基于生态安全县域的农业资源环境承载能力研究以国家农产品主产区安仁县为例

　　摘要：【目的】农业资源环境承载能力评价是国土空间规划编制的基础性工作，针对农业资源环境承载能力开展研究，既可以维护农业生态安全，确定农业生产格局，又可以探索经济社会发展与资源环境保护的平衡关系，从而提升国土空间的治理能力。【方法】本文以国家级农产品主产区湖南省郴州市安仁县为研究对象，对该县的农业资源环境承载能力进行评价，并进行农业开发潜力、风险识别、农业空间划定研究。【结果】经研究表明，安仁县农业资源禀赋较好，农业资源环境承载能力III级及III级以上的土地面积达到63705.49hm，占县域总面积的43.57%;农业开发潜力土地面积达到18678.51hm，占县域总面积的2.77。安仁县属于南方山地丘陵地区，水土资源、环境条件良好，区域农业开发潜力高，但农业发展受生态限制因素影响较大，在耕地保护和农业产业结构调整过程中存在着一定生态安全风险及矛盾冲突。经调查分析，存在冲突土地面积达到7105.15hm，占县域总面积的4.86。依据资源环境承载能力空间格局特征识别农业空间，划定安仁县农业空间土地面积为49616.65hm，占县域总面积的33.93%，并且明确了该县属于“两盆地一走廊”的农业发展空间格局。这为锁定农业综合治理靶区，提高国土空间治理能力提供了科学依据。【结论】农业资源环境承载能力等级受生态保护重要性、土地资源、水资源、自然灾害等多种要素影响。安仁县的现状耕地、永久基本农田、耕地后备资源与生态保护极重要、极敏感地域重叠较多，且在承载能力低区域存在大量种植园地、养殖坑塘等农业用地。关注山地丘陵地区耕地保护中存在的问题，因地制宜、善加利用各等级农业资源环境承载能力的土地，对于有效化解农业产业结构调整中的生态风险意义重大。

　　关键词：农业资源环境承载能力;国土空间规划;农业空间;国土空间治理

　　0引言

　　随着我国经济快速发展，城镇化进程加速，随之产生了人口、土地矛盾突出，区域发展不平衡，生态环境破坏严重等问题。《中共中央、国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》指出：“坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，在资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价的基础上，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以及各类海域保护线，强化底线约束，为可持续发展预留空间”(中国共产党中央委员会等，2019)。

　　《自然资源部关于全面开展国土空间规划工作的通知》明确指出：“资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价为国土空间规划编制的基础性工作”(自然资源部，2019)。党的十九届五中全会提出：“国土空间开发保护格局得到优化，生态环境持续改善，生态安全屏障更加牢固;要保障国家粮食安全，提高农业质量效益和竞争力”。由此可见明晰区域资源环境禀赋，识别区域资源环境优势与短板，开展区域资源环境承载能力相关研究是优化国土空间开发保护格局的重要手段。资源环境承载能力是基于特定发展阶段、经济技术水平、生产生活方式、生态保护目标，在一定地域范围内资源环境要素能够支撑农业生产、城镇建设等人类活动的最大合理规模(自然资源部，2020)。

　　资源环境承载能力概念最早源自环境因素对人口规模影响的研究，其内涵包括水资源、土地资源、生物资源、大气环境、水质环境等单要素环境承载力(刘殿生，1995)，是特定时空范围内资源环境基础的最大负荷(封志明等，2017)，涵盖资源要素承载、环境要素容纳、生态要素服务个层面(岳文泽等，2019)，以区域性、客观存在性、动态性、相对性、综合性等为主要特征(马爱锄，2003;张学良等，2014)。

　　城市扩张、基础设施建设等最容易导致肥沃土地的流失，这已经成为土地系统科学和空间规划的首要问题(Oliveira等，2019)。国土空间规划基于生态优先、绿色发展原则编制，要求强化资源环境底线约束，严守安全底线，塑造高质量发展、高品质生活、低扰动生态的国土空间(郝庆等，2019)，发挥规划在复杂空间发展中的积极调控作用(Savini，2013)，力求在公共利益的竞争优先事项之间实现平衡(Lennon等，2018)。

