福建省耕地等别空间分布特征研究

2018-06-13徐伟铭陈伟锋

福州大学学报（自然科学版） 2018年3期

徐伟铭，罗星，陈伟锋

(福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心，空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福建省空间信息工程研究中心，福建福州 350116)

0 引言

耕地资源是农业生产的最基本的物质条件，是关系人类生存和发展的重要物质基础，它在数量和质量上的变化都会给粮食安全带来影响[1]. 耕地质量的优良更是确保经济社会持续而强劲发展的重要基础，是国家粮食战略的基础. 了解耕地资源的状况，对加强耕地资源规划、管理、保护和合理利用具有十分重要的意义，同时也是国民经济得以持续健康发展的有效保障[2].

土壤普查、土地资源详查和第二次土地调查项目的依次进行，为耕地质量的研究奠定了基础. 继2009年农用地分等成果正式公布于众后[3]，研究人员从不同的角度对耕地质量进行了相关研究[4-7]. 王洪波等[8]基于1∶50万国家级农用地分等汇总数据库，对比分析中国省域的耕地质量等别分异特性，并提出耕地数量和质量并重的建议. 孔祥斌等[9]对中国西部区12省的农用地分等数据进行研究，分析西部地区耕地等别在空间上的分布特征，为西部地区耕地质量的提升和空间布局优化提供理论依据. 陈建龙等[10]对松嫩平原区耕地等别数量、质量以及空间差异性进行分析，并提出相应的建设对策. 段正松等[11]运用景观指数和基尼指数法定量分析广西耕地质量空间格局. 王凤娇等[12]分析中国西北地区耕地等别数量特点、空间分异特性和耕地质量影响因素. 张耿杰等[13]在云南省生态环境现状分区的基础上，分析该省的耕地利用等别在空间上的分布特征.

综上，研究人员从不同的尺度出发，研究耕地等别空间分布特征，并取得一系列成果. 然而，多数研究都是从省级及更大尺度的角度出发，忽略了县级尺度上耕地等别的分异性. 同时，缺少将耕地质量等别与耕地保护评价分区成果相结合研究的实例. 本文以福建省84个县(市、区，未包含金门及马祖等岛屿)的耕地质量分等成果为基础，结合耕地保护分区成果，综合运用面积加权和空间分析法分析耕地等别在不同尺度上的空间分布特征，并探讨造成空间分异性的原因，旨在为优化耕地空间布局、分配耕地资源和提升耕地质量提供科学的依据.

1 研究区概况

福建省位于中国东南部，北纬23°32′～28°19′，东经115°50′～120°40′，全省版图东西宽约540 km，南北长约550 km，土地总面积1 240.13万hm2，占全国陆地总面积的1.26%，其中耕地面积约为133.88万hm2. 福建省地貌复杂，在一系列大断裂带控制和外力的作用下，形成了北东—西南走向的武夷山脉和鹫峰山—戴云山两大山带、其间的闽中谷底、东部沿海的丘陵平原以及山间盆地、河流等. 地貌的特殊性导致气候、土壤植被等在水平和垂直方向上分异显著，造成不同地区、不同海拔高程的耕地自然条件差异明显. 同时由于地理位置优越、交通便利，该区也是我国经济增长的较快区.

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究所使用的主要数据来源如下： 2013年福建省耕地质量分等成果，福建省各市、县(区)行政区划基础地理数据(矢量)以及福建省耕地保护网络化监管试点项目耕地保护评价结果.

2.2 研究方法

1) 数据处理方法. 本研究在计算区域中的平均等别时所采用的方法是面积加权平均法，即统计出各等别耕地的总面积，并对各个等别的耕地面积进行加权平均，其计算公式为：

(1)

式中：Y为耕地等别加权平均值；i为耕地等别；imin为最小耕地等别；imax为最大耕地等别；Fi为i等耕地面积，单位为万hm2；F总为耕地总面积，即各等别的耕地面积之和，单位为万hm2.

2) 空间分析方法. 以福建省耕地分等成果为基础数据进行统计和面积加权平均计算，结合ArcGIS10.2软件的空间分析等功能分析福建省耕地质量等别在空间尺度上的分布规律.

3 研究结果

3.1 福建省耕地等别数量分布特征

图1 福建省耕地等别构成Fig.1 Structure of arable land grade in Fujian Province

依照全国《农用地分等规程》，耕地有15个划分等别，范围为1～15等， 1等代表质量最好， 15等代表质量最差. 根据福建省耕地质量等别评定成果发现：福建省耕地以4～12等为主，面积加权平均值为6.77等，相比全国平均等9.8等高出3.03个等别. 若将1～15等分别按照1～4等、 5～8等、 9～12等、 13～15等划分为优等、高等、中等和劣等4个档次，则福建省内无劣等地分布，高等地所占面积最大，优等地、高等地和中等地的面积分别为2.50、 115.13、 16.25万hm2，分别约占福建省总耕地面积的1.87%， 85.99%， 12.14%. 全省耕地等别构成如图1所示，反映了各档次的耕地面积和所占比.

