基于GIS技术农用地整理潜力测算方法研究——以哈巴河县为例

程红梅; 田聪华; 王红梅; 张利召

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjascjas2024-0081

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农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (10) : 87-91. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjascjas2024-0081

农业信息农业气象

基于GIS技术农用地整理潜力测算方法研究——以哈巴河县为例

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Research on Measurement Method of Agricultural Land Consolidation Potential Based on GIS Technology——A Case of Habahe County

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摘要

本研究基于2018年的土地利用变更调查数据，针对哈巴河县113个行政村的农用地整理潜力进行了综合分析。通过GIS空间分析和层次分析法，从数量和质量2个维度对耕地潜力进行了测算。研究发现，哈巴河县农用地整理区面积为34482.41 hm²，其中现有耕地面积为30904.50 hm²。经测算，农用地整理的数量潜力为可增加耕地2900.05 hm²，新增耕地系数为8.41%。结合当地农作物种植结构体系测算农用地整理可增加耕地产能为3479.28 t。显示哈巴河县农用地整理潜力较大，根据新增耕地系数及耕地质量将整理潜力划分为4个等级。研究结果指出，哈巴河县农田建设应配套完善水利、道路等基础设施，加强农田防护，并通过农业生物科技措施改良土壤，提高耕地质量，提升土地利用率和耕地的产出效能。研究为该地今后土地整治规划提供了基础和依据。

Abstract

This study, based on the land use change survey data from 2018, conducted a comprehensive analysis of the agricultural land consolidation potential in 113 administrative villages of Habahe County. Through GIS spatial analysis and hierarchical analysis methods, the potential of cultivated land was measured from two dimensions: quantity and quality. The research found that the area of agricultural land consolidation in Habahe County was 34482.41 hm², of which the existing cultivated land area was 30904.50 hm². After calculation, the quantitative potential of agricultural land consolidation could increase cultivated land by 2900.05 hm², with a new cultivated land coefficient of 8.41%. Combining the local crop planting structure system, it was calculated that agricultural land consolidation could increase cultivated land productivity by 3479.28 t. This indicated that Habahe County had significant potential for agricultural land consolidation. Based on the new cultivated land coefficient and the quality of cultivated land, the consolidation potential is divided into four levels. The research results point out that farmland construction in Habahe County should be supported by improving water and road infrastructure, strengthening farmland protection, and improving soil through agricultural biotechnological measures to enhance the quality of cultivated land, increase land use efficiency, and improve the output efficiency of cultivated land. The study provides a foundation and basis for future land remediation planning in this area.

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程红梅 , 田聪华 , 王红梅 , 张利召. 基于GIS技术农用地整理潜力测算方法研究——以哈巴河县为例. 农学学报. 2024, 14(10): 87-91 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjascjas2024-0081

CHENG Hongmei , TIAN Conghua , WANG Hongmei , ZHANG Lizhao. Research on Measurement Method of Agricultural Land Consolidation Potential Based on GIS Technology——A Case of Habahe County. Journal of Agriculture. 2024, 14(10): 87-91 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjascjas2024-0081

