基于資源承載力的農用地適宜性評價
——以廣陵區為例

朱壽紅，殷少美，唐 偉，王葉峰，王勝利

(1.江蘇省蘭德土地工程技術有限公司，江蘇 南京 210019；2.揚州市自然資源和規劃局 廣陵分局，江蘇 揚州 225000；3.江蘇省地質測繪院，江蘇 南京 211102)

改革開放以來，隨著工業化和新型城鎮化進程的加快，“不平衡、不充分發展”的矛盾在高強度的國土空間開發過程中尤為凸顯，也造成了資源環境破壞、“三生”空間沖突加劇、城鄉發展差距擴大、過度開發等一系列問題，影響了社會的可持續發展[1-2]。2016年12月中辦、國辦聯合印發了《省級空間規劃試點方案》，該方案指出開展資源環境承載能力評價與國土空間開發適宜性評價，為劃定“三區、三線”奠定了基礎[3]。2017年1月，國務院印發了《全國國土規劃綱要(2016～2030年)》，明確了以資源環境承載能力為基礎，推動國土集聚開發和分類保護相適應，切實優化國土空間開發格局[4]。2018年4月，習近平總書記在深入推動長江經濟帶發展座談會上的講話也明確指出，按照“多規合一”要求，根據資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價(“雙評價”)，劃定生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界3條控制線，科學謀劃國土空間開發保護格局，建立健全國土空間管控機制[5]。2019年5月《中共中央國務院關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》進一步明確了資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價的重要地位[5-6]。可見，國土空間開發適宜性評價是國土空間規劃的重要依據，吸引了國內較多學者開展研究。然而，學者們目前研究的尺度較為宏觀，多以省域作為研究單元[5]，區縣作為國家貫徹落實空間規劃改革和主體功能區劃等政策的基本單元，開展縣域資源環境承載力及適宜性的研究對小區域資源環境保護具有重要的指導意義。基于上述研究，本文兼顧政策規劃與自然發展規律，選取揚州市廣陵區作為案例區，對農用地開發適宜性進行評價，以期為廣陵區國土空間規劃提供科學的參考。

1 方法與思路

1.1 研究方法

單因子敏感性指數等級按照高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分別賦值9、6、3和0。此方法根據各因子與研究區農業和環境間的關聯程度來確定賦值等級，并通過層次分析法和德爾菲法來確定敏感度數值及權重，最終得到本研究資源環境承載力指標體系。通過確定的各因子的權重值及各因子相對應的敏感性值，再運用加權綜合空間評價模型計算資源承載力綜合分值。公式如下[7-8]：

1.2 研究思路

本研究將采用以下思路對農用地適宜性進行評價：首先，基于多指標要素開展資源環境承載力評價工作，綜合劃分農業功能指向的承載力等級；其次，根據農業承載力等級，初步確定農業生產適宜區、一般適宜區的備選區域，運用ArcGIS軟件中聚合工具計算出2類備選區域的聚合距離，縣區層面按<150、150～400、400～600、600～900、≥900 m生成地塊連片度評價分級圖；最后，結合承載力等級與地塊連片度評價分級，采用判別矩陣模型確定農業生產適宜性等級。依據評估的適宜性結果解析廣陵區農業生產的調整方向、重點，并提出優化路徑與具體舉措。

2 研究區概況與數據來源

2.1 研究區概況

本文選取揚州市廣陵區作為研究區，廣陵區是江蘇省揚州市下轄主城區，地處江蘇省中部，長江與京杭大運河交匯處。東部與江都區、廣陵區杭集鎮交界，北部毗鄰廣陵區泰安鎮，西南部以橫溝河、大眾河為界，與揚州經濟開發區代管的施橋鎮毗鄰，行政區域面積341.96 km2。

