不同的量度指標，針對同一指標常常計算方法各異，本研究根據(jù)研究區(qū)耕地特點，選擇計算一系列景觀格局指標對崇仁縣景觀生態(tài)安全進行評價。耕地景觀生態(tài)安全是指在長期自然或者人為干擾下，耕地景觀由均質(zhì)向異質(zhì)，單一向復(fù)雜，連續(xù)向不連續(xù)的方向變化，受到外在因素的干擾越大，生態(tài)環(huán)境安全程度越低，耕地越容易遭到破壞。本研究在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上[15]，從斑塊類型水平(邊界破碎度、破碎度、面積加權(quán)平均形狀因子等)和景觀水平(分離度、分維數(shù)等)兩方面進行景觀生態(tài)安全模型的構(gòu)建，景觀格局指數(shù)指標主要涉及耕地的結(jié)構(gòu)和形狀，其生態(tài)學(xué)意義如下：

(1)邊界破碎度表示景觀類型邊界的破碎程度，用于揭示景觀或類型被邊界分割的程度，是景觀破碎化程度的直接反映。計算公式為

ED=C/A

(3)

式中C——類型周長A——類型面積

(2)破碎度表示景觀被分割的破碎程度，在一定程度上反映人為對景觀的干擾強度。破碎度越大，景觀安全性越小。計算公式為

PD=N/A

(4)

式中N——類型斑塊數(shù)

(3)面積加權(quán)平均形狀因子(AWMSI)表示度量景觀空間格局復(fù)雜性的重要指標之一，直接影響耕地利用和管理的方便程度及利用效率。其值越大，耕地利用效率越低。AWMSI表示某斑塊類型中各個斑塊的周長與面積之比乘以各自面積權(quán)重的和。當AWMSI為1時說明所有斑塊形狀為最簡單的方形，AWMSI增大表示斑塊形狀越復(fù)雜。

(4)分離度(D)用于揭示景觀類型中斑塊個體的分離程度。D值越大，斑塊分離性越高，抵御風(fēng)險的能力越小，景觀安全性越低。常用來指代某一景觀類型中不同斑塊數(shù)個體分布的分離度。計算公式為

D=B/A

(5)

式中B——景觀類型的距離

(5)分維數(shù)(F)反映了在一定的觀測尺度上，斑塊和景觀格局的復(fù)雜程度，也反映了人類活動對景觀格局的影響。計算公式為

F=2ln(L/4)/lnK

(6)

式中L——斑塊周長K——斑塊面積

F越大，表明斑塊形狀越復(fù)雜，F(xiàn)的理論范圍為1～2，1代表形狀最簡單的正方形斑塊，2表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。

(6)景觀脆弱度(V)表示某種景觀類型受到外界干擾超出自身的調(diào)節(jié)能力而表現(xiàn)出對干擾的敏感程度。景觀脆弱度越大，表明景觀受外界的干擾程度越大，敏感性越高，抵御風(fēng)險的能力越小，景觀安全性越小。 綜合上述各個景觀指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義，選擇反映耕地生產(chǎn)效率、穩(wěn)定度及恢復(fù)力的景觀格局指數(shù)建立脆弱度模型，公式為

V=αAWMSI+βF+γD

(7)

式中α、β、γ——因子權(quán)重

對耕地景觀脆弱度因子權(quán)重的取值采用層次分析法，確定α、β、γ分別為 0.59、0.28、0.13。

以國內(nèi)外研究成果為基礎(chǔ)[16]，充分考慮耕地景觀特點，結(jié)合研究區(qū)域特征，構(gòu)建耕地景觀生態(tài)安全評價模型。該模型以景觀脆弱度、邊界破碎度和景觀類型破碎度為變量，同時為了使得評價結(jié)果具有可比性，模型所得結(jié)果位于0～1之間。公式為

ES=1-2.5(PD+ED)V

(8)

式中ES——景觀生態(tài)安全指數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地綜合質(zhì)量評價及綜合質(zhì)量自相關(guān)分析

