市县级国土空间农业生产适宜性评价方法优化

表1 “双评价”指南版本演变

2019年1月、4月版的《“双评价”指南》(征求意见稿) 中，农业生产适宜性评价分为三步：先评价农业承载能力，再评价地块连片度，最后结合现状农业生产格局校准得出农业生产适宜性评价结论(图1)。其中，农业承载能力评价是整个评价的基础，其在指标选择和评价方面延续了主体功能区评价技术思路，选择光热条件、水土资源条件、土壤环境容量作为一级指标。水土资源条件又进一步分为农业耕作条件、农业供水条件两个指标。指标最终细化为对应的若干评价因子，通过阈值设定分类打分评价(表2)。

图1 农业生产适宜性评价流程一

表2 农业承载能力评价指标

以上评价方法最显著的特点是农业承载能力评价是整个评价的重要基础。但其所选择的评价指标因子适用于在宏观尺度进行普适性的评价，在中微观尺度对农业生产条件的体现不足，因而显得过于宽泛。例如，评价农业耕作条件的高程、坡度因子在国家、省尺度或是地形变化复杂的地区具有良好的适用性，能够按照<3°、3°～8°、8°～15°、15°～25°、>25°生成坡度分级图，但在平原地区则缺乏区分度；又如，评价农业供水条件的水资源可利用量因子，至多只能通过水资源公报获取区县单元数据，精度不高，在区县单元内部没有区分度。

2019年7月版的《“双评价”指南(试行)》中，农业生产适宜性评价以土地资源、水资源、气候、环境、灾害和生态等单项评价为基础，第一步基于土地资源和水资源评价、气候评价结果，初判农业生产条件等级；第二步基于土壤环境容量评价、盐渍化敏感性评价、气象灾害风险评价和地块集中连片度评价，修正农业生产条件等级；第三步进行专家校验，综合判断评价结果与实际状况的相符性，确定农业生产适宜性等级(图2)。其中，单项评价的因子选取与评价是决定评价结果的重要基础(表3)。

图2 农业生产适宜性评价流程二

表3 单项评价指标

这一阶段评价方法最显著的特点是细化了农业生产条件的单项指标，作为逐步集成评价的基础。但指标因子的选择依然较为宽泛，对指标的细化程度不够。例如，对土地资源指标的分析沿用了第一阶段评价方法的坡度、土壤质地两项因子，并未有新的因子增加，在具体的评价阈值设置方面也没有进一步细化。在水资源指标中，新设置的县级行政区用水总量控制指标模数因子仍然只能获取区县单元数据，并未有精度上的细化。此外，指标细化带来的另一个潜在弊端是指标获取的难度增加，降低了评价的可操作性。例如，土壤污染物含量、气象灾害数据和盐渍化相关数据在实际操作中都难以获取高精度的基础数据。

2019年11月、12月版的《“双评价”指南( 试行)》( 送审稿)，以及2020年1月的《“双评价”指南( 试行)》中，农业生产适宜性评价又有了较大的变化。一方面首次从空间层次上进行评价的区分，国家、省级层面延续单项评价集成的思路，市县级层面要求根据农业生产要求，进一步细化评价单元、提高评价精度，对指标因子选取不做具体要求。另一方面鼓励因地制宜，从农业生产功能指向性角度进行分类评价，细分种植业、畜牧业、渔业生产适宜性评价，鼓励各地可根据当地具体条件确定种植业生产适宜区判别标准(图3)。

图3 农业生产适宜性评价流程三

这一阶段评价方法最显著的特点是将农业生产条件明确为评价的基本原则，同时鼓励市县级评价提高评价精度，显示了其灵活性。但同时也意味着对市县级的具体评价工作提出了较高的要求。

市县级国土空间规划是对省级国土空间规划的细化落实，同时也是编制乡镇级国土空间规划、市县级以下国土空间详细规划的依据，因此对农业空间适宜性评价有以下客观要求。

作为“双评价”的主要内容，农业生产适宜性评价必须实事求是。其评价结果将作为科学有序统筹布局生态、农业、城镇等功能空间，划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界等空间管控边界的依据。这就要求评价标准能够准确反映地方农业生产条件特征，体现农业生产空间的实际需求。

