基于GIS的土地適宜性評價——以四川省馬爾康縣為例

陳 穎，吳柏清，鄒卓陽，王廣杰

（1.成都理工大學 地球科學學院，成都610059；2.四川師范大學 西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室，成都610066）

土地適宜性評價是指某種土地類型對特定土地用途或作物的適應狀況，通過對土地的自然、經濟屬性的綜合鑒定，闡明土地屬性所具有的生產潛力，以及對農、林、草等各業的適宜性、限制性及其程度差異的評定［1］。因此，土地適宜性和限制性及其程度是土地適宜性評價的主要依據。以四川省馬爾康縣為研究區域，利用航片影像進行數據處理獲得土地相關空間數據包括地形、坡度、土壤、水源、光照強度等專題數據，根據土地適宜性的評價原則和主要影響因素選取水源保證、有機質含量、鹽堿度、土壤質地和土層厚度作為評價因子，運用層次分析法（AHP）計算評價因子的權重值，并采用DTM模型分析確定耕地、林地和草地的坡度值，依此建立土地適宜性評價模型，進行疊加分析，得出耕地、林地和草地適宜性等級圖，為定位、定量、定時安排各項用地，確定最佳的土地利用方案，進行土地利用分區提供科學依據。

1 研究區域概況

馬爾康縣位于四川省北部，阿壩藏族羌族自治州中部，東與紅原、理縣交界，南與金川、小金相鄰，西與壤塘接壤，北與紅原、阿壩相連，距省會成都市395 km。地理坐標為北緯30°35′－32°24′、東經101°17′－102°41′。縣域東西長134km，南北寬90km，幅員面積6 639.33km2。境內屬高原大陸季風氣候，主要氣候特征為：屬高原季風氣候，具有“冬干夏濕、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大”的特點，年均氣溫8～9℃，年降水量753mm，年均日照2 000h以上，絕對無霜期120d，空氣質量達到全國Ⅰ級標準。土壤主要為山地棕壤土、山地灰褐土、山地褐色土和山地高山草甸土。境內森林茂密，林地面積約為33.69萬hm2，有眾多國家級保護動物和名貴藏藥材。礦產資源十分豐富，目前已探明的礦苗有鋰輝礦、鉀長石等二十多個品種，為發展工礦企業提供了大量物質基礎。

2 土地適宜性的評價原則、分類系統及選取評價因子

2.1 評價原則

以下6個原則作為評價基礎［1］：

（1）針對性原則。土地適宜性評價要針對一定的土地用途或利用方式進行，不同的用途或利用方式對土地的性質有不同的要求，土地的適宜性只有針對某種具體的用途或利用方式才有其確切的意義。

（2）持續利用原則。土地對某種用途或利用方式的適宜性是指長期、持續利用下的適宜性。在評價中應考慮土地用途改變引起的土地質量的變化，考慮土地退化和土地污染的危險，避免追求暫時經濟效益的短期行為。

（3）因地制宜原則。對于同一用途或土地利用方式，不同地區的適宜性會有很大差異，評價時要結合本地區自然條件與社會經濟條件的實際進行評定。

（4）效益原則。土地利用所取得的收益與其投入相比應是有利可圖的。

（5）綜合性原則。土地適宜性評價涉及到農、林、牧等各行各業，以及土壤、氣候等自然和經濟多方面的知識，而且不同行業對土地有不同的要求。

（6）當前適宜性與潛在適宜性兼顧原則。在進行土地適宜性評價時，既要進行土地當前適宜性的評定，也要對土地改良后的潛在適宜性進行評定，這樣才能充分發揮土地的利用潛力。

2.2 分類系統

分類系統詳見表1。

2.3 評價因子的選取

影響土地適宜性的主要因素包括自然因素和社會經濟因素兩大類。這些因素相互聯系與作用，共同影響和決定土地對所考慮用途的適宜性及其程度［2］。其包括：氣候條件、地形條件、土壤條件、水文與水文地質狀況、環境質量狀況、農業生產條件、區位條件。