0 引言

土地是农业发展的基础，也是农民赖以生存的根本。中国历来农业人口众多，人均耕地较少，农用地细碎化问题突出。随着农业现代化进程和城镇化的推进，大量农村人口向城镇非农领域转移，农用地细碎化治理已经到了关键时期。2023年中央一号文件明确要求，总结地方“小田并大田”等经验，探索在农民自愿前提下，结合农田建设、土地整治逐步解决细碎化问题。解决农用地细碎化问题，已经成为中央、地方和农户共同行动的目标。通过农用地整理，推动土地连片适度经营，实现耕地数量动态平衡，改善耕地质量是提升农业竞争力的基础。国外研究主要集中在土地整治与生物多样性、土地整理与土地景观变化等方面，其中杨庆媛等^[1]在对国外土地整理研究的性质及内容进行系统分析的基础上，着重对国外土地整理的主要研究领域进行了归纳和总结，并指出了从中可获得的启示和借鉴；捷克共和国Petr SKLENICKA^[2]选取3个典型样区通过农用地整理解决土地碎化、农村基础设施缺乏等问题，以此来改善生产生活条件和景观环境；WillemK Korthals ALTES等^[3]选取韩国农村为研究案例，探讨通过土地整理改善农村生产条件，促进农民增收。国内研究主要有俞光明等^[4]在系统阐述土地整理内容的基础上，分析了其产生的相关生态风险因素和评价指标体系，提出了土地整理项目评价和风险识别新思路；谷晓坤等^[5]提出对大都市区土地待整理区设定目标进行整体规划设计；肖光强等^[6]通过定性定量方法对土地整理项目进行满意度分析；王瑗玲等^[7]通过建立多层次指标体系对土地整理项目进行综合效益分析；展炜等^[8]通过模糊综合评价法建立土地整理项目效益水平评价体系；刘元芳等^[9]借助能值分析方法从社会、环境和生态3个方面对土地整理项目进行效益评价；张正峰等^[10]从经济、生态、社会和景观四个方面对土地整理项目进行定性分析；罗明等^[11]总结了中国土地整理活动内容和运作方式，在此基础上系统分析了土地整理项目对生态环境可能造成的影响；魏秀菊等^[12]提出土地整理的目的之一是科学合理开发耕地保护生态环境；申晓强等^[13]在物元分析理论的基础上，从水、土壤、生物和社会4个生态要素建立土地整理评价系统，运用RS和GIS技术手段进行土地整治生态环境影响分析与土地整治分区。本研究在2018年土地更新调查成果的基础上，将农用地整理与当前的全国土地利用总体规划、农用地分等定级的成果以及新农村建设规划相结合。全面、系统的建立北疆地区县域农用地潜力测算评价指标体系。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

哈巴河县位于新疆维吾尔自治区西北部，阿勒泰山脉中段西部南麓，准噶尔盆地北缘，地处东经85°31′~87°09′，北纬47°38′~49°09′之间。县境地势北高南低，地形地貌大致由北部山区、中部丘陵区、南部平原区组成。根据2018年土地更新调查数据显示，哈巴河县辖区（不包括185团）土地面积768568.65 hm²，其中耕地面积33462.40 hm²。县辖1镇6乡113个村，2018年全县人均耕地0.4 hm²，略高于全国平均水平。

1.2 数据来源

（1）依据哈巴河县2018年度土地变更调查成果进行修正；

（2）结合土地利用总体规划的实施及近期土地利用的变化，调整形成现实地籍数据和土地利用现状图；

（3）哈巴河县国民经济和社会发展“十三五”规划纲要（2015—2020年）；

（4）哈巴河县农用地分等工作报告；

（5）阿勒泰地区2019年统计年鉴；

（6）阿勒泰地区2019年水资源公报。

1.3 潜力测算方法

1.3.1 农用地整理区现状

哈巴河县70%以上的耕地主要分布在哈巴河西岸的萨尔布拉克乡、库勒拜乡和齐巴尔乡，水利设施的匮乏是造成低产田的主要原因。全县水资源总量比较丰富，但由于水利设施配套较差，水资源未能合理利用。而且耕地中夹杂着许多零碎的荒草地、盐碱地等，利用率较低。全县耕地总面积为33462.40 hm²，耕地面积中平地占89.24%，梯田占10.76%，具体见表1。

表1 耕地坡度分级分类结构表 hm²

行政区域	平地0~2°	梯田2°~6°	耕地面积
哈巴河县	29441.96	4020.44	33462.4
阿克齐镇	743.3	15.5	758.8
萨尔塔木乡	5458.17	205.31	5663.48
加依勒玛乡	3575.02	398.87	3973.89
库勒拜乡	10858.26	1301.24	12159.5
萨尔布拉克乡	4740.87	247.97	4988.84
铁热克提乡	-	1018.57	1018.57
齐巴尔乡	3973.42	822.39	4795.81
县直属	92.92	10.59	103.51