分别以国家1等地和国家平均等9.8等为基础核算福建省耕地总量[8]，福建省折算系数分别为0.41， 1.13. 研究区域参与分等的耕地面积为133.88万hm2，经核算，相当于全国1等地57.17万hm2，相当于全国平均等别156.4万hm2. 综上，福建省虽然耕地面积总量少，但耕地等别总体偏高.

3.2 福建省耕地等别在空间上的分布特征

将全省耕地等别数据按照市行政区划进行汇总计算，结果如图2(a)所示. 各市耕地等别范围差异小，为4～12等；但是主要等别范围存在差异，其中，福州、漳州、南平和三明的耕地等别以5～8等为主，龙岩、莆田的耕地等别以5～7等为主，宁德的耕地等别以5～10等，泉州的耕地等别以6～8等为主，厦门的耕地主要集中分布在6等，各市耕地等别面积呈偏正态分布.

将全省耕地等别数据在县级尺度上进行面积加权平均处理，并结合ArcGIS10.2软件对县级耕地平均等别进行可视化处理，结果如图2(b)所示. 通过图2(b)可知：平均等别高的耕地主要分布在闽中谷地区(参考中国地理地图集)，闽东南山地丘陵地区的漳州市境内地区，鹫峰—戴云山东南坡山地丘陵区部分地区，沿海部分地区以及武夷山地区的建宁、宁化和清流县等地；平均等别低的耕地主要分布在闽西南部分地区，鹫峰—戴云山西北坡部分地区，鹫峰—戴云山东南坡的宁德市境内地区和闽东南山地丘陵地区的永春县等地.

图2 福建省耕地等别的空间分布特征Fig.2 Spacial features of arable land grade in Fujian Province

3.3 福建省耕地等别在耕地保护评价分区上的空间特征

图3 福建省耕地保护分区的耕地等别构成Fig.3 Structure of arable land grade protected subarea in Fujian Province

根据福建省耕地保护网络化监管试点项目耕地保护评价结果，将耕地保护成效评价分为4个层次，分别是优(I级区)、良(II级区)、中(III级区)和差(IV级区)四个等级，其中I级区主要分布在武夷山山区、鹫峰—戴云山东南坡山地丘陵区的北部， II级区主要分布在闽中谷地， III级区主要分布在鹫峰—戴云西北坡的部分地区， IV级区主要分布在闽西南和闽南沿海地区.

将全省84个县(市、区)耕地等别数据对应耕地保护程度评价分区进行汇总，图3为耕地保护程度评价分区中各等别的耕地面积组成情况，表1为福建省耕地保护程度分区下的耕地平均等别.

1) 福建省耕地面积在耕地保护评价分区上都呈偏正态分布，峰值在6等；各分区中所包含的耕地面积为： IV级区 > I级区 > II级区 > III级区.

2) 由表1可知， I级区、 II级区、 III级区和IV级区的耕地面积分别为38.48、 26.23、 24.82、 44.34万hm2，所占百分比分别为28.74%， 19.60%， 18.54%和33.12%， III级区和IV级区所含耕地面积超过全省耕地总面积的一半. 从面积构成和平均耕地等别来看，各区中高等地所占面积比例最大，因此各区的平均等别都趋向于高等，各区间平均等别分布在6.6～7等之间，其相对差异性较小.

3) 在优等地范围内， I级区、 II级区、 III级区和IV级区中的耕地面积比为19∶6∶34∶41，平均等别都为4等；在高等地范围内， I级区、 II级区、 III级区和IV级区中的耕地面积比为28∶20∶18∶34，各区平均等别差异小， IV级区平均等别最高；在中等地范围内， I级区、 II级区、 III级区和IV级区内耕地面积比为39∶14∶19∶28， III级区平均等别最高， IV级区耕地等别最低. 在优等地范围内， III级区和IV级区耕地面积所占比例约为75%；高等地范围内， III级区和IV级区耕地面积所占比例约为52%；中等地范围内， III级区和IV级区耕地面积所占比例约为47%.