選取評價因子是進行土地適宜性評價的關鍵，應遵循以下基本選取原則：

（1）綜合分析原則。土地適宜性評價涉及到多學科知識，包括地學、農學、工程、經濟學和社會學等，進行土地適宜性評價時，要從多學科角度綜合地考慮土地的適宜性。

表1 聯合國糧農組織《土地評價綱要》的分類系統

（2）主導因素原則。從影響土地質量的眾多因素中選擇制約土地用途的主要因素，增強土地評價的科學性和簡潔性。

（3）穩定性原則。選擇那些持續影響土地用途的較穩定的因素，盡量不選擇短期內可能發生變化的因素，使土地評價成果資料在較長一段時間內具有應用價值。

（4）差異性原則。選擇對特定土地用途或土地利用方式有明顯影響，并且在本區內有明顯差異，并能出現臨界值的因素作為參評因素。

（5）獨立性原則。盡量選擇那些相對獨立的因素，或從幾個緊密相關因素中選擇其中一個。

（6）現實性原則。土地適宜性評價所涉及的因素較多，應盡量選擇基礎資料較完整，可進行計量或估量的因素，便于定量分析。

3 確定評價因子、權重值和DTM模型分析

3.1 評價因子和分級指標的確定

評價因子的合理選擇對評價起主導限制作用，選擇比較穩定可用量比表示的評價因子，是評價工作的關鍵［3］。依據四川省馬爾康縣土地利用總體規劃和廣泛征求有經驗的專家和實際工作者的意見，遵循選取評價因子的基本原則，認真分析有關資料，初步擬定以宜耕、宜林、宜草土地為評價對象，優選水源保證、有機質含量、鹽堿度、土壤質地、土層厚度為評價因子，如表2。

表2 四川省馬爾康縣土地適宜性評價因子、分級指標

3.2 計算權重值

權重表示評價因子對評價對象的影響程度或貢獻率［4］。不同的因素對土地質量的影響千差萬別，也關系到評價結果是否符合實際情況。因此因素權重的確定是整個評價過程中必不可少的環節。采用層次分析法來確定評價因子的權重。層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP），其基本思想是根據問題的性質和要求達到的目標，將問題按層次分析成各個組成因素，通過兩兩比較的方式確定諸因素之間的相對重要性、下一層次因素的重要性，即同時考慮本層次和上一層次的權重因素，這樣層層計算下去，直至最后一層［5］。比較最后一層各個因素相對于最高層的相對重要性權重值，進行排序、決策，是目前確定因素權重最常用、有效的方法。采用層次分析法確定各評價因子的權重值，如表3。

表3 四川省馬爾康縣土地適宜性評價因子權重值

3.3 DTM模型分析

運用MAPGIS6.7的DTM模型分析，對馬爾康縣的土地利用現狀圖和地形圖進行分析，分別生成耕地、林地和草地土地適宜性地類的坡度值，將坡度值導入Excel生成馬爾康縣坡度柱形圖［7］，如圖1所示。本研究區的土地適宜性評價類型主要分布在小于25°的范圍，特別是0°～15°的區域，該區域面積占據馬爾康縣總面積的62.3%。并且隨著坡度的變化，各種土地利用類型分布變化也具有相應規律性。耕地主要分布在坡度25°以下，占全部耕地面積68.8%，25°～35°的耕地仍有少量分布，面積占全部耕地面積16.1%。根據該現狀，我們提倡退耕還林、還草，以防止水土流失；林地在該區域分布廣泛，覆蓋率達到50%以上，主要集中在0°～15°范圍中，25°以下的范圍中，有林地的面積占全部有林地面積的91.5%；草地主要分布在25°以下，0°～15°帶上分布最多；研究區內的0°～15°帶上，土地利用的多樣性最高。坡度越小，土地利用受人類活動的影響越大［7］。

圖1 坡度柱形圖

4 建立土地適宜性評價模型

根據所選取評價因子及其權重值，以及耕地、林地和草地的坡度值，按一定的約束條件，各限制因子對土地適宜性的影響（即已確定的評價因子和它們的權重值），建立反映各評價指標間數量關系的數學表達式即土地適宜性評價模型［8］如式（1）。

式中：P——評價單元中參評因子的指數和，即總分值；Pi——第i各評價因子的權重；Ai——第i各評價因子的評價指數（即得分）；n——評價因子數。

由式（1）計算出土地對農林牧不同適宜程度的總分標準，以及各評價因子不同限制程度的數值標準。按A值的大小、規定等級的總分區間，進行土地適宜性的評定——劃分土地適宜性類別（宜耕、宜林、宜草地）、以及各種類別的土地等級：一等地（S1）、二等地（S2）、三等地（S3）、四等地（N1和 N2）。