耕地綜合質(zhì)量評價結(jié)果顯示，耕地綜合質(zhì)量綜合得分處于48～86之間，根據(jù)得分結(jié)果進行耕地綜合質(zhì)量等級劃分，可分為Ⅰ級分值區(qū)間(70.00,100]、Ⅱ級分值區(qū)間(65.00,70.00]、Ⅲ級分值區(qū)間(60.00,65.00]、Ⅳ級分值區(qū)間[60.00,45.00]。其中Ⅰ級區(qū)圖斑面積為72.79 km2，占耕地面積的18.84%；Ⅱ級區(qū)圖斑面積為96.80 km2，占耕地面積的25.06%；Ⅲ級區(qū)圖斑面積為125.35 km2，占耕地面積的32.45%；Ⅳ級區(qū)圖斑面積為91.41 km2，占耕地面積的23.66%。從空間分布上看，全縣于東北部、中部較為集中，南部分散，與崇仁縣南高北低的地形特征相符合，綜合質(zhì)量評價高分值區(qū)(Ⅰ級)在東北方向的孫坊鎮(zhèn)、航埠鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布較為集中，在石莊鄉(xiāng)有較為零散的分布，郭圩鄉(xiāng)、禮陂鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)有小面積分布；較高值區(qū)(Ⅱ級)分布在北部的河上鎮(zhèn)，中部郭圩鄉(xiāng)、石莊鄉(xiāng)等，與高分值區(qū)相比，較高值區(qū)分布更為零散，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布；較低值區(qū)(Ⅲ級)在郭圩鄉(xiāng)、許坊鄉(xiāng)、河上鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)有較大面積分布，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)中該類別圖斑分布較為分散；低分值區(qū)(Ⅳ級)在馬鞍鎮(zhèn)有大面積分布，在白陂鄉(xiāng)、相山鎮(zhèn)、三山鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有集中分布。綜合以上評價結(jié)果可知，崇仁縣東北部、中部具有較優(yōu)越的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，其所在區(qū)域地勢低平，耕地集中連片，尤其在東北部的孫坊鎮(zhèn)、航埠鎮(zhèn)有著較大面積的連片耕地，其具備良好的排水灌溉條件、較高的連片度與規(guī)整度，土地利用類型以水田為主；而中部的石莊鄉(xiāng)具有較高的土壤有機質(zhì)含量，距離中心城區(qū)較近，其耕作便捷度、交通通達度均較高，馬鞍鎮(zhèn)、相山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形起伏較大，耕地距離交通干線、中心城鎮(zhèn)的距離較遠，其土壤質(zhì)地和剖面構(gòu)型較差，其社會經(jīng)濟條件與自然條件均不適宜進行永久基本農(nóng)田劃定。將本研究的耕地綜合質(zhì)量等級與耕地質(zhì)量等別年度更新成果中的國家利用等別進行對比分析可知(表2)：耕地綜合質(zhì)量為Ⅰ級、Ⅱ級的耕地占國家利用等別為10～12等的耕地的半數(shù)以上；耕地綜合質(zhì)量為Ⅲ級、Ⅳ級耕地中多半位于國家利用等別5～7等范圍內(nèi)，表明耕地綜合質(zhì)量評價結(jié)果與國家利用等別成果保持較高的一致性，耕地綜合質(zhì)量所選指標具有較好的代表性。

通過空間自相關(guān)分析可知崇仁縣耕地綜合質(zhì)量Moran’sI指數(shù)為0.753，P<0.05，Zi>1.96，表明其空間分布具有顯著的空間自相關(guān)性，借助ArcGIS 10.2將耕地綜合質(zhì)量空間聚集情況進行分析(圖1、表3)，經(jīng)過對聚類分析結(jié)果與耕地綜合質(zhì)量評價分級結(jié)果進行疊加分析可知：崇仁縣耕地綜合質(zhì)量聚類關(guān)系中高-高聚集(H-H)、高-低聚集(H-L)、低-高聚集(L-H)、低-低聚集(L-L)與無顯著聚集(N-N)面積分別為125.39、22.43、9.14、158.58、70.80 km2，分別占耕地總面積的32.46%、5.81%、2.36%、41.05%和18.33%。在其空間分布方面，H-H聚集主要集中于崇仁縣東北部、中部、北部，與高分值分布具有一定的一致性，但其分布面積擴大52.60 km2，其擴大范圍主要位于河上鎮(zhèn)、石莊鄉(xiāng)、郭圩鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，H-H聚集代表某塊耕地與其在空間位置上相鄰的耕地均具有較高的耕地綜合質(zhì)量，具有較好的聚集效應(yīng)；H-L聚集與L-H聚集分布范圍均較小且分散，多分布于H-H聚集與L-L聚集的交界地帶；L-L聚集為各聚集類別中分布面積最廣的類別，其連片程度高，馬鞍鎮(zhèn)、相山鎮(zhèn)、白陂鄉(xiāng)、巴山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有較大面積的分布；N-N聚集中主要由Ⅱ級、Ⅲ級耕地構(gòu)成，耕地綜合質(zhì)量較為適中，其分布并無明顯聚類效果。

