基于资源环境承载力的农业生产空间评价与布局优化——以福建省为例

doi:10.13249/j.cnki.sgs.2021.02.011

地理科学 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (2): 280-289.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2021.02.011

基于资源环境承载力的农业生产空间评价与布局优化——以福建省为例

周侃¹^,²(), 李九一¹, 王强³^,*()

1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101
2. 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室，北京 100101
3. 福建师范大学地理科学学院，福建福州 350007

收稿日期:2020-02-21 出版日期:2021-04-10 发布日期:2021-04-13
通讯作者: 王强 E-mail:zhoukan2008@126.com;wangqiang_1102@126.com
作者简介:周侃（1986−），男，云南丽江人，副研究员，博士，主要从事资源环境承载能力与区域可持续发展研究。E-mail: zhoukan2008@126.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（41971164, 41671126）、中国科学院战略性先导科技专项（A类）（XDA23020101）资助

Evaluation on Agricultural Production Space and Layout Optimization Based on Resources and Environmental Carrying Capacity: A Case Study of Fujian Province

Zhou Kan¹^,²(), Li Jiuyi¹, Wang Qiang³^,*()

1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
2. Key Laboratory of Regional Sustainable Development Modeling, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
3. School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, Fujian, China

Received:2020-02-21 Online:2021-04-10 Published:2021-04-13
Contact: Wang Qiang E-mail:zhoukan2008@126.com;wangqiang_1102@126.com
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (41971164, 41671126), Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (XDA23020101)

摘要/Abstract

摘要：

基于资源环境承载力的农业生产空间评价是新时期国土空间规划中农业空间优化调整的前提，是科学划定农业空间和永久基本农田的必要依据，对保障国家粮食安全和生态安全具有重要意义。构建基于资源环境承载力的农业生产空间评价指标体系，提出资源环境承载力集成方法和农业生产适宜性评价模型，并以福建省为案例开展应用研究。研究表明：农业生产功能指向的资源环境承载力评价包括土地资源类、水资源类、环境类、自然灾害类4种属性的自然要素，依次采用耕种条件、供水条件、环境条件、气象灾害危险性等指标刻画；农业生产适宜性则在承载力分级结果基础上，纳入空间形态类、区位条件类、生产条件类指标，建立适宜性评价模型进行评价；福建省资源环境承载力的高、较高、中等、较低以及低等级比重依次为29.86%、16.27%、12.04%、18.91%和22.91%，高和较高等级区分布于滨海平原、台地及低丘缓坡以及内陆地区的河谷、盆地及山间缓坡区域，全省农业生产适宜区、一般适宜区和不适宜区的比重依次为36.36%、26.76%和36.88%，适宜区具备从事农业生产活动的资源环境综合条件、且田块完整性和耕种便利性优良。案例应用表明，基于资源环境承载力的农业生产空间评价流程可操作性强，可满足农业空间备选区试划需求，已在国土空间规划“双评价”中得到应用；根据承载力与适宜性的“双评价”结果，可按照保留型、整治型和退出型，分类实施农业生产空间优化与整治。

关键词: 资源环境承载力, 农业生产空间, 农业生产适宜性, 布局优化

Abstract:

The evaluation on agricultural production space based on resources and environmental carrying capacity is a necessary basis for scientifically delineating agricultural space and permanent basic farmland, which of great significance for national food security and ecological security. In this regard, this article puts forward an efficient and reliable method for delineating agricultural space and assessing the production capacity, which integrates the technical frame of resources and environmental carrying capacity evaluation with the model of suitability assessment for agricultural production, taking Fujian Province as a case study. The results indicate that: 1) the evaluation method should include four crucial elements: land resources, water resources, environment, and natural disasters, which are respectively indicated by cultivation condition, water supply condition, environmental condition, meteorological hazards. 2) Based on the results of carrying capacity grading, suitability for agricultural production needs to consider the spatial form, location conditions, and production conditions. 3) The proportion of spaces with high, sub-high, medium, sub-low, and low grades of resources and environmental carrying capacity in Fujian are 29.9%, 16.3%, 12.0%, 18.9% and 22.9%, respectively. The spaces with high and sub-high grade are distributed in coastal plains, terraces, and gentle hillside, as well as valleys and basins in inland areas. 4) The proportion of agricultural production suitable zone, general suitable zone and unsuitable zone are 36.4%, 26.8%, and 36.9%, respectively. The suitable zone has comprehensive resources and environmental conditions for agricultural production activities, with excellent structural integrity and cultivation convenience. 5) As suggested by this study, the method of delineating agricultural production space based on resources and environmental carrying capacity evaluation, can meet the needs of agricultural production space zoning and planning, which has been applied in the national territorial spatial planning. According to the results of the “double evaluations” on carrying capacity and suitability, the layout optimization and land consolidation of agricultural production can be implemented, targeting at types of reserved type, remediation type, withdrawal type, etc.