表1 福建省耕地保护程度分区下的耕地平均等别

4 分析与讨论

福建省耕地等别呈偏正态分布，总体耕地质量较好，各市的耕地等别范围差异小，都为4～12等. 各市耕地类型多样，包含水田、望天田、水浇地、旱地等多种耕地类型，但因内陆地区耕地分布零散且坡度大，而沿海地区耕地较集中，地势相对平坦，各种耕地类型所占百分比具有差异性，造成了各市主要耕地等别范围的不同.

县级尺度上的平均耕地等别空间分布差异明显，闽中、武夷山地区、闽东南和沿海部分地区的平均耕地等别较高；而闽西南部分地区、鹫峰—戴云山西北坡部分地区以及鹫峰—戴云山东南坡山地丘陵部分地区耕地等别较低. 福建省因山地丘陵发育，地表切割严重，加上闽西和闽中两大山带贯穿中、西部，造成全省地貌类型复杂. 全省地势总体由西南向东北降低，依次为“武夷山脉—闽中谷地—闽中山带—沿海丘陵、台地和平原”，海拔由1 200 m以上降至50 m以下，地貌的特殊性导致气候、土壤、水资源等的水平和垂直分异显著，从而导致不同地区，不同海拔高程的耕地等别呈现出差异性.

在耕地保护评价分区上，武夷山山区、鹫峰—戴云山东南坡山地丘陵区的北部的耕地保护成果为优，闽中谷地的耕地保护成果为良，鹫峰—戴云西北坡的部分地区的耕地保护成果为中，分布在闽西南和闽南沿海地区的耕地保护成果为差. 耕地保护程度评价分区与各地的经济发展相适应，闽西北地区，受两大山带影响，交通不便，从而制约其经济发展，就经济发展水平来说，远不如闽东南地区，其人口数、人均GDP、土地利用程度、城镇化率都低于闽东南地区. 较慢的经济发展速度和较少的人口数量，使得对建设用地的需求量较小，进而减小了对耕地侵占的可能性，耕地保护水平较高. 而闽东和闽南地区，由于快速发展的经济和众多的人口，拉动了对建设用地的需求，进而导致占用耕地，使耕地保护水平整体偏中差. 通过对保护评价分区上数据进行汇总分析，得到：虽然各区的平均耕地等别都趋于高等，但超过50%的耕地分布在III级区和IV级区，其中包含了全省75%的优等地. 结合图2(b)来看，处于闽东南部的漳州、泉州、莆田和厦门地区的平均耕地等别较高，在发生占用时，难以用同等别的耕地来补充，导致全省耕地等别存在下降的危险.

综上，为了提高福建省耕地的总体质量，在耕地保护和建设中要施行差别化措施：保护现有的2%的优等地；对于耕地等别范围跨度大的县，其耕地等别可提升的程度高，可通过土地整治项目和高标准农田建设项目提高中等地质量；对于经济发达的沿海区，重点项目和外资项目日益增多，为了处理好与耕地的关系，需要节约集约利用每一寸土地；对于福建省农业重点区，加强教育宣传，实施惠民政策，减少弃耕现象的出现.

5 结语

1) 省域层面，统计福建省的优、高、中等地数量及其所占比，全省优等地、高等地和中等地的面积分别为2.50、 115.13、 16.25万hm2，占福建省总耕地面积的1.87%、 85.99%、 12.14%. 对数据进行面积加权平均，福建省耕地平均等别为6.77等，相比全国平均等9.8等高出3.03个等别，耕地等别总体偏高.

2) 利用ArcGIS10.2工具对全省耕地等别分布情况进行可视化表达后发现：各市耕地等别范围差异小，但是主要等别范围存在差异. 全省闽中谷地区，武夷山地区和漳州市地区以及沿海部分地区的耕地平均等别高；而分布在闽西南部分地区，鹫峰—戴云山西北坡部分地区，鹫峰—戴云山东南坡的宁德市境内地区和闽东南山地丘陵地区的永春县等地的耕地平均等别低.

3) 将耕地质量分等成果在保护评价分区上汇总可知：耕地等别都呈偏正态分布，峰值为6等，平均等偏高； III级区和IV级区耕地面积占全省耕地面积的50%以上，其中包含了75%的优等地，全省的耕地等别存在下降的风险.

4) 结合自然和经济等因素，从宏观的角度对福建省耕地等别空间分布差异性进行了分析，并结合不同地区条件的差异提出了提高耕地质量的相关对策，对福建省的耕地保护具有一定的启示作用. 此外，通过本文的研究，可为进一步分析福建省耕地质量等别空间分异性规律提供借鉴.

致谢：本文在撰写过程中得到福建省国土资源厅信息中心和莆田市国土资源局的帮助，在此一并表示感谢.

参考文献：

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