注：数据来源于2018年土地变更调查。

1.3.2 数量测算

整理新增耕地来源发现主要有3种方式：（1）降低田坎系数、并通过填沟、整理零星地物和利用废弃闲散地等增加耕地面积；（2）通过调整田间道路、林网配套、沟渠改造等增加耕地面积；（3）调整产业结构比例，使部分园地、林地、草地和水面等改造成耕地，对于哈巴河县而言通过农用地整理增加的耕地主要来源是其他草地。在GIS空间分析的基础上，以耕作半径200 m以内，面积小于20 hm²的其他草地作为通过土地整理增加耕地的主要来源，并结合典型区潜力测算，通过调整田间道路、林网配套、沟渠改造等增加耕地面积。超出上述2个指标的列入土地开发区域。耕地数量潜力测算公式^[14]见式(1)~(5)。

Δ s = \overset{n}{\sum_{i = 1}} (α_{i} \times s_{i})

(1)

式中，

Δ s

为乡镇新增耕地面积，

α_{i}

为某村新增耕地系数，S_i为某村待整理区面积，

i = 1, \dots, n;

其中n为某乡（镇）村的个数。

α = \frac{Δ s}{s}

(2)

式中，

α

为乡镇新增耕地系数，S为乡镇待整理区总面积。

Δ s = \overset{n}{\sum_{i = 1}} (α_{d i} \times s_{j})

(3)

式中，

Δ s

为乡镇新增耕地面积，

α_{d i}

为典型调查区新增耕地系数，S_j为与典型样区同坡度级别的待整理耕地区面积，

i = 1, \dots, n;

其中n为坡度级别的个数。

α_{d i} = Α_{d i} - Α_{b i}

(4)

式中，A_di为典型样区中沟渠、道路、林网、回坎、坟地、零星建设用地和未利用地等面积之和占典型样区面积的比例（各坡度级别样区分别计算），A_bi为设定的与典型样区同坡度类型区集约利用水平较高的耕地中沟渠、道路、林网、田坎等面积之和占耕地区面积的比例。

α = \frac{Δ s}{s}

(5)

式中，

α

为乡镇新增耕地系数，s为乡镇待整理区总面积。

1.3.3 质量测算

本研究在综合前人农用地整理质量评价的基础上，分别采用石淑芹等^[15]在土壤质量方面、史娟等^[16]、张正峰等^[17]和范金梅等^[18]在土地坡度方面、蔡建峰等^[19]在田块集中度方面、张海涛等^[20]在提升耕地地力方面、乔颖^[21]在农田灌溉条件方面、杨伟^[22-23]和王磊等^[24]在田间道路和水利灌溉等方面的指标，应用层次分析法针对哈巴河县土地情况从自然条件、交通条件、土壤性质、规模生产和适宜度4个方面，确定了9项指标，建立耕地质量潜力评价指标体系进行评价，见表2。

表2 哈巴河县农用地整理质量潜力评价指标体系

准则层	指标层	指标说明
自然条件	坡度(Z₁)*	研究区土地坡度分级
自然条件	灌溉条件(Z₂)*	研究区水源供给条件分级
交通条件	交通便捷度(Z₃)	研究区农田道路路网密度，居民点到达田块的距离等情况确定
土壤性质	土壤类型(Z₄)*	土壤类型主要有棕钙土、粟钙土、风沙土、潮土、山地黑钙土等，建立二级指标
	土壤质地(Z₅)*	土壤质地分为：黏土、砂土、壤土、砾土等，建立二级指标
	有机质含量(Z₆)*	研究区土地有机质含量分级
规模生产适宜度	田坎系数(Z₇)	田坎面积占耕地面积的比重
	田块规模(Z₈)	平均田块面积=评价单元内田块面积/田块的个数
	集中连片程度(Z₉)	通过田块连片指数来量化

注：标*为限制性指标，下同。

对于评价体系中的土壤类型、土壤质地、有机质含量、坡度与灌溉条件等相关指标的分级和量化，结合专家经验采用了进一步的赋值，见表3、表4。

表3 定性指标量化表

指标得分	1	0.8	0.6	0.4	0.2	0
土壤类型	栗钙土	山地黑钙土	棕钙土	潮土	风沙土	荒漠土
土壤质地	壤土	砂壤土	轻砂土	重砂土	砾质土	砾石土
有机质含量/%	≥15	15~12	12~9	9~6	6~3	小于3
坡度/°	0~2	2~5	5~15	15~20	20~25	>25
灌溉条件	优	良	中	稍差	差	很差