表2 耕地綜合質(zhì)量等級與國家利用等別對比Tab.2 Comparison of comprehensive quality grade of cultivated land and farmland natural utility grade

圖1 崇仁縣耕地綜合質(zhì)量與綜合質(zhì)量聚類關(guān)系圖Fig.1 Cluster diagrams of comprehensive quality and comprehensive quality of cultivated land in Chongren County

2.2 景觀生態(tài)安全評價

根據(jù)耕地綜合質(zhì)量與其自相關(guān)關(guān)系分析獲知了崇仁縣耕地的綜合質(zhì)量與空間聚集關(guān)系，但并未反映其結(jié)構(gòu)組成和空間支配關(guān)系，未能從結(jié)構(gòu)上為永久基本農(nóng)田劃定后的保護工作提供便利，而從生態(tài)的角度對耕地生態(tài)安全指數(shù)進行計算，可根據(jù)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)斑塊類型水平和景觀水平，生態(tài)環(huán)境安全程度高低，研究各鄉(xiāng)鎮(zhèn)受外在因素干擾的影響程度，為永久基本農(nóng)田的長期保護、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)永久基本農(nóng)田的指標分配提供有效依據(jù)(表4)。本研究以2014年耕地圖斑為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在對崇仁縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地景觀安全指數(shù)的計算的基礎(chǔ)上，根據(jù)Natural Break對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地景觀安全進行分級，可分為4個級別：Ⅰ級區(qū)(ES≤1)、Ⅱ級區(qū)(ES≤0.86)、Ⅲ級區(qū)(ES≤0.80)、Ⅳ級區(qū)(ES≤0.47)，分級結(jié)果如圖2所示，Ⅰ級區(qū)主要位于孫坊鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)、白陂鄉(xiāng)，Ⅱ級區(qū)主要分布于劉家橋鄉(xiāng)、三山鄉(xiāng)、石莊鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，Ⅲ級區(qū)主要分布于巴山鎮(zhèn)、馬鞍鎮(zhèn)、河上鎮(zhèn)等區(qū)域，分布范圍較大，Ⅳ級則為相山鎮(zhèn)。

表3 耕地綜合質(zhì)量級別4種空間集聚類型統(tǒng)計Tab.3 Statistics of four types of spatial agglomeration in comprehensive quality level of cultivated land

表4 崇仁縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀格局指數(shù)計算結(jié)果Tab.4 Calculation results of landscape pattern index of each township in Chongren County

圖2 崇仁縣景觀生態(tài)安全級別與耕地分區(qū)劃分Fig.2 Landscape ecological security level and division of cultivated land in Chongren County

2.3 耕地分區(qū)劃定

通過對耕地的綜合質(zhì)量的考量和綜合質(zhì)量空間自相關(guān)類型的劃分，獲知崇仁縣耕地綜合質(zhì)量較高，綜合質(zhì)量空間聚類效果較好的耕地分布范圍，而根據(jù)與耕地景觀生態(tài)安全劃定結(jié)果對比可知，耕地綜合質(zhì)量聚類關(guān)系良好的區(qū)域與景觀生態(tài)安全高等級區(qū)分布范圍有所差異，兩者間存在一定的重疊范圍，但也存在相當面積的差異區(qū)，因此，在結(jié)合前人研究基礎(chǔ)上[17]，根據(jù)各耕地綜合質(zhì)量聚類關(guān)系和景觀生態(tài)安全級別兩者對應(yīng)關(guān)系，進行耕地分區(qū)的劃分，劃分結(jié)果可由優(yōu)至劣分為優(yōu)先保護區(qū)、重點保護區(qū)、重點整治區(qū)和后備整治區(qū)(表5)。