　　土地利用承载力及土地利用情景则是评估国土空间规划能否更好实施的有效手段(obiasS等，2020)。基于以上理论可知，为了提升国土空间的治理能力，就必须在经济社会发展与资源环境保护之间寻求平衡，使得资源环境承载能力评价成为国土空间规划编制的基础性工作。资源环境承载力评价的作用具体体现在个方面：

　　1)指标约束传导，即全面识别资源环境禀赋，发现自身限制因素，确定承载状态和潜力，为国土空间规划设置空间管控底线，传导指标约束，为确定国土空间规划新目标提供现实依据。

　　2)国土空间格局优化，即根据资源环境承载能力空间格局特征，满足空间治理精确性、灵活性需求，坚持生态优先、实事求是，遵循与主体功能定位一致，与适宜性功能较高类型一致等原则，识别生产空间、生活空间、生态空间，形成城乡融合、人与自然和谐的国土空间格局。

　　3)风险识别与应对，即对比分析耕地、建设用地、林地等土地利用现状，发现生态保护、农业建设和其他开发利用过程中存在的问题、冲突及风险，坚守资源环境底线约束，提出高质量发展的国土空间策略，建立契合国土空间治理的新模式，有效化解土地在开发、利用、保护三者之间的突出矛盾。当前，资源环境承载能力研究经常被应用于保护生物学、牧场与野生动物管理、水产养殖、渔业生物学等学科(ChapmanEJ等，2018)，其理论研究体系主要包括：资源环境承载能力的含义、评价方法、逻辑关系、评价单元和尺度、监测预警等方面。

　　资源环境承载力的研究范式可以归纳为限制因子分析、多因素综合分析、生态足迹分析、净初级生产力的人类占用分析、行星边界分析类(陈先鹏等，2020)，还包括模糊评价法、系统动力学评价法、生态足迹评价法、AHP熵权TOPSIS评价法等多种评价方法(陈雪萍，2013;崔文婧等，2020;谭琨等，2021)。总体来看，对资源环境承载能力的评价研究较为成熟完善，但对承载力空间性却分析不够，从生态安全视角研究全域农业资源环境承载能力内容较少，缺少对生态限制因素的考虑。

　　资源环境承载能力逻辑关系研究涉及国土空间规划、国土开发强度、都市农业、村镇建设资源、产业发展等方面(陈先鹏等，2020;郝庆等，2019;黄晶等，2020;刘文斌等，2020;谢艳乐等，2020)。资源环境承载能力在宏观尺度上，可能性福利边界会随着资源节约集约度的变化而变化;在微观尺度上，资源节约集约边际的变化则会影响资源环境单元的承载能力(张茂鑫等，2020)。以往的评价单元和尺度研究多以宏观尺度为主，一般以行政区划为评价单元，主要通过搭建监测预警指标体系进行评价监测，预判承载状态与变化趋势(陈晓雨婧等，2019;李林子等，2021)，属于被动反馈，缺少对现实冲突和风险的识别，缺乏相应的科学决策，以及对网格化、斑块等微观尺度的承载能力研究(兰利花等，2020;王静等，2020;席皛等，2017)。

　　本研究从网格化、斑块等微观尺度出发，强化空间尺度转化，强调生态底线约束，立足服务国土空间规划，运用木桶理论的“短板效应”、GI空间分析等方法，以国家级农产品主产区安仁县为例，构建县域农业资源环境承载能力评价体系，对该县的农业资源环境承载能力进行评价，并附以农业开发潜力分析、生态风险识别、农业空间划定研究，以期支撑国土空间规划新目标，为制定高质量发展的国土空间治理策略提供科学依据。

　　1研究区域概况及数据来源

　　1.1安仁县概况

　　安仁县位于湖南省东南部，郴州市最北端，土地总面积1462.19km，辖乡镇。该县位于半山半丘陵地区，整体地势自东南向西北倾斜，万洋山脉蜿蜒于东南部，五峰仙屹立于西部边境，武功山脉的茶安岭从东北斜贯县境中部，醴攸盆地自北向南、茶永盆地自东向西南横跨其间，呈现“三山夹两盆”的地貌特征。安仁县水系发达，溪河纵横，境内河流以永乐江为主干，南北穿流。当地年平均气温17.7℃，年平均降水量1461.4mm，年蒸发量1369.1mm，降水总量21.54亿，可利用的地表水资源总量达11.33亿，地下水储量达3.89亿。