表4 农用地整理质量潜力评价指标权重值

准则层	权重	指标层	所在准则层权重	各指标权重
自然条件	0.44	坡度(Z₁)*	0.11	0.11
自然条件	0.44	灌溉条件(Z₂)*	0.23	0.30
交通条件	0.11	交通便捷度(Z₃)	0.09	0.13
土壤性质	0.44	土壤类型(Z₄)*	0.14	0.15
		土壤质地(Z₅)*	0.09	0.17
		有机质含量(Z₆)*	0.09	0.13
规模生产适宜度	-	田坎系数(Z₇)	0.11	-
		田块规模(Z₈)	0.06	-
		集中连片程度(Z₉)	0.09	-

2 结果和分析

通过GIS图斑及测算得出：哈巴河县农用地整理区面积为34482.41 hm²，其中现有耕地面积为30904.50 hm²，可整理的土地包括零星地类、沟渠、农村道路、田坎等。经测算，农用地整理的数量潜力为可增加耕地2900.05 hm²，新增耕地系数为8.41%，结合当地农作物种植结构体系经测算农用地整理可增加耕地产能为3479.28 t，见表5。

表5 哈巴河县农用地整理潜力分布表

行政区域名称	增加耕地面积/hm²	增加耕地系数/%	提高产能/t	粮食/t	经济/t	饲草料/t
哈巴河县	2900.05	8.41	3479.28	1145.29	757.01	1576.98
阿克齐镇	49.92	5.82	59.9	19.72	13.03	27.15
萨尔塔木乡	623.88	9.77	748.47	246.38	126.85	339.25
加依勒玛乡	142.16	4.39	170.55	56.14	37.11	77.3
库勒拜乡	829.84	6.76	995.62	327.72	216.62	451.25
萨尔布拉克乡	594.98	10.12	713.8	234.97	155.31	323.53
铁热克提乡	17.07	5.75	20.48	6.74	4.46	9.28
齐巴尔乡	606.58	11.23	727.73	239.55	158.34	329.84
县直属	35.62	24.47	42.74	14.06	9.29	19.36

根据新增耕地系数及耕地质量将整理潜力划分为4个等级，见表6、图1。

表6 哈巴河县农用地整理潜力分级表 hm²

项目	总面积	一等(X≥20%)	二等(10%≤X<20%)	三等(6%≤X<10%)	四等(0<X<6%)
土地整理潜力	2900.05	35.62	1201.56	1453.72	209.15

图1 农用地整理潜力分布图

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Ⅰ级整理潜力区(X≥20%)：本潜力级农用地整理区面积145.56 hm²，通过整理可增加耕地潜力35.62 hm²，增加耕地系数平均为24.47%，通过整理可提高产能潜力为656.45 t。

Ⅱ级整理潜力区(10%≤X<20%)：本潜力级农用地整理区面积为11276.36 hm²，通过整理可增加耕地潜力1201.56 hm²，增加耕地系数平均为10.65%，通过整理可提高产能潜力为1441.53 t。本区集中在萨尔塔木乡、萨尔布拉克乡和齐巴尔乡。

Ⅲ级整理潜力区(6%≤X<10%)：本潜力级农用地整理区面积18667.11 hm²，通过整理可增加耕地潜力1453.72 hm²，增加耕地系数平均为8.27%，通过整理可提高产能潜力为1744.09 t。本区集中在阿克齐镇、加依勒玛乡、库勒拜乡和铁热克提乡。

Ⅳ级整理潜力区(0<X<6%)：本潜力级农用地整理区面积4393.39 hm²，通过整理可增加耕地潜力209.15 hm²，增加耕地系数平均为5.32%，通过整理可提高产能潜力为250.93 t。本区集中在阿克齐镇、加依勒玛乡、库勒拜乡和铁热克提乡。