(1)優(yōu)先保護區(qū)。該區(qū)耕地主要分布于H-H聚集區(qū)，景觀生態(tài)安全等級Ⅰ級、Ⅱ級區(qū)，面積為80.95 km2,占崇仁縣耕地總面積的20.95%，占H-H聚集總面積的65.54%，其圖斑個數(shù)較多(10 790個)，平均斑塊面積較小(7 502.54 m2)，空間分布上主要集中于孫坊鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)、石莊鄉(xiāng)等區(qū)域，具有最優(yōu)越的綜合質(zhì)量聚類關(guān)系，較高的景觀生態(tài)安全等級，此區(qū)域耕地連片程度高，土壤質(zhì)地好，排水灌溉條件優(yōu)越，同時其景觀脆弱指數(shù)、景觀分離指數(shù)較低，從其自身綜合條件和景觀生態(tài)安全條件來看，均為最適宜劃為永久基本農(nóng)田的區(qū)域，應(yīng)當優(yōu)先劃為永久基本農(nóng)田進行保護。

(2)重點保護區(qū)。該區(qū)耕地主要分布于H-L聚集與景觀生態(tài)安全等級Ⅰ級、Ⅱ級區(qū)的重疊區(qū)，H-H聚集與景觀生態(tài)安全等級Ⅲ級區(qū)重疊區(qū)，面積為52.15 km2,占崇仁縣耕地總面積的13.50%，其圖斑個數(shù)最少，有5 316個圖斑，平均斑塊面積最大(9 810.92 m2)，主要分布于河上鎮(zhèn)、桃源鄉(xiāng)等區(qū)域，該區(qū)域耕地主要分布于城鎮(zhèn)周邊，具有較高的耕作便捷度和交通通達度，耕地自然質(zhì)量較好，其景觀生態(tài)安全指數(shù)較高或與聚類關(guān)系較匹配，是永久基本農(nóng)田重點劃定區(qū)域，而此類耕地往往距離中心城鎮(zhèn)、道路干線的距離較近，容易被城市的擴張等人為因素破壞，是亟需進行永久基本農(nóng)田劃定的重點區(qū)域，其劃為永久基本農(nóng)田的優(yōu)先程度應(yīng)僅低于優(yōu)先保護區(qū)。

(3)重點整治區(qū)。該區(qū)耕地面積為86.03 km2,占崇仁縣耕地總面積的22.27%，其圖斑個數(shù)較少，平均斑塊面積約為8 776.54 m2，主要分布于低值聚集區(qū)、無顯著聚集區(qū)以及聚類關(guān)系與景觀生態(tài)安全協(xié)調(diào)程度較低的區(qū)域，主要于許坊鄉(xiāng)、河上鎮(zhèn)、巴山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布，分布較為分散，該區(qū)域耕地自然條件普遍較差，排水灌溉等基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，交通便捷程度較差，部分耕地景觀安全級別較高，但與耕地聚集關(guān)系不匹配。應(yīng)當因地制宜的進行土地差別化整治，從健全排水灌溉設(shè)施、改善耕地自然屬性、提高耕地管理水平、耕地規(guī)整等措施進行適當?shù)恼?，以進一步提升耕地的聚集效果與景觀生態(tài)安全等級，從而劃入永久基本農(nóng)田。

(4)后備整治區(qū)。該區(qū)耕地面積為167.19 km2,占崇仁縣耕地總面積的43.28%，是崇仁縣耕地分區(qū)中面積最大的一類，其圖斑個數(shù)最多，平均斑塊面積約為8 670.57 m2，主要分布于低值聚集區(qū)、無顯著聚集區(qū)、景觀生態(tài)安全等級Ⅳ級區(qū)，包括馬鞍鎮(zhèn)、相山鎮(zhèn)、白陂鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分布較為連片和集中，該區(qū)域耕地自然屬性多數(shù)較差，如土壤質(zhì)地與剖面構(gòu)型等條件弱于其他區(qū)域耕地，而其所在區(qū)域的地形條件、交通條件也明顯弱于其他耕地。此區(qū)域耕地耕作難度大，耕作投入產(chǎn)出比低，不太適宜作為永久基本農(nóng)田區(qū)的劃定范圍，但可以根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展對耕地保護和糧食產(chǎn)量的要求，通過選取具有發(fā)展?jié)摿?、易于改善的耕地進行集中整治，將其發(fā)展成為永久基本農(nóng)田后備區(qū)。