　　该县土壤肥沃，且类型繁多，一至二级优质土壤占70%以上，主要为水稻土、红壤、紫色土、潮土，非常适宜农作物的生长。2019年，安仁全县户籍人口为46.48万人，常住人口40.02万人，其中城镇人口18.96万人，城镇化水平达到47.38%。当年该县三大产业类型比重为19.81:32.03:48.16，国民生产总值达到108.5亿元。安仁县出产有机富硒米、豪峰茶、生态茶油、烤烟等绿色农业产品，为全国生态县，为国家级农产品主要产区之一。

　　1.2数据来源与处理

　　本研究基础数据、图像源自统计年鉴、相关规划成果数据、第三次土地调查基础数据库、遥感影像等。其中土壤环境数据来自安仁县农业农村局严格管控区污染地块数据库;水源保护地数据来自郴州市生态环境局安仁分局饮用水源保护区数据库;土层厚度数据来源于安仁县自然资源局耕地质量评价数据库和县林业局“林业一张图”数据库;坡度数据来自地理空间数据云网DEM数字高程数据运用ArcGIS计算得出。

　　植被覆盖度数据源于地理空间数据云网Landsat卫星遥感影像数据，运用ENVI遥感图像处理平台计算得出;微观地貌数据通过运用地理空间数据云网DEM数字高程数据计算平面曲率、剖面曲率及坡度获取;土壤数据来源于中国土壤数据库网全国土壤普查数据—中国1:100万土壤数据库;降雨侵蚀力数据根据中国气象数据共享网气象站点降雨量—中国地面累年值日值数据集(1981—2010年)计算得来。所有空间数据以2000国家大地坐标系为数学基础，依据数据实际情况及安仁县图斑大小，采用30m×30m作为基本评价单元。

　　2研究方法

　　2.1评价框架本文从研究区域实际出发，尊重自然规律、突出针对性、注重可操作性，把区域生态安全、环境安全、粮食安全放在首要位置，坚持生态优先，识别区域资源环境禀赋，找出其优势与劣势。再依据木桶短板效应原理，从生态保护重要性、土地资源可利用程度、水资源空间可利用程度、自然灾害个方面开展农业功能导向的资源环境承载能力单要素评价。在单要素评价结果基础上，进行农业功能指向评价，开展土地资源可利用程度、水资源空间可利用程度分级，进而测算出农业功能资源环境承载能力，并结合自然灾害危险性分级成果，修正农业功能资源环境承载能力数据。

　　2.2评价指标体系

　　2.2.1评价依据

　　1)生态保护重要性评价。根据原环境保护部《生态保护红线划定指南》，生态保护重要性评价包括生态重要性评价和生态敏感性评价，其中生态重要性评价包括水源涵养功能重要性评价与生物多样性维护功能重要性评价，生态敏感性评价包括水土流失敏感性评价和石漠化敏感性评价。依据指南，水源涵养功能重要性评价主要涉及水源保护地、河流、林种等指标;生物多样性维护功能重要性评价因子涉及自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园等各类公园及林地等指标。

　　根据土壤侵蚀发生的动力条件，水土流失类型主要有水力侵蚀与风力侵蚀，本文主要对以水动力为主的水土流失敏感性进行评估。参照原环境保护部发布的《生态功能区划暂行规程》，遵循通用水土流失方程基本原理，选取降雨侵蚀力、土壤质地、地形起伏度、植被覆盖度作为水土流失敏感性评价指标;石漠化敏感性评价则包含碳酸岩出露面积百分比、地形坡度、植被覆盖度等指标。

　　2)农业功能指向的土地资源可利用程度评价。农业功能指向的土地资源可利用程度主要是以土地各要素对农业生产的影响为评价依据，评价指标包括土壤环境、土层厚度、坡度、土壤质地、微观地貌等等。

