农用地整理潜力测算与分级研究
——以延边朝鲜族自治州为例

随着社会经济的发展、城镇化进程的加快，我国耕地呈现出面积减少、质量下降、利用效率不高、生态环境急需修复等问题.农用地整理是山、水、林、田、湖、草综合整治的一部分，是通过一系列工程措施提高耕地质量、生产条件、生态环境和增加耕地面积的过程，是提高耕地利用效率、保护耕地的重要途径.我国农用地整理主要对象为耕地，主要目标是增加耕地面积、提高耕地质量和农业综合生产能力.农用地整理潜力是指通过综合整治耕地及分布其间的道路、林网、沟渠、零星建设用地和未利用地等，提高耕地质量、增加有效耕地面积、提高耕地产出率和发挥农业种植规模效益等方面的潜力，包括新增耕地数量潜力和提高耕地质量潜力两个方面.

本文以延边朝鲜族自治州(简称延边州)为例，以ArcGIS10.2，SPSS19.0为平台，运用多因素综合评价法、层次分析法(AHP)、系统聚类等方法建立综合评价模型，对延边州农用地整理潜力进行了测算，确定延边州各乡镇农用地整理潜力大小及空间分布情况，以为农用地整理区域的划定提供支撑，对延边州山、水、林、田、湖、草综合整治和生态修复具有重要意义.

1 研究区域概况

延边州位于吉林省东部，地理位置为北纬41°59′47″～44°30′42″、东经127°27′43″～131°18′33″，是东三省沟通海内外的重要窗口.全州土地总面积为43 329.34 km2，涉及8个市(县)、51个镇、15个乡.

1.1 耕地数量状况

据2015年延边州土地利用变更调查数据，全州耕地面积为4 372.33 km2，其中水田461.23 km2，占耕地面积的10.55%；水浇地24.79 km2，占耕地面积的0.57%；旱地3 886.31 km2，占耕地面积的88.88%.

延边州8个市(县)中，敦化市耕地面积最大，为1 670.62 km2，占全州耕地面积的38.21%；其次为汪清县和安图县，耕地面积分别为713.57和598.04 km2，分别占16.32%和13.68%.

1.2 耕地质量状况

1.2.1 耕地质量结构

据延边州各县市的农用地分等成果，龙井市、和龙市的耕地质量较好，敦化市和延吉市耕地质量次之.通过各乡(镇)耕地图斑质量等别及其地类面积加权平均，计算得到每个乡镇耕地质量平均等别.延边州2015年耕地等别比重对比图如图1所示.

图1 延边州2015年耕地等别比重对比

1.2.2 耕地质量空间分布

从全州耕地质量(以国家利用等作为衡量标准)的空间分布来看，图们江两岸土壤肥沃、水源充足、地势平坦，等别较高的11等地主要分布于此，包括和龙市的头道镇、八家子镇、西城镇和东城镇；12等地主要分布于耕地地力条件相对较好的平原农业区，包括敦化市的官地镇、沙河沿镇、大石头镇、黑石乡和江南镇；13等地主要分布于汪清县的罗子沟镇，安图县的明月镇、松江镇和亮兵镇；等别较低的14等地主要分布于安图县的明月镇、两江镇、松江镇和永庆乡，这4个乡(镇)的14等耕地面积占全州14等耕地面积总量的94.09%，可见安图县耕地质量总体水平较低.

2 农用地整理潜力测算

农用地整理潜力包括新增耕地数量潜力和提高耕地质量潜力两个方面.新增耕地数量潜力主要来源于两个方面：一是通过道路、沟渠、田坎的综合整治，对处于荒废状态或重复布设的道路、沟渠、防护林进行整理，使其恢复成直接生产用地，增加耕地面积；二是在适宜性评价的基础上，将分布在耕地区域内零星的非耕农用地、建设用地和未利用地整理为耕地.提高耕地质量潜力主要来源于两个方面：一是通过完善基础设施，提高耕地生产能力；二是通过改造、消除耕作中的限制因素以提高耕地生产能力.耕地中存在一些限制其生产能力发挥的障碍因素，如土层较薄、土壤侵蚀等，农用地整理针对这些障碍因素实施一系列工程措施和生物措施，消除限制因素，从而达到增产、提高耕地质量的目的.

延边州农用地整理对象为全部耕地以及为农业生产服务的散布于耕地区域内的其他地类，如：宽度大于2 m的田间道路、沟渠和田坎；规模小于1 hm2且坡度小于15°的荒草地，以及分布在成片耕地区内的零星地类(主要包括草地、各类废弃地、未利用地以及零星建设用地等)[1-4].