Key words: resources and environmental carrying capacity, agricultural production space, suitability for agricultural production, layout optimization

中图分类号:

K901

周侃, 李九一, 王强. 基于资源环境承载力的农业生产空间评价与布局优化——以福建省为例[J]. 地理科学, 2021, 41(2): 280-289.

Zhou Kan, Li Jiuyi, Wang Qiang. Evaluation on Agricultural Production Space and Layout Optimization Based on Resources and Environmental Carrying Capacity: A Case Study of Fujian Province[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2021, 41(2): 280-289.

图/表 10

表 1

图 1

表 2

表 3

农业生产空间评价指标权重及分级标准"

一级指标	二级指标	评价阈值	分值	量化方法
资源环境承载力（0.428）	承载力等级（0.428）	高（V）	9	直接采用资源环境承载力等级结果
		较高（IV）	7
		中等（III）	5
		较低（II）	3
		低（I）	0
田块空间形态（0.1499）	集中连片度（0.249）	高（>10.0亩）	9	集中连片度C_i=S_i，式中，S_i为将承载力等级为II、III、IV、V级相邻图斑聚合为连片田块i后的田块面积规模
		较高（5.0~10.0亩）	7
		中等（3.0~5.0亩）	5
		较低（1.5~3.0亩）	3
		低（≤1.5亩）	1
	田块规整度（0.088）	高（1.0~1.1）	9	田块规整度 ${R_i} = 2\log (l/4)/\log ({S_i})$ ，式中，l为田块i的周长，S_i同上
		较高（1.1~1.2）	7
		中等（1.2~1.3）	5
		较低（1.3~1.4）	3
		低（≥1.4）	1
交通区位条件（0.1741）	耕种便捷度（0.062）	高（<0.5 km）	9	运用GIS空间分析工具计算田块距最近交通干线的距离，采用专家决策进行分类赋值，对评价单元的不同距离赋值，还可加入田间道路条件、农村道路网分布、道路级别标准等因素，对耕种便捷度赋值进行修正
		较高（0.5~1.0 km）	7
		中等（1.0~2.0 km）	5
		较低（2.0~3.0 km）	3
		低（≥3.0 km）	1
	村镇邻近度（0.037）	高（<0.5 km）	9	运用GIS空间分析工具计算田块距最近村镇中心点的距离，对于地形复杂的区域，应考虑地形坡度和海拔高度因素，对村镇邻近度赋值结果进行修正
		较高（0.5~1.0 km）	7
		中等（1.0~2.0 km）	5
		较低（2.0~3.0 km）	3
		低（≥3.0 km）	1
农业生产条件（0.137）	田块平整度（0.137）	高（<5.0 m）	9	田块平整度F_i=H_i-max−H_i-min，式中，H_i-max为运用GIS空间分析工具计算的田块i内最高点高程，H_i-min为田块i内最低点高程^[21]
		较高（5.0~10.0 m）	7
		中等（10.0~20.0 m）	5
		较低（20.0~30.0 m）	3
		低（≥30.0 m）	1