　　3)水资源空间可利用程度。水资源空间可利用程度主要考虑水资源空间可利用总量以及分布情况。鉴于研究区域为南方，比较而言，水资源可利用总量和人均水资源可利用量较为丰富，但存在着空间分布不均匀、区域性缺水等问题。本文主要采用水资源承载能力空间评价模型，考虑自然与人为因素对水资源分布的影响，并结合实际情况，确定水域缓冲距离、土地利用类型、地形坡度等指标对水资源可利用程度进行等级评定。

　　4)农业功能指向的自然灾害危险性评价。自然灾害危险性评价主要有两种预测方法，一种基于历史事件进行预测，另一种基于自然情况进行预测。当前农业生产受洪涝、干旱、冻害等自然灾害影响比较严重，一定程度上影响区域农业功能指向的资源环境承载能力。本文在坚持资料可收集、评价可操作等原则的基础上，对历年自然灾害资料进行分析，统计灾害发生次数，明确农业功能指向的自然灾害危险性程度，从而反映出自然灾害对农业生产的影响。

　　3县域国土空间规划支撑

　　3.1农业开发潜力分析

　　农业开发潜力的分析应结合农业资源禀赋，在识别优势与短板的基础上，进行准确真实的计算(尹怡诚等，020)。结合农业功能资源环境承载能力测算结果，在承载能力等级II级及II级以上的区域，利用ArcGIS进行空间分析，依次剔除生态保护红线范围内区域建设、现状建设用地(拟退出复垦的除外)和不宜整理为耕地或者园地的连片分布林地，以及难以满足农业生产的细碎地块，得到农业开发极限规模。

　　再以此为基础扣除现状耕地、种植园地与其他农用地，得到农业开发剩余极限规模。一般认为，某区域内的农业开发剩余极限规模越大，则该区域的农业开发潜力越高。经过测算得知，安仁县农业开发极限规模为48681.63hm，主要集中在县域西北部、中东部;扣除现状耕地、种植园地、其他农用地剩余面积为18678.51hm。

　　3.2风险识别和应对

　　3.2.1承载能力等级

　　级区域与耕地保护的冲突将安仁县农业功能资源环境承载能力等级为级的区域和现状耕地、已划定永久基本农田、永久基本农田储备区、耕地后备资源进行叠加分析，可以发现耕地保护利用中存在的问题，从而有利于防范冲突、化解风险。据统计，承载能力等级为级的区域与现状耕地冲突面积为4804.79hm，占现状耕地总面积的17.36%;与已划定永久基本农田冲突面积为4515.08hm，占已划定永久基本农田总面积的19.03%。

　　与永久基本农田储备区冲突面积为195.34hm，占永久基本农田储备区总面积的28.78%;与耕地后备资源冲突面积为3840.33hm，占耕地后备资源总面积的48.84%。以上冲突面积主要分布在安仁县北部熊峰山森林保护区、南部金紫仙山峦生态保育区、西部清溪—猴昙仙生态保护区等地域。根据安仁县土地利用总体规划下达的耕地保有量目标为26920hm，其中永久基本农田保护面积为23720hm。

　　将安仁县经第三次全国土地调查分类的耕地扣除与承载能力级区域的冲突面积，剩余面积为22867.70hm，较耕地保有量目标少4052.30hm;将已划定永久基本农田扣除与承载能力级区域的冲突面积，剩余面积为19209.90hm，较永久基本农田保护面积少了4510.10hm。数据表明，由于安仁县存在大面积的生态保护区域，虽然绿色发展条件优越，但也造成了与耕地保护的较大冲突。建议安仁县从维护生态安全出发，及时调整耕地结构和布局，理清耕地分类整治与退出，适当下调耕地保有量和永久基本农田保护面积等指标，达到降低耕地保护生态风险的目的。

　　结论

　　本文以国家级农产品主产区湖南省郴州市安仁县为研究对象，首先探索了生态安全视角下农业资源环境承载能力及支撑国土空间规划途径，从生态保护重要性、土地资源可利用程度、水资源可利用程度、自然灾害个方面开展农业功能导向的资源环境承载能力评价。