2.1 农用地整理的数量潜力

2.1.1 待整理农用地数量与分布

根据《延边朝鲜族自治州土地利用总体规划(2006—2020年)》以及各县(市)土地利用总体规划，确定待整治农用地在限制建设区内.在2015年土地利用变更调查数据的基础上，并结合补充调查，最终确定全州农用地整理规模4 118.35 km2，其中耕地3 960.26 km2，占待整理农用地面积的96.17%，主要分布于敦化市、汪清县、安图县；耕地范围内宽度大于2 m的田间道路、沟渠和田坎4.61 km2，占待整理农用地面积的0.11%，主要分布于珲春市；规模小于1 hm2且坡度小于15°的荒草地135.65 km2，占待整理农用地面积的3.29%，主要分布于敦化市、龙井市和汪清县；零星地物17.83 km2，占待整理农用地面积的0.43%，主要分布于敦化市和汪清县.

2.1.2 划分耕地类型区

延边州地貌呈山地、丘陵、盆地3种类型，以山地、丘陵居多，若只以坡度作为划分耕地类型区的因素，则不能完全体现延边州各市(县)的耕地质量现状及耕地后备资源的差异性.因此，为保证农用地整理潜力测算的精度，构建如下指标体系，并通过层次分析法(AHP)确定各指标及因素权重值，结果见表1.

表1 延边州耕地类型分区指标体系

2.1.3 测算田坎-沟渠-道路降低系数

按四级耕地类型区分别选择延边州已竣工的农用地整理项目，计算整理前、后项目区内田坎、沟渠、道路的面积，计算典型项目在整理前、后的田坎-沟渠-道路系数.具体计算方法如下：

αd=(ΔSg+ΔSd+ΔSt)/Sa；

(1)

ΔSg=Sgo-Sg；

(2)

ΔSd=Sdo-Sd；

(3)

ΔSt=Sto-Sd.

(4)

式中：ad为田坎-沟渠-道路降低系数；ΔSg，ΔSd，ΔSt分别为项目实施前后，沟渠、农村道路、田坎占地面积减少量；Sa为项目区建设规模；Sgo，Sdo，Sto分别为项目实施前沟渠、农村道路、田坎占地面积；Sg，Sd，St分别为项目实施后沟渠、农村道路、田坎占地面积.

2.1.4 测算地类调整系数

以延边州2015年土地利用现状图(1∶1万)为底图，提取出分布于成片耕地区域内的其他地类，包括宽度大于2 m的田间道路、沟渠和田坎，规模小于1 hm2且坡度小于15°的荒草地，以及分布在成片耕地区内的零星地类(主要包括草地、各类废弃地、未利用地以及零星建设用地等)，确定可调整为耕地的各地类总面积，测算耕地类型区内通过其他地类可调整为新增耕地的面积，与耕地总面积相除之商即为地类调整系数[5-10].

2.1.5 测算农用地整理的数量潜力

(1) 田坎-沟渠-道路整理增加耕地面积.田坎-沟渠-道路整理增加耕地面积即田坎-沟渠-道路降低系数与待整理耕地面积的乘积.计算方法为

ΔSz=αd×S.

(5)

式中：ΔSz为田坎-沟渠-道路整理增加的耕地面积；S为待整理耕地总面积.

经测算，全州通过田坎-沟渠-道路整理增加耕地面积-49.75 km2，其中：一、二、三、四级耕地类型区各新增耕地面积-12.95，-26.29，-10.11，-0.41 km2.

(2) 地类调整增加耕地面积.地类调整增加耕地面积即各乡镇耕地区内的其他地类可调整为耕地的潜力.具体计算方法为

ΔSt=αt×S.

(6)

式中：ΔSt为其他地类调整为耕地增加的面积；αt为增加耕地面积系数；S为待整理耕地总面积.

经测算，全州通过地类调整可增加的耕地面积共167.53 km2，其中：一、二、三、四级耕地类型区各新增耕地面积分别为35.85，78.05，52.39，1.24 km2.

(3) 农用地整理增加的耕地面积汇总.将全州田坎-沟渠-道路整理增加耕地的面积及其他地类调整成耕地的面积进行汇总

ΔS=ΔSz+ΔSt.

(7)

式中ΔS为净增加的耕地总面积.

计算新增耕地系数：

α=ΔS/S.

(8)

式中α为新增耕地系数.