2.2 數據來源與處理

資源環境承載力受土地資源、水資源、環境資源和生態資源等各方面因素的影響[9-10]，選取哪些評價因子和選取評價因子數量的多少，都會對區域資源環境承載力的評價結果造成一定的影響。依據數據的主導性、客觀性及可獲取性等原則，結合廣陵區實際，考慮到本文研究目標主要是以農業生產為導向的資源環境承載力評價，本文選取了坡度、離主要水系的距離、土地利用現狀、NDVI、DEM、表層土壤質地及溝渠密度7個評價因子(表1、圖1)。

(1)坡度。坡度是地表單元陡緩的程度。坡度的陡峭程度與地表侵蝕度密切相關，坡度的陡峭程度越平緩，土地所經受的地表侵蝕度越低，反之則越高[11]。土地所經歷的地表侵蝕度增高，會導致水土流失現象的增加，最終使耕地越來越少，嚴重影響農業耕作。參考龔亞男等[12]的研究，結合廣陵區地形數據，利用ArcGIS聚類分析工具，將坡度分為≤7°、7～15°、15～25°、25～90° 4個等級。

(2)離主要水系的距離、溝渠密度。離主要水系的距離、溝渠密度能體現出農業生產所需求的水源保證情況[13]。距主要水系距離越近、溝渠密度越密集，對于農用地水源的保證越強，農用地資源環境承載力越強。

(3)土地利用現狀。土地利用現狀直接反映區域土地的利用情況，是二調直接調查和批準的數據，具有很強的權威性。土地利用現狀直接影響是否能進行農業生產[14],考慮到各土地利用類型的生態服務功能，將水域和濕地作為高敏感區，農用地為不敏感區，未利用地為低敏感區，建設用地為中敏感區。

(4)NDVI。歸一化植被覆蓋指數(NDVI)是反映農作物長勢與營養狀況的重要參數之一，NDVI值在-1～1之間[15-16]。NDVI值為0時，表示有巖石或裸地；NDVI值為負值時，表示被雨、雪、水等覆蓋；NDVI值越大，代表植被覆蓋程度越高。結合廣陵實際植被覆蓋情況，將NDVI劃分為：≤0、0～0.2、0.2～0.4、≥0.4四個等級。

(5)DEM。高程(DEM)指的是相對海平面的垂直距離，高程直接影響了農用地給水條件，高度越高，越不適宜農作物生長[16-18]。本文采用30 m分辨率的DEM數據，從地理空間數據云網站上獲取，并在GIS軟件中生成坡度圖層[22]。

(6)表層土壤質地。土壤中各粒級占土壤重量的百分比組合，稱為土壤質地，將土壤質地分為粘質土、壤土、砂壤土、沙土和礫土，土壤質地與土壤通氣、保肥、保水狀況及耕作的難易有密切關系[20-21]，因此，了解土壤的質地類型，對農業生產具有指導價值。

在烏龍磯水庫除險加固工程設計中，對棄土棄渣場布局進行了合理規劃，以減少對環境的影響。棄土棄渣結束后，進行覆土、整平等土地整治，覆土土料來源為棄土和棄渣場原有表土，棄土棄渣時要求下渣上土，以滿足植被恢復的基本要求。棄土棄渣場土地整治完成后，采取栽種植物進行植被恢復，根據棄渣形態和成分，種植較易成活的樹種和覆蓋草皮。

通過參考已有研究和咨詢專家對各因子敏感程度進行評價并賦值，分為不敏感、低敏感、中敏感、高敏感4個承載力等級，分別賦值為0、3、6、9[22]。首先，通過專家打分法對各因子影響農業生產承載力的重要程度進行打分，在此基礎上運用層次分析法計算出各因子權重值。資源環境承載力評價因子見表1。