　　其次依据安仁县农业开发利用现状，分析了该县农业开发剩余极限规模。最后根据安仁县农业资源环境承载能力空间特征，兼顾空间治理的精确性、灵活性需求，划定了该县的农业空间并且明确了其农业发展空间格局。经过分析研究，安仁县农业功能资源环境承载能力III级及III级以上土地面积为63705.49hm，占县域总面积的43.57%;农业开发潜力土地面积为18678.51hm，占县域总面积的12.77%。

　　从数据反映，该县农业资源禀赋良好，作为国家级农产品主产区之一，应该更多地承担起国家和地区保障粮食供给、维护粮食安全的重任。但是也应该注意到，安仁县在农业发展过程中存在着一定的安全风险。经过风险评估，测算出资源环境承载能力为级的区域与现状农业用地冲突面积达到7105.15hm，占县域总面积的4.86。如何进一步防范安全风险，加强农业用地生态安全管护依然是安仁县农业发展需要进一步亟待解决的现实问题。

　　安仁县东南部属于山地带，中部为岗平区，北部和西南部为丘陵区。经过计算、评估，在深入把握农业资源环境承载能力内涵、特点、功能及空间特征的基础之上，遵循实事求是、因地制宜、分类指导等原则，精准、灵活运用空间治理的方式方法，结合地理地貌的客观条件，划定安仁县农业空间面积为49616.65hm，占县域总面积的33.93%，并且明确了该县为“两盆地一走廊”的农业发展空间格局。

　　农业资源环境承载能力等级受生态保护重要性、土地资源、水资源、自然灾害等多种要素影响，尤其是在南方山地丘陵地区，虽然水土资源环境禀赋较好，区域农业开发潜力高，但受生态限制因素影响较大。现状耕地、永久基本农田、耕地后备资源与生态保护极重要、极敏感区域重叠交织，耕地保护和生态安全存在着错综复杂的矛盾冲突。

　　近年来，农业产业结构调整往往忽视了生态因素的限制作用，在农业资源环境承载能力低的区域大量开发、建设种植园地、农田水利设施、养殖坑塘等农业用地，其中隐藏的生态安全风险可能会对农业发展产生负面作用，并且破坏污染环境，引发生态灾难。

　　要使安仁县这种南方山地丘陵地区摆脱耕地保护中存在的困境，规避农业产业结构调整中的生态风险，只有通过对农业资源环境承载能力开展等级研究，掌握其本质特征与内在规律，并对空间开发适宜性进行分析，清晰识别构建农业生产格局，锁定重点综合治理靶区，进而达到缓解耕地保护中存在的矛盾，防范农业产业结构调整中生态风险的目的，同时也为区域国土空间治理提供科学的理论和方法。

　　另外还应该注意，在网格化、斑块等微观尺度下的资源环境承载能力研究虽能解决空间转化问题，但受评价指标空间可转化因素影响。由于评价指标可选取范围有限，部分指标未纳入评价体系，而且评价未细分具体农业产业，因而针对性设置农业资源环境承载能力评价指标时，要考虑不同层级、不同区域特征进行动态调整。评价结果受到众多复杂要素的综合影响，必然存在机械运算与现实状况不一致的情况，所以必须开展现场校核和调整，以确保评价结果真实可靠。

　　参考文献：

　　陈先鹏，吴次芳，方恺，202资源环境承载力研究范式的分化与比较[J].中国土地科学，34：1724.

　　CHENXianpeng，WUCifan，FANGKai，2020.Differentiationandcomparisonoftheparadigmsforthecarryingcapacityofresourcesandtheenvironment[J].ChinaLandScience，34：1724.

　　陈晓雨婧，吴燕红，夏建新，2019甘肃省资源环境承载力监测预警[J].自然资源学报，34：23782388.

　　CHENXiaoyujing，WUYanhong，XIAJianxin，2019.DynamicmonitoringandearlywarningofresourcesandenvironmentcarryingcapacityinGansu，China.[J].JournalofNaturalResources，34：23782388.

　　陈雪萍，2013.基于系统动力学的雅安市土地综合承载力的可持续研究[D].成都：四川师范大学.

　　CHENXueping，2013.ResearchonsustainableutilizationforlandcomprehensivecarryingcapacityofYa'anbasedonsystemdynamics[D].Chendu：SichuanNormalUniversity

　　作者：曾嵘，张小红，冯兆华