农业生产空间评价应当提高精度，因为市县国土空间规划是本级政府对上级国土空间规划要求的细化落实，是对本行政区域开发保护作出的具体安排，侧重实施性。同时，市县及以下层级还会编制详细规划，对具体地块用途和开发建设强度等作出实施性安排。因此，评价精度要能在行政单元的基础上进一步细化至自然单元，这就要求提升评价数据的采集精度，尽可能采用遥感数据、土地图斑数据和大样本量的监测数据等，减少使用行政单元精度级别的数据。

评价应当切实可行，评价指标数据应当易于获取，能够满足建立资源环境承载能力监测预警长效机制，“一年一体检，五年一评估”的动态评估要求，以支持国土空间规划进行动态调整完善。

我国幅员辽阔，各地的农业生产影响因素差异巨大，因此农业生产适宜性评价的首要工作是识别地方农业生产影响因素特征。在农业生产研究领域，相关的学术研究工作已有丰富的积累。

此次研究的安徽省阜阳市位于安徽省北部，淮北平原，是《安徽省主体功能区规划》确定的国家农产品主产区，市域面积为10118km²，耕地占全市面积的60%以上。农业生产以种植业为主，受到地形地貌、土壤、气候和农田基础设施四大要素的影响。地形地貌是农业生产的普适性条件，尽管在平原地区，地势起伏仍有差异，地势平坦的耕地具有更好的地力。土壤是农业生产的基础条件，土壤质地影响着土壤保水保肥能力，土壤有机质含量、酸碱度直接影响着土壤的肥力。气候在市域尺度表现出空间差异性，降水量、光照、温度的不一致，是影响耕地地力的重要条件。同时，因为阜阳市位于我国秦岭淮河一线，兼有南北气候特征，相对于北部的黄泛平原有明显的水热资源优势，相对于南部江淮地区则有明显的光照资源优势。这种气候的过渡性和资源的变异性，使得水旱灾害频繁，对农业生产带来不利影响。因此，农田基础设施建设对于提高排涝、抗旱能力，提高耕地地力至关重要。

评价指标的选取坚持以下原则：一是具有代表性，能够体现地形地貌、土壤、气候和农田基础设施四大要素特点；二是具有较高数据精度，能够在市县行政边界范围内体现更精细的空间区分度；三是指标数据易获取，能够便捷地从相关部门获得准确的数据。

基于以上原则，阜阳市地形地貌数据来自公开的数字高程模型数据(DEM)，数据精度达到30m；土壤数据来自农业部门土壤调查数据、自然资源部门耕地质量等别数据，数据精确至图斑精度，包含耕层土质、土壤有机质含量、土壤酸碱度和地下水位等指标；气候数据来自气象部门，数据精确至150多个国家站、区域站的5年逐日气象监测数据，包含降水、温度和日照数据；农田基础设施数据来自于自然资源部门耕地质量等别数据，数据精确至图斑精度，包含灌溉保证率、排水条件数据。

研究在《“双评价”指南( 试行)》的基础上，延续从农业生产功能指向性角度评价的原则，选取影响阜阳市农业生产的地形地貌、土壤、气候、农田基础设施四大类指标进行集成评价。在集成评价前，对四大类指标进行单项评价。

集成评价的公式为：

如上所述，阜阳市农业生产条件是受分属于地形地貌、土壤、气候、农田基础设施四大类的多个单项指标共同影响的。每一个指标代表着农业生产中一项重要的影响因素，这些因素的累加共同决定了阜阳市域国土空间的农业生产适宜性。因此，需要对每一个因素如何影响农业生产进行单项评价。