表5 耕地分區(qū)劃分規(guī)則Tab.5 Division rule of cultivated land

2.4 永久基本農(nóng)田劃定結(jié)果

根據(jù)崇仁縣永久基本農(nóng)田劃定任務(wù)要求，需劃入永久基本農(nóng)田305.94 km2，根據(jù)前文中的耕地分區(qū)劃分結(jié)果，將處于優(yōu)先保護區(qū)、重點保護區(qū)的耕地優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田，重點整治區(qū)與后備整治區(qū)的耕地有選擇性劃入永久基本農(nóng)田，在劃定過程中，以永久基本農(nóng)田的內(nèi)涵為理論基礎(chǔ)，在綜合考慮耕地綜合質(zhì)量、綜合質(zhì)量空間聚集效果、耕地景觀安全指數(shù)、避免頻繁調(diào)整與補劃的基礎(chǔ)上進行，劃定過程中兼顧城市開發(fā)邊界、生態(tài)紅線等相關(guān)劃定工作，努力實現(xiàn)永久基本農(nóng)田數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”的最優(yōu)化。劃定結(jié)果顯示(圖3)，崇仁縣永久基本農(nóng)田劃定范圍主要于河上鎮(zhèn)、孫坊鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)、郭圩鄉(xiāng)、石莊鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)有著較大面積的連片分布，于巴山鎮(zhèn)、馬鞍鎮(zhèn)、相山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)有著較為零散的分布，根據(jù)數(shù)量關(guān)系分析結(jié)果顯示(表6)：優(yōu)先保護區(qū)的永久基本農(nóng)田主要分布于白鷺鄉(xiāng)、航埠鎮(zhèn)、孫坊鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其面積分別占永久基本農(nóng)田面積的4.49%、5.06%、7.85%，斑塊數(shù)量分別占永久基本農(nóng)田面積的6.33%、6.02%、13.12%；重點保護區(qū)中的永久基本農(nóng)田劃定范圍主要分布于河上鎮(zhèn)、郭圩鄉(xiāng)，其面積分別占總面積的4.60%、5.66%，斑塊數(shù)量占總量的4.80%、5.28%；重點整治區(qū)中巴山鎮(zhèn)、郭圩鄉(xiāng)、河上鎮(zhèn)、桃源鄉(xiāng)分別有11.29、12.85、17.91、9.23 km2耕地劃為永久基本農(nóng)田，分別占永久基本農(nóng)田面積的3.69%、4.20%、5.85%、3.02%，斑塊數(shù)量占總量的5.13%、4.88%、6.67%、2.84%；后備整治區(qū)中各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布的斑塊均較少，在巴山鎮(zhèn)、馬鞍鎮(zhèn)、相山鎮(zhèn)有較大面積的分布，分別占永久基本農(nóng)田的4.55%、4.35%、5.82%。劃入永久基本農(nóng)田的耕地自然條件較為優(yōu)越，多數(shù)位于集鎮(zhèn)周邊與交通干線周邊，分布集中連片，有效避免了永久基本農(nóng)田劃定結(jié)果過于分散的問題，也為永久基本農(nóng)田的保護和管理工作提供了很大的便利。

2.5 永久基本農(nóng)田劃定結(jié)果對比

根據(jù)永久基本農(nóng)田劃定結(jié)果，結(jié)合《崇仁縣永久基本農(nóng)田劃定成果(2017年)》，將使用傳統(tǒng)劃定方式劃定的永久基本農(nóng)田成果與本研究所采用的基于耕地綜合質(zhì)量、綜合質(zhì)量聚類關(guān)系、景觀生態(tài)安全劃定的永久基本農(nóng)田結(jié)果進行對比(表7)，結(jié)果表明，本研究劃定的永久基本農(nóng)田平均斑塊面積顯著大于傳統(tǒng)劃定方式，降低了零散耕地劃入永久基本農(nóng)田的比例；本研究采用的劃定方式將平均耕地質(zhì)量國家利用等別由傳統(tǒng)劃定方式下的6.40提高到了6.58，將國家利用等別較高的優(yōu)質(zhì)耕地更多地劃入了永久基本農(nóng)田；新劃定方式下的永久基本農(nóng)田平均耕地綜合質(zhì)量分值為67.97，高出傳統(tǒng)劃定方式2.84，平均景觀生態(tài)安全指數(shù)則高出傳統(tǒng)劃定方式0.06。綜合以上分析可知，本研究所采用的方法將耕地綜合質(zhì)量、局部自相關(guān)性、景觀格局考慮到基本農(nóng)田劃定中，劃入的耕地更符合永久基本農(nóng)田的要求，有助于基本農(nóng)田長期的管理和保護。