经测算，全州通过农用地整理可新增耕地共117.77 km2，主要分布在龙井市、敦化市和汪清县，面积分别为26.60，18.87和16.86 km2，分别占总量的22.58%，16.03%和14.32%.其中以龙井市老头沟镇的新增耕地潜力最为突出，占总量的10.51%；图们市、延吉市和和龙市次之，面积分别为13.83，11.51和11.37 km2，分别占总量的11.74%，9.77%和9.66%；面积最少的是安图县，共9.31 km2，占总量的7.91%.全州各市(县)耕地数量的潜力分布情况见图2.

图2 延边州各市(县)耕地数量潜力分布

2.2 农用地整理的质量潜力

2.2.1 耕地质量提高潜力测算方法

以延边州各乡镇为单元计算耕地质量潜力，方法为

Wi=A×T×B+Qi×Ki.

(9)

式中：Wi为i乡镇农用地整理的质量潜力；A为i乡镇待整理耕地规模；T为i乡镇耕地等别提高的情况；B为一个利用等的标准粮产量；Qi为i乡镇新增耕地面积；Ki为i乡镇的平均利用等别对应的标准粮产量.

2.2.2 利用等指数与标准粮产量

依据延边州农用地产能核算报告，利用标准粮产量样点数据，建立利用等指数与实际标准粮产量的线性回归模型.延边州幅员辽阔，各市(县)光、热、水、土等环境因素、技术条件及政策均有不同，导致农用地产能存在显著差异.因此，以各市(县)为单元分别建立线性回归模型[9].

以敦化市为例，根据敦化市的标准粮产量样点数据，建立各单元指定作物标准粮可实现的单产值与利用等指数之间的线性回归模型

(10)

则敦化市可实现单产回归模型如图3所示.可实现单产回归模型的方程为

y=11.597x+4 103.3.

(11)

式中：y为可实现的单产值；x为可实现单产对应的利用等指数.

经计算，该回归方程的相关系数R2=0.628 4，回归效应较为显著，利用等指数与可实现单产相关性较高.将各乡镇平均利用等指数代入该线性回归方程，即可得到可实现的标准粮产量.同理，可逐一建立其他市(县)利用等指数与农用地实际标准粮产量的线性回归模型.

图3 敦化市调查样点可实现单产与利用等指数关系

2.2.3 耕地产能提高潜力测算

通过计算，全州耕地质量提高潜力为4.75×108kg(见表2).耕地质量提高潜力主要分布在汪清县、龙井市和安图县，耕地质量提高潜力分别为1.04×108，0.89×108，0.84×108kg，占耕地质量提高潜力的比例分别为21.86%，18.73%和17.62%.

表2 延边州农用地整理耕地产能提高潜力

2.3 农用地整理潜力分级汇总

2.3.1 指标体系及权重的确定

农用地整理潜力主要通过新增耕地面积、等别提高幅度以及产能提高幅度体现，而等别提高最终体现在粮食产能的提升上；此外，新增耕地系数也是影响潜力等级的一个重要因素，因此，本文将新增耕地面积、产能提高幅度以及新增耕地系数作为划分延边州农用地整治潜力等级的指标体系[11-17].

指标体系权重的确定采用层次分析法(AHP)确定，通过计算，延边州各市(县)农用地整理潜力分级指标权重：新增耕地面积的权重为0.38，产能提高幅度的权重为0.29，新增耕地系数的权重为0.33.

2.3.2 综合分值及潜力等级的确定

由于农用地整治潜力等级评定的各指标量纲、数量级均不同，难以互相比较，因此需进行标准化处理.标准化时，对正相关指标进行最大值标准化，对负相关指标进行最小值标准化，最终将各指标值统一到0～1之间，最终综合分值是用各指标经标准化处理后的标准值与对应权重进行乘积并加和得出

(12)

式中：Y为某市(县)农用地整治潜力的评价综合分值；Xi为某市(县)第i个指标的分值；Wi为某市(县)第i个指标的权重；n为指标数量.

基于ArcGIS10.2软件平台，以乡(镇)行政单元为单位，根据新增耕地面积、产能提高幅度和新增耕地系数计算各乡镇的综合分值，运用SPSS19.0进行系统聚类分析，将农用地整理潜力划分为4个等级，各潜力等级空间分布见图4.

图4 延边州农用地整理潜力分布示意图

3 结果与分析

3.1 农用地整理潜力总体状况

测算结果表明，通过农用地整理全州新增耕地面积117.77 km2，产能提高潜力达4.75×108kg，按农用地整理潜力分区进行汇总，结果见表3.

