基于GIS的涼州區耕地生產潛力評價

袁政祥，王 祎，蔡立群

（1.甘肅省武威市涼州區農業技術推廣中心土肥站，甘肅 武威 733000；2.甘肅農業大學資源與環境學院，甘肅 蘭州 730070）

耕地生產潛力研究是科學配置耕地資源、提高耕地利用效率、促進農業可持續發展的基礎，我國許多學者對土地潛力進行了大量的研究［1］。20世紀70年代，陳明榮在考慮溫度和水分條件下，探討了土地潛力［2］，后經過眾多研究者的努力，逐漸形成了系統的指標體系和研究方法［3］。近年來，許多學者將3S技術引入到土地潛力評價中［4～5］，進一步完善了土地潛力評價體系，運用GIS和數據庫技術進行評價信息的獲取、數據輸入及量化、評價單元的生成、評價因子分析、級別劃分、評價結果分析、面積量算及成果圖的輸出，乃至建成集成系統來支持評價工作的全過程，已成為當前耕地生產潛力調查和質量評價的重要手段。

1 研究區概況

武威市涼州區地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，東經101°59′35″～103°23′40″，北緯37°23′54″～38°12′14″。東西長約122 km，南北寬約90 km。全區地形由西南向東北傾斜，西南和南部是祁連山區，海拔1 800～4 847m，面積2 407.34 km2，占總面積的38.97%；中部是走廊平原，有河灌區、井灌區，是該區的農業區，也是河西走廊重要的商品糧生產基地，海拔1 440～1 800m，面積1 974.51 km2，占總面積的31.96%；東北和東部是沙漠地帶，海拔1 500～1 700m，面積1 795.49 km2，占總面積的29.07%。

2 資料與方法

2.1 研究資料

包括涼州區1∶5萬比例尺地形圖及土壤圖、1∶10萬行政區劃圖、1∶1萬土地利用現狀圖，以及行政區基本情況數據、第二次土壤普查資料及相關資料、調查點基本情況及土壤化驗結果數據、土壤典型剖面屬性數據、土地利用現狀地塊數據等。

2.2 研究方法

采用野外定點采樣。在涼州區范圍內共獲取4 096個采樣點，室內測試分析獲取包括pH、有機質、全氮、速效鉀、有效磷等的十余種數據。將采樣點位圖與分析數據庫進行鏈接，運用Arcgis軟件的kriging插值法對各屬性數據進行空間插值，自動生成各土壤養分屬性專題圖。對紙質版的甘肅省涼州區第二次土壤普查報告進行歸類、分析和處理，采用微軟Access軟件錄入，建立mdb格式屬性數據庫，并由該數據庫提取涼州區土壤分類系統表，建立縣級土壤分類系統和國家土壤分類系統對應表。

2.2.1 評價單元的確定 在Arcgis軟件中將土壤圖、土地利用圖和行政區劃圖進行疊加求交，得到基礎管理單元圖。考慮到系統的運行效率和管理單元的破碎程度，將實體面積小于15 000m2的小多邊形與其相鄰的單元進行合并，最終得到涼州區耕地資源管理單元圖。經系統計算，共生成21 210個管理單元，其中面積最小的管理單元為15 000.22m2，面積最大的為109 896 304.99m2，平均面積156 068.38m2。

2.2.2 評價因子及權重的確定 結合當地實際情況，選取對耕地生產潛力影響較大、區域內變異明顯、在時間序列上具有相對穩定性、與農業生產有密切關系的10個因素，建立評價指標因子（圖1），進一步采用層次分析法確定耕地生產潛力評價因子的權重（表1）。

圖1 涼州區耕地生產潛力評價因子層次結構

表1 涼州區耕地生產潛力評價因子權重

2.2.3 評價因子隸屬度的確定 對于評價指標體系中概念性指標隸屬度的確定不需要建立隸屬函數，依據這些指標對耕地生產潛力的影響直接評分確定隸屬度。武威市涼州區概念性指標包括灌溉模數、灌溉保證率、熟化層厚度、質地構型、障礙層類型和地貌類型，采用特爾斐法，直接對評價單元進行模糊評價確定隸屬度。對其余5個數值型指標采用特爾斐專家評估法，建立評價指標實際值和代表生產力水平隸屬度（0～1值）間的隸屬函數關系，通過這種函數關系計算其隸屬度（表2）。

2.3 綜合指數的計算

耕地資源管理信息系統首先用加法模型計算得到每個管理單元的生產潛力評價得分IFI，然后提供了等距分級法和累計積曲線分級法來進行耕地生產潛力的劃分。耕地生產潛力評價指數關系式為：IFI=b1X1+b2X2+b3X3…+bnXn

表2 涼州區耕地生產潛力數值性評價因子隸屬函數模型

圖2 涼州區耕地生產潛力等級

式中，IFI為耕地生產潛力指數；Xi為耕地自然屬性即參評因素；bi為該參評因素對耕地生產潛力的貢獻率，可采用層析分析法或專家評估法求得。通過模糊評價每一個評價單元，求得每個評價單元的耕地生產潛力綜合指標值，并依據綜合值確定了涼州區耕地生產潛力等級及其面積。

3 結果與分析

經分析，涼州區耕地生產潛力評價的綜合指數分別是0.721、0.596、0.470、0.320，劃分為5個潛力區域，其對應的潛力等級面積分別是：一級潛力耕地面積12510hm2，二級潛力耕地面積30300hm2，三級潛力耕地面積34560 hm2，四級潛力耕地面積12100 hm2，五級潛力耕地面積7860 hm2（表3）。

表3 涼州區耕地生產潛力等級綜合指數

采用地理信息系統數字制圖技術生成涼州區耕地生產潛力等級圖（圖2），可直觀地反映各潛力區域的分布和面積，便于指導合理利用耕地及作物生產。

4 小結與討論

1） 涼州區耕地生產潛力評價的綜合指數分別是0.721、0.596、0.470、0.320，其對應的潛力等級面積分別是一級潛力耕地面積12510 hm2，二級潛力耕地面積30300 hm2，三級潛力耕地面積34560 hm2，四級潛力耕地面積12100 hm2，五級潛力耕地面積7860 hm2。

2）在涼州區，一到五級耕地均有分布，且各等級耕地地力存在顯著差異。不同地力等級的耕地限制因素不一樣，實踐中應該根據各自的優勢和劣勢，因地制宜采取具有針對性的措施，保證耕地資源的可持續利用。

［1］陳明榮.秦嶺的氣候與農業［M］.西安：陜西人民出版社，1983.

［2］傅伯杰，陳利頂，馬 誠.土地可持續利用評價的指標體系與方法［J］.自然資源學報，1997，12（2）：112-118.

［3］ 史明昌，孫保平，孫立達，等.地理信息系統支持下土地評價專家模型的研究［J］.北京林業大學學報，1996，18（4）：50-56.

［4］ 黨安榮，閻守琶，吳宏歧，等.基于GIS的中國土地生產潛力研究［J］.生態學報，2000，20（6）：910-915.

［5］ 張 軍，陳 英，程文仕，等.榆中縣土地利用的景觀格局分析［J］.甘肅農業科技，2008（6）：3-8.