表 3

图 2

图 3

表 4

图 4

表 5

图 5

参考文献 27

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评价维度	评价要素及内涵	具体指标	指标释义
资源环境承载力	土地资源类：耕种条件，反映土地资源适宜于粮食耕种和生产利用的程度	坡度	DEM测算的实际坡度
		高程	DEM测算的海拔高度
		土壤养分	土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾等指标含量
	水资源类：供水条件，反映水资源能够满足耕种供用水的程度	水资源丰度	地表水资源量、过境水资源量
	水资源类：供水条件，反映水资源能够满足耕种供用水的程度	灌溉便利性	供水距离与提水高程
	环境类：环境条件，反映环境系统对粮食耕种的支撑能力	土壤环境容量	土壤污染物浓度超标程度
	环境类：环境条件，反映环境系统对粮食耕种的支撑能力	光温气象指数	年平均≥10 ℃活动积温、太阳辐射总量和年平均气温等指标的复合指数^[20,21]
	自然灾害类：气象灾害，反映各类气象灾害对农业生产造成损失的可能性	气象灾害危险性	暴雨洪涝、寒冻害、风雹、干旱等气象灾害发生频次及强度
农业生产适宜性	空间形态类：田块空间形态，反映适宜农业生产和规模化经营的程度	集中连片度	连片田块面积大小
	空间形态类：田块空间形态，反映适宜农业生产和规模化经营的程度	田块规整度	田块面积与其周长的比值
	区位条件类：交通区位条件，反映交通邻近性和农业生产便利程度	耕种便捷度	田块距最近交通主干道的距离
	区位条件类：交通区位条件，反映交通邻近性和农业生产便利程度	村镇邻近度	田块距最近村镇聚落的距离
	生产条件类：生产经营条件，反映适宜机械化生产和灌溉排水的程度	田块平整度	田块内起伏度大小

地区	高（V）		较高（IV）		中等（III）		较低（II）		低（I）
地区	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%
福州市	4543.65	38.30	1695.49	14.29	1209.57	10.20	1918.84	16.17	2496.01	21.04
厦门市	1139.36	66.94	154.75	9.09	100.73	5.92	154.15	9.06	153.14	9.00
莆田市	2072.13	50.14	542.61	13.13	329.23	7.97	549.65	13.30	639.34	15.47
三明市	5273.48	22.92	4043.79	17.58	3297.87	14.34	4621.45	20.09	5768.03	25.07
泉州市	4309.88	38.15	1755.40	15.54	1187.96	10.52	1926.71	17.05	2117.41	18.74
漳州市	5645.90	43.74	1776.49	13.76	1305.47	10.11	2088.12	16.18	2093.19	16.21
南平市	5953.94	22.64	4291.28	16.31	3274.78	12.45	5522.10	20.99	7261.16	27.61
龙岩市	4585.39	24.03	3339.88	17.51	2667.64	13.98	3881.81	20.35	4604.60	24.13
宁德市	3285.84	24.46	2507.22	18.66	1561.73	11.63	2787.98	20.75	3291.47	24.50
平潭实验区	257.79	65.54	81.38	20.69	13.15	3.34	26.19	6.66	14.84	3.77
全省	37067.36	29.86	20188.29	16.27	14948.13	12.04	23477.01	18.91	28439.18	22.91

地区	适宜区		一般适宜区		不适宜区
地区	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%	面积/km²	比重/%
福州市	5457.22	46.00	2730.04	23.01	3676.30	30.99
厦门市	1227.38	72.11	207.22	12.17	267.52	15.72
莆田市	2397.50	58.01	750.76	18.17	984.71	23.83
三明市	6538.72	28.42	6670.12	28.99	9795.78	42.58
泉州市	5166.69	45.73	2758.24	24.41	3372.43	29.85
漳州市	6471.09	50.13	3043.13	23.57	3394.95	26.30
南平市	7292.29	27.72	7611.36	28.94	11399.61	43.34
龙岩市	5614.34	29.43	5589.83	29.30	7875.14	41.28
宁德市	4640.65	34.54	3827.05	28.49	4966.54	36.97
平潭试验区	330.04	83.90	24.07	6.12	39.24	9.98
全省	45135.93	36.36	33211.81	26.76	45772.23	36.88

基于资源环境承载力的农业生产空间评价与布局优化——以福建省为例

Evaluation on Agricultural Production Space and Layout Optimization Based on Resources and Environmental Carrying Capacity: A Case Study of Fujian Province

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供水条件（W_s）	耕种条件（L_s）
供水条件（W_s）	好	较好	一般	较差	差
好	V	V	IV	III	I
较好	V	IV	IV	II	I
一般	IV	IV	III	II	I
较差	IV	III	III	I	I
差	III	III	II	I	I

[1]	韩增林, 董梦如, 刘天宝, 李源. 社区生活圈基础教育设施空间可达性评价与布局优化研究[J]. 地理科学, 2020, 40(11): 1774-1783.
[2]	李鑫, 马晓冬, 薛小同, Khuong Manh Ha. 城市绿地空间供需评价与布局优化——以徐州中心城区为例[J]. 地理科学, 2019, 39(11): 1771-1779.
[3]	李鑫, 甘志伍, 欧名豪, 黄琪, 丑建立. 农村居民点整理潜力测算与布局优化研究——以江苏省江都市为例[J]. 地理科学, 2013, 33(2): 150-156.
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