表1 農業生產資源環境承載力評價因子賦值及權重表

3 結果與分析

3.1 資源環境承載能力集成評價

利用GIS軟件將包含7個評價因子的矢量圖進行疊加，得到農業生產資源環境承載力評價單元圖，利用自然斷點法將各個評價單元的承載力程度劃分為高、較高、中等、較低和低5類，得到農業生產資源環境承載力在流域內的面積分布(表2)。集成評價結果顯示(圖2a)，廣陵區地勢平坦，水土、光熱和氣候等農業生產條件優越，農業生產功能導向大多為高適宜、較高適宜和中等適宜，面積分別為5392.02、9377.01和7911.18 hm2，分別占研究區土地總面積的16.10%、28.00%和23.62%，主要分布在頭橋鎮、李典鎮、沙頭鎮、杭集鎮南部、泰安鎮等區域；較低等級面積為5189.13 hm2，占全區總面積的15.50%，主要分布在城區；低等級面積為5618.34 hm2，占全區總面積的16.78%，主要為區域內的水域和濕地。

圖1 農業生產資源環境承載力評價因子分析圖

圖2 農業功能指向的承載等級結果圖(a)、地塊連片分度圖(b)和農業生產適宜性分區圖(c)

表2 農業生產功能導向資源環境承載力等級表

3.2 農業生產適宜性評價

基于上述農業承載力等級，確定農業生產適宜區、一般適宜區的備選區域。將農業承載能力等級高、較高的空間單元，作為農業生產適宜區的備選區域；將農業承載能力較高、中等、較低的空間單元，作為農業生產一般適宜區的備選區域；將農業承載能力低的空間單元，直接劃定為農業生產不適宜區。運用ArcGIS中的聚合工具計算出兩類備選區域的聚合距離，根據分級閾值生成地塊連片度評價分級圖(圖2b)。

基于農業承載和地塊連片度2個等級運用判別矩陣模型，劃分農業生產適宜區、一般適宜區和不適宜區(表3)。

表3 農業生產適宜性分區參考判別矩陣

對農業適宜性等級評價結果(圖2c)進行統計分析，結果顯示，農業生產適宜及一般適宜的面積分別為13683.5和14302.90 hm2，分別占研究區土地總面積的40.86%和42.71%，區域整體的農業生產空間條件較好；農業生產不適宜區面積為5501.27 hm2，占研究區土地總面積的16.43%，這些區域主要是水系等禁止開發區域(表4)。農業生產適宜的區域主要集中在廣陵區南部，溝渠密度、NDVI指數均較高；廣陵區北部農業一般適宜區零散分布在適宜區內，后期應以土地綜合整治為抓手提升耕地保護質量，提高土地的利用率和生產率；城市(鎮)周邊耕地多為基本農田，無形中形成城鎮開發的實體邊界，起到了優化城市空間格局、促進土地節約集約利用、控制城市無序蔓延擴張的作用。

表4 廣陵區農業適宜性等級評價結果匯總表

4 結論與展望

基于GIS技術的農用地適宜性評價可以將具體的要素數據化，通過多層次因子的疊加分析能較全面地綜合農用地適宜性的各種影響要素，在一定程度內提高了評價結果的科學性和合理性。

(1)為更好地將統計數據與空間關聯，基于柵格的適宜性評價方法可以形成標準的空間評價指標集，得到區域差異化的評價結果，更加準確地刻畫出指標的空間差異性。

(2)從資源環境承載力評價結果來看，廣陵區資源環境承載力整體上處于中等水平，資源、自然環境條件是重要的影響因素。因此，廣陵區應注重從土地資源、水資源、環境、生態等幾個方面來提高整體資源環境承載力水平。

(3)從農業生產空間開發適宜性評價結果看空間格局，準確表現出廣陵區農業生產空間開發適宜性的特點：空間分布差異明顯，呈現出典型的區域特征，開發潛力等級較高的區域主要集中分布在廣陵區南部，區域整體的農業生產空間條件較好；城市(鎮)周邊耕地適宜性較高，與實際為基本農田相符，有效發揮了永久基本農田作為城市實體邊界的管控作用，未來基本農田保護及劃定工作中，應促使城市(鎮)周邊耕地的規模穩定、質量提升。

當然，農業適宜性等級評價除本研究考慮的因素以外，還受人口增長、經濟發展政策等因素的影響，今后研究應盡可能納入更為全面的因素，從而使農業適宜性等級評價結果更有效地引導區域可持續發展。