圖3 崇仁縣永久基本農(nóng)田分布圖Fig.3 Distribution map of permanent basic farmland in Chongren County

鄉(xiāng)鎮(zhèn)名優(yōu)先保護區(qū)重點保護區(qū)重點整治區(qū)后備整治區(qū)面積/km2面積占比/%斑塊數(shù)斑塊占比/%面積/km2面積占比/%斑塊數(shù)斑塊占比/%面積/km2面積占比/%斑塊數(shù)斑塊占比/%面積/km2面積占比/%斑塊數(shù)斑塊占比/%巴山鎮(zhèn)00003.451.133731.4111.293.6913605.1313.924.554721.78白陂鄉(xiāng)0.600.20560.212.350.772130.804.711.545201.964.731.551470.55白鷺鄉(xiāng)13.734.4916796.330.050.01100.040.620.20860.320.170.0650.02郭圩鄉(xiāng)000014.084.6014015.2812.854.2012944.883.151.03730.28航埠鎮(zhèn)15.485.0615956.020.230.08180.073.141.034031.520.220.0780.03河上鎮(zhèn)000017.335.6612744.8017.915.8517706.677.572.482500.94禮陂鎮(zhèn)5.001.635352.021.530.501810.684.341.425702.152.650.87910.34六家橋鄉(xiāng)5.921.937742.922.260.742761.046.051.988333.146.872.242020.76馬鞍鎮(zhèn)00000.270.09230.091.570.512170.8213.294.353951.49三山鄉(xiāng)0.400.13610.231.910.621550.580.480.16640.248.442.762731.03石莊鄉(xiāng)15.635.1112694.790.310.10250.091.610.531880.711.200.39350.13孫坊鎮(zhèn)24.017.85347813.120.390.13540.203.631.195482.070.260.09110.04桃源鄉(xiāng)00002.640.861390.529.233.027532.843.811.251170.44相山鎮(zhèn)000000003.521.153481.3117.805.823551.34許坊鄉(xiāng)00005.071.665712.155.081.668483.203.201.041210.46合計80.7626.40944735.6351.8716.95471317.7786.0328.13980236.9687.2828.5525559.64

表7 永久基本農(nóng)田劃定成果對比Tab.7 Comparison of achievement of permanent basic farmland

3 結(jié)論

(1)由耕地綜合質(zhì)量及綜合質(zhì)量自相關(guān)分析可知，耕地綜合質(zhì)量評價分值較高的地塊分布主要集中于孫坊鎮(zhèn)、航埠鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；分值較低的區(qū)域多分布于郭圩鄉(xiāng)、許坊鄉(xiāng)、河上鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。高-高聚集與高-低聚集區(qū)多分布于河上鎮(zhèn)、石莊鄉(xiāng)、孫坊鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，低-高聚集與低-低聚集多分布于馬鞍鎮(zhèn)、白陂鄉(xiāng)、香山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，高-高聚集與高-低聚集區(qū)具有較高的耕地質(zhì)量和良好的聚集效果，更適宜劃為永久基本農(nóng)田。

(2)根據(jù)各景觀生態(tài)安全指數(shù)的計算結(jié)果可知，景觀生態(tài)安全程度較高的區(qū)域主要位于孫坊鎮(zhèn)、白鷺鄉(xiāng)、白陂鄉(xiāng)、三山鄉(xiāng)、石莊鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，巴山鎮(zhèn)、馬鞍鎮(zhèn)、河上鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀生態(tài)安全程度較低，相山鎮(zhèn)最低。根據(jù)耕地綜合質(zhì)量空間聚類關(guān)系與景觀生態(tài)安全格局的對應(yīng)關(guān)系進行永久基本農(nóng)田劃定，對提高永久基本農(nóng)田的聚集性與穩(wěn)定性有重要的意義。