表3 延边州农用地整理潜力测算汇总

3.2 各潜力分区农用地整理潜力

(1) Ⅰ级潜力区.延边州农用地整理Ⅰ级潜力区只有一个乡(镇)，为龙井市的老头沟镇.老头沟镇耕地资源禀赋较好，土地利用结构合理、土地产出能力强，该镇综合分值为90.53分，远高于其他乡(镇).根据测算结果，Ⅰ 级潜力区耕地面积占延边州耕地资源总量的3.20%，新增耕地面积共12.38 km2，占全州新增耕地潜力的10.51%；产能提高潜力0.35×108kg，占全州农用地整理新增产能潜力的7.37%.

(2) Ⅱ级潜力区.延边州农用地整理Ⅱ级潜力区包括延吉市的依兰镇、三道湾镇，图们市的月晴镇、长安镇和石岘镇，敦化市的大石头镇、额穆镇和江南镇，龙井市的智新镇，和龙市的龙城镇，汪清县的东光镇、大兴沟镇，共涉及6个市(县)12个乡镇.Ⅱ级潜力区在空间上分布较广，比较集中地分布于延龙图一体化城市集群区、汪清县中部以及和龙市的西南部.根据测算结果，延边州农用地整理Ⅱ级潜力区耕地面积占延边州耕地资源总量的23.37%，新增耕地潜力面积共41.68 km2，占全州新增耕地潜力的35.39%；产能提高潜力1.38×108kg，占延边州农用地整理新增产能潜力的29.00%.

(3) Ⅲ级潜力区.延边州农用地整理Ⅲ级潜力区包括延吉市的小营镇、朝阳川镇，图们市的凉水镇，敦化市的江源镇，珲春市的近海街、敬信镇、英安镇、密江乡、杨泡满族乡和哈达门乡，龙井市的三合镇、开山屯镇、白金乡、德新乡和东盛涌镇，和龙市的头道镇、西城镇、福洞镇、南坪镇和崇善镇，汪清县的百草沟镇、鸡冠乡、天桥岭镇、春阳镇和汪清镇，安图县的明月镇、石门镇、松江镇和亮兵镇，共涉及8个市(县)29个乡镇.Ⅲ级潜力区在空间上分布更为广泛.根据测算结果，延边州农用地整理Ⅲ级潜力区耕地面积占延边州耕地资源总量的33.83%，新增耕地潜力面积共50.55 km2，占全州新增耕地潜力的42.93%；产能提高潜力2.46×108kg，占延边州农用地整理新增产能潜力的51.71%.

(4) Ⅳ级潜力区.延边州农用地整理Ⅳ级潜力区包括敦化市的官地镇、黄泥河镇、秋梨沟镇、贤儒镇、沙河沿镇、大蒲柴河镇、雁鸣湖镇、黑石乡、青沟子乡、大桥乡、翰章乡和红石乡，珲春市的春华镇、板石镇、马川子乡和三家子满族乡，和龙市的八家子镇、东城镇，汪清县的复兴镇、罗子沟镇，安图县的二道白河镇、万宝镇、两江镇、新合乡和永庆乡，共涉及5个市(县)25个乡镇.Ⅳ级潜力区在空间上分布主要集中于延边州西部和敦化市、安图县的大部分乡(镇).测算结果表明，Ⅳ级潜力区耕地面积占全州耕地资源总量的39.61%，新增耕地潜力面积共13.17 km2，占全州新增耕地潜力的11.18%；产能提高潜力0.57×108kg，占延边州农用地整理新增产能潜力的11.91%.

3.3 各市(县)农用地整理潜力分析

农用地整理新增耕地面积主要取决于各市(县)的耕地基数面积以及可调整为耕地的其他地类面积.经测算，全州新增耕地面积最大的是龙井市、汪清县和敦化市，其余依次为图们市、延吉市、和龙市、珲春市和安图县.通过各市(县)新增耕地规模与新增产能的对比分析可以发现，龙井市和汪清县农用地整理投入产出效益最佳.各市(县)农用地整理潜力测算结果见表4.

表4 延边州各市(县)农用地整理潜力测算

4 结论与建议

(1) 延边州农用地整理理论潜力较大，建议统筹经济社会各方力量充分挖掘.全州通过农用地整理可增加耕地117.77 km2，实际工作中可运用农业、水利、土地等政策措施，统筹经济社会各方力量充分挖掘潜力，促进全州耕地保护，提升耕地利用效率.

(2) 延边州耕地质量提高空间较大，建议逐步提高耕地质量.全州农用地整理耕地产能提高潜力达4.75×108kg，可结合测算结果实施区域差异性的整理措施，逐步提高耕地质量.

(3) 优化耕地布局，促进农业规模经营.结合潜力测算结果，优先安排重点潜力区实施农用地整理项目，优化耕地布局，促使耕地集中连片，促进农业规模化经营.