(1) 以坡度为代表的地形地貌指标评价。阜阳市属于皖北平原地区，农业以种植业为主。由于地形高差变化较小，高度、坡向对农业生产的影响非常小，只有河谷、道路沿线区域的坡度起伏会影响耕地的质量，遵循着地势越平坦越适合农业生产的一般规律。因此，此次评价将坡度指标按照0°～3°、3°～8°、8°～15°、15°～25°、25°以上分为五等，对应由高到低的农业生产适宜性(图4)。

图4 坡度因子等级

(2) 以肥力为核心的土壤指标评价。阜阳市农业生产以小麦种植为主，在种植业中，土壤肥力是农业生产条件的基础性条件，影响土壤肥力的有耕层土质、土壤酸碱度和土壤有机质含量三项指标。

依据对耕层土质的调查，可将阜阳市域土质类型分为重壤、中壤、轻壤、轻粘、中粘、重粘和砂壤等类型，不同的土质保水、保肥能力各不相同。土壤学相关研究表明：壤土的土壤结构大小孔隙比适当，则通气透水性好，保水保肥性和供水供肥性强；粘质土壤结构紧实，则含养分较多，但透水性相对较差；砂土的土壤结构松散，通气透水性强，但养分易于流失，保肥性较差。结合以上特点，此次评价将阜阳市域土壤按质地分为重壤、中壤与轻壤、轻粘、中粘、重粘与砂壤五等，对应由高到低的农业生产适宜性(图5)。

图5 耕层土质因子等级

依据土壤酸碱度的调查，阜阳市域土壤酸碱度从酸性到碱性都有分布。土壤学相关研究表明：中性的土壤更适合农作物的生长，随着酸碱度的增强，农作物生长适宜性也相应降低。结合这一特点，此次评价将阜阳市域土壤按照酸碱性分为中性、弱碱、弱酸、强碱和其他五等，对应由高到低的农业生产适宜性(图6)。

图6 土壤酸碱度因子等级

土壤有机质含量直接影响了农作物可以从土壤中获得的养分。依据阜阳市域土壤有机质含量调查数据，此次评价按照有机质含量将阜阳市域土壤由高到低分为五等，对应由高到低的农业生产适宜性(图7)。

图7 土壤有机质含量因子等级

(3) 由光水热条件构成的气候指标评价。阜阳市农业生产以种植业为主，农业产出与气候条件紧密相关。光、水、热是气候条件的三类主要指标。阜阳市位于秦岭淮河一线，处于我国气候分界地带，气候年际变化较大。因此，此次评价选取了150个以上气象监测站点的5年逐日气象监测数据，包含降水、温度和日照数据。依据农业气象研究，降水量大、积温高、日照时间长的地区更适合发展种植业。此次评价将降水、积温和日照指标按照数值由高到低分为五等，对应由高到低的农业生产适宜性(图8～图10)。

图8 日照时数因子等级

图9 降水量因子等级

图10 气温因子等级

此外，此次评价还获取了与降水量紧密相关的浅层地下水埋深数据。依据相关研究，地下水位直接影响植物根系吸收水分的难易程度。因此，此次评价将地下水位按埋深由浅到深分为五类，对应由高到低的农业生产适宜性(图11)。

图11 地下水位因子等级

(4) 以防涝抗旱为重点的农田基础设施指标评价。阜阳市位于南北气候分界地带，旱年与涝年周期性出现，因此只有具备良好抗旱、排涝基础设施的农田才能更好地抵御气候变化风险，保持农业产量的稳定。此次评价获取了农田灌溉保证率、排水条件两项数据，按照分值由高到低分为五类，对应农业生产适宜性由高到低(图12，图13)。

图12 灌溉保证率因子等级

图13 排水条件因子等级

如上所述，农业生产条件受到多种因素的共同影响。但最终的农业生产适宜性评价结果不是单个因素影响结果的简单累加，而是应该考虑不同因素的重要程度。目前，无论是已有的研究，还是《“双评价”指南》都没有明确指出哪些因素对农业生产更为重要，也没有提供测度因素重要程度的方法。