5 評價結果

將土地利用現狀圖與坡度圖、地形圖進行疊加分析，生成的馬爾康縣耕地適宜性等級圖、林地適宜性等級圖和草地適宜性等級圖，如附圖10－12所示：

5.1 耕地適宜性評價結果分析

數量少，質量差，生產效率較低，一般都遵循地域差異的分布規律，即優等地主要分布在居民集中的場所［9］。高度適宜（S1）主要分布松崗鎮、卓克基鎮和馬爾康鎮的部分地區，總面積約為160km2，是馬爾康縣質量最好的土地，基本無物理性限制因素。地勢平緩，坡度小于3°，土層深厚，大于70cm，質地為山地棕壤土，無不良層次，有良好的保肥供肥能力，水澆條件好，無旱澇和鹽堿威脅，一年兩作，適種作物廣泛，是馬爾康縣高產穩產的基本農田，這些地區一直是馬爾康縣的主要糧食生產基地。一般適宜（S2）主要分布在黨壩鄉、康山鄉等邊緣區域，總面積約為2 096 km2，是馬爾康縣面積最大、分布最廣泛的宜耕土地。其特點是對農業利用稍有限制，對作物稍有選擇性，水肥性能較好、土壤質地多為山地褐色土，坡度小于6°，有侵蝕威脅或輕度侵蝕；土層較厚，大于60cm，60 cm以下可能有障礙層次，短期內水分狀況不佳；一年兩作或兩年三作。勉強適宜（S3）主要分布在在梭磨鄉、木爾宗鄉部分地區，大藏鄉的北部地區，總面積約為561km2。其特點是土壤結構不佳，通常有較厚的土層，但有較多的障礙因子和較深的障礙層次，土地無灌溉設施，土壤肥力較差。從目前社會、經濟和生態三方面的效益來看，勉強適宜（S3）地屬于暫不宜開墾利用的農用地后備資源，但它又是該市長遠發展的主要宜耕地后備資源。不適宜 （N）地主要是指零星分布于各鄉鎮的土壤貧瘠的地區和水域。

5.2 林地適宜性評價結果分析

數量相對多，但普遍質量差，產出率較低。高度適宜（S1）主要分布在馬爾康鎮、黨壩鄉、松崗鎮等地區，這些地區光源和水源充足，土地質量優，一直以來是馬爾康鎮主要的林場所在地；一般適宜（S2）主要分布在梭磨鄉、木爾宗鄉。該地區有充足的陽光，但是沒有穩定的水源，土地質量良；勉強適宜（S3）的少量分布在康山鄉、腳木足鄉的高山地帶。該地區水源缺乏，土地質量差；不適宜（N）地主要是一些荒草地及難以利用的地區。

5.3 草地適宜性評價結果分析

草地在馬爾康縣廣泛分布，總面積占土地總面積的48%，適口牧草少，有鹽化、沙化跡象，作為臨時草場或冬季草場較適合。高度適宜（S1）主要分布在日部鄉、康山鄉、馬爾康鎮等地區，其特點是水源充足、土壤肥沃、有機質含量高；一般適宜（S2）主要分布在康山鄉、腳木足鄉等地區，其特點是土層較厚，有少量障礙因子；勉強適宜（S3）在各鄉都有少量分部，其特點是缺乏水源，有較多的障礙因子，土壤不夠肥沃；不適宜（N）地主要分布于高山地帶。

6 結語

土地適宜性評價涉及眾多土地性狀，即使所選因子相同，采用不同評價方法也將直接影響評價的結果。本著土地資源可持續利用的最佳效益目的，通過對四川省馬爾康縣這個研究區域進行土地適宜性評價作為例子，從土地資源適宜性的角度出發，分析各適宜等級土地的分布情況及其適宜程度，提出堅持節流與開源并舉，節約集約利用土地的建議。為此，我們可以增加耕地面、提高耕地質量，將坡度大于25°的耕地強制退耕還林還草。提高高度適宜（S1）的耕地、林地和草地的利用率，并保持它們的整體質量；積極發展一般適宜（S2）和勉強適宜（S3）的地區，引進先進的科學技術和生產工具，來改善其灌溉條件、土壤條件和農村生態環境，增強土地生態系統調控能力，從而提高土地的產出率；因地制宜，大力開發不適宜（N）地區，提高后備用地的儲量。以此確定最佳的土地利用方案，進行土地利用分區，進而創造出最大的經濟、生態和社會效益。

［1］ 師學義，武雪萍.土地利用規劃原理與方法［M］.北京：中國農業科學出版社，2003.

［2］ 聶倩，閆利，蔡元波.基于遙感和GIS的土地適宜性評價［J］.地理空間信息，2009，7（2）：28－30.

［3］ 任小寧，郭新成.基于GIS的新疆克拉瑪依市土地適宜性評價［J］.安徽農業科學，2007，35（8）：2395－2396，2427.

［4］ 湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京：科學出版社，2006.

［5］ 安國輝.土地利用規劃［M］.北京：科學出版社，2008.

［6］ 農肖肖，何政偉，吳柏清.ARCGIS空間分析建模在耕地質量評價中的應用［J］.水土保持研究，2008，27（8）：234－236.

［7］ 劉恩勤，楊武年，陳寧，等.基于RS與GIS的土地利用空間格局地形分異特征研究：以馬爾康縣為例［J］.安徽農業科學，2009，37（5）：2184－2186.

［8］ 趙英時.遙感應用分析原理與方法［M］.北京：科學出版社，2003.

［9］ 吳燕輝，周勇.土地利用規劃中的土地適宜性評價［J］.農業系統科學，2008，24（2）：232－235.

［10］ 劉耀林，何建華.土地信息學［M］.北京：科學出版社，2007.

［11］ 周生路.土地評價學［M］.南京：東南大學出版社，2006.

［12］ 劉明皓.基于GIS的土地適宜性評價方法研究：以重慶市城口縣為例［J］.重慶師范大學學報：自然科學版，2007，10（4）：21－25.