3 结论与讨论

本研究以2018年土地利用变更调查数据为基础，对113个行政村以村为单元进行典型调查法测算新增耕地系数，对面积较大和飞地较远的村庄按实际调查情况进行拆分，并从农用地分等定级数据库中提取土壤类型、土壤质地及有机质含量等数据，运用层次分析法对质量评价体系进行量化，依据县域农业生产情况及种植结构测算整理后耕地产能，从数量和质量2个方面综合的测算了哈巴河县耕地潜力。结果显示哈巴河县农用地整理潜力较大，其中重点区域主要集中在阿克齐镇、加依勒玛乡、库勒拜乡和铁热克提乡4个乡镇。今后哈巴河县农田建设配套完善水利、道路等基础设施，加强农田防护，通过农业生物科技措施改良土壤，提高耕地质量，提升土地利用率和耕地的产出效能，使土地资源发挥其应有的利用价值和经济效益。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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本文引用 [1] 摘要

在剖析土地整理绩效评价内涵的基础上，利用特尔菲法、层次分析法和模糊综合评价法，建立土地整理绩效评价体系，并进行实证分析。结果表明，土地整理绩效评价可以从经济效益、社会效益和生态环境效益三个方面进行分析，建立的绩效综合评价体系可量化土地整理的效益水平。案例分析表明，土地整理项目的实施产生了良好的社会效益，而经济效益和生态效益相对较弱。建议从完善土地整理管理体系、制定绩效评价规程等方面入手，建立土地整理项目绩效评价的长效机制。

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罗明, 张惠远. 土地整理及其生态环境影响综述[J]. 资源科学, 2002, 24(2):60-63.

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土地整理是在近年来我国土地资源紧缺性日益突出的形式下，国家为保障食物安全和生态安全而提出的、以提高土地资源有效利用率为目的重要举措，目前已在全国范围开展，并将在今后相当长时期内成为现实国土资源集约利用的主要手段。在此背景下，该文首先探讨了土地整理的概念内涵及其与相关概念的区别，并对当前我雇哦土地整理活动的内容和运作方式进行了总结，在此基础上，对土地整理项目实施对自然生态环境和社会环境所可能造成的影响进行了系统分析，为全面评价土地整理活动的生态环境影响和进一步规范化、科学化管理土地整理项目提供理论基础。

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石淑芹, 陈佑启, 姚艳敏, 等. 东北地区耕地自然质量和利用质量评价[J]. 资源科学, 2008(3):378-384.

本文引用 [1] 摘要

耕地质量是耕地各种性质的综合反映，耕地质量的构成要素主要包括自然因素和社会经济因素。本文参考已有的评价模式，以东北地区为例，利用“3S”技术，着重应用GIS空间分析优势开展耕地自然质量评价与耕地利用质量评价，并分别分析了高产田、中产田和低产田中耕地自然质量、耕地利用质量与粮食单产的关系。结果表明：研究区域的耕地自然质量大都处在中等或中上等水平，耕地投入水平基本处于中等或中等偏下。中高产田的粮食单产与适当的社会经济投入有很大关系，而低产田的耕地自然质量对粮食单产具有较大影响。主攻高产田，抓好中低产田改造，有计划地开发并保护好有限的宜农荒地资源，是目前东北地区增加粮食产量的最大潜力所在。本次研究为东北地区耕地资源可持续利用与管理提供依据，为完善耕地质量评价研究提供了方法参考。

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基金

新疆维吾尔自治区公益性科研院所基本科研业务经费项目“新发展理念下新疆农业高质量发展评价与路径研究”(ky2022023)

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Received	Revised	Published
2024-04-23	2024-06-28	2024-10-20
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2024-10-17

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1 材料与方法

1.1 研究区概况

1.2 数据来源

1.3 潜力测算方法

1.3.1 农用地整理区现状

表1 耕地坡度分级分类结构表 hm2

1.3.2 数量测算

1.3.3 质量测算

表2 哈巴河县农用地整理质量潜力评价指标体系

表3 定性指标量化表

表4 农用地整理质量潜力评价指标权重值

2 结果和分析

表5 哈巴河县农用地整理潜力分布表

表6 哈巴河县农用地整理潜力分级表 hm2

图1 农用地整理潜力分布图

3 结论与讨论

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参考文献

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脚注

基金

表1 耕地坡度分级分类结构表 hm²

表6 哈巴河县农用地整理潜力分级表 hm²