合理确定评价指标权重是此次研究对《“双评价”指南》方法的一项重要优化。其基本方法是将现状耕地质量等别与评价指标进行逐一空间相关分析，结合相关系数的大小确定指标权重。耕地质量等别、耕地分等定级是原国土资源部门定期开展的评估工作，数据准确且易于获取，为研究提供了良好的基础。

依据以上方法，通过相关关系分析得出相关系数(表4)，可以发现各类因素对阜阳农业生产的影响重要程度具有以下特点：

表4 耕地质量等别与不同指标因子的相关系数

(1) 不存在单个因素与耕地质量高度相关。在所有指标中，与现状耕地质量等别相关度最高的是耕层土质，相关系数为0.22。这一结果印证了农业生产是一个受到多种因素复杂影响的过程，说明选择多类多项指标进行综合评价是合理的。

(2) 土壤是影响农业生产的基础性因素。耕层土质、土壤酸碱度与现状耕地质量等别的相关系数较高，都达到了0.20以上，在所有因素中属于相关系数较高的等级。这一结果也与已有研究认为土壤是农业生产的基础条件的观点一致。

(3) 日照的影响比温度、降水条件更大。在《“双评价”指南》中，将积温指标作为气候条件的代表性指标。但从此次相关分析来看，日照条件与现状耕地质量的相关系数更高，达到0.20。而积温和降水都呈现微弱的负相关。

(4)地下水位比降水量的重要性更高。地下水位与现状耕地质量等别的相关系数较高，达到0.14。这表明，相对于降水量，农作物根系能够直接吸收的地下水对农业生产更为重要。

(5) 平原地区地形地貌对农业生产的影响程度很低。代表地形地貌指标的坡度因子与耕地质量等别呈现微弱的负相关。

结合以上相关系数特点分析，可以确定指标因子权重如表5所示。各类指标权重与以上分析的相关系数基本一致。需要特别说明的是，研究对农田基础设施指标进行了修正。尽管其相关系数为负，但从既有研究来看，农田基础设施是抵御涝灾、旱灾，保障农业生产的重要条件。特别对于阜阳这样一个位于气候分界地区，旱年、涝年周期性出现的城市来说，确保农田的灌溉、排涝是非常重要的。出现负相关很有可能是因为农业基础设施的普遍改善，弱化了其与耕地质量的相关性。

表5 指标因子权重

单项指标结合权重确定可以集成评价农业生产适宜性，评价结果如图14所示。评价结果可以对照现状农业生产格局，从以下三个方面进行检验。

图14 农业生产适宜性评价

(1) 总体格局与主体功能区布局基本一致。依据评价结果，不适宜区仅占12.68%。除去现状城镇空间、河流水系，不适宜区主要位于河谷地区，所占比例更低。这表明阜阳市域空间总体适宜农业生产。与安徽省主体功能区规划中将市区以外的五县市划定为国家农业主产区的总体布局基本一致。

(2) 适宜性空间分布与市县产业特征基本一致。农业生产适宜性较高的区域位于南部临泉、阜南和颍上三县；而工业经济基础较好的北部界首市、太和县，以及中部市区适宜性一般。

(3) 评价精度与市县级规划需求基本一致。评价结果精度突破了市县、乡镇、行政村等行政边界单元精度，达到自然单元，能够更精确地向各类规划边界转化，作为生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界划定的基础。

在历版《“双评价”指南》中，农业生产适宜性评价经历了方法演变，在市县级国土空间规划编制中侧重要求精细化评价方法，因地制宜选取评价指标，对普适性评价方法进行优化。

本文在《“双评价”指南》的基础上进一步优化农业生产适宜性评价方法。从评价结果来看，所选取的评价指标因子能够突出地方特色、提高评价精度，能够更好地引导市县国土空间规划编制。

结合阜阳市农业生产适宜性评价，发现地形地貌、土壤、气候、农田基础设施是影响当地农业生产的四大要素。指标因子与现状耕地质量等别数据相关系数分析表明，耕层土质、土壤酸碱度、日照时数和地下水位是影响农业生产的关键因子，与《“双评价”指南》推荐的普适性坡度、积温和降水因子有所不同。