基于GIS的淄博市淄川區耕地地力評價

摘 要：在GIS的支持下，采用土壤圖和土地利用現狀圖疊置的方法劃分評價單元，系統聚類與Delphi法相結合篩選參評因素，層次分析法（AHP）確定其權重，模糊評判法確定耕地地力等級等方法，進行淄川區耕地地力評價。結果表明，淄川區現有耕地28 114.13 hm2，共劃分為六級，一至六級分別占耕地總面積的10.29%、12.76%、27.29%、24.51%、9.89%、15.26%，針對不同等級耕地的屬性特征進行了描述性分析，指出了淄川區耕地利用中存在的主要問題，并提出了一些合理利用和改良的建議。

關鍵詞：GIS；耕地地力；層次分析；模糊評價

中圖分類號：S158 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）11-0087-04

耕地是農業生產和農業可持續發展的重要基礎，對農業生產的發展、人們物質水平的提高、乃至整個國民經濟的發展都有著十分重要的作用。現在距第二次土壤普查已近30年，農村經營體制、耕作制度、作物品種、種植結構、產量水平、肥料和農藥的使用均發生了巨大的變化，有必要對耕地地力進行全面調查，利用現代先進的耕地地力評價理論和方法（如 GIS 技術和模糊數學、層次分析等），對我國耕地進行重新的評價和認識， 建立起適合本地實際的耕地地力評價指標體系。為此， 2007年根據農業部的統一部署， 淄博市淄川區開展了耕地地力調查與質量評價。

淄川區地處北緯36°22′40″～36°45′24″，東經117°41′45″～118°14′30″，位于泰沂山系北緣，淄博市楔狀盆地的中部。南與沂源縣、博山區為鄰，東與臨朐縣、青州市、臨淄區連接，北接張店區，西與周村區、章丘市接壤。南北長48 km，東西寬42 km，總面積999.065 km2。淄川區屬暖溫帶季風區半干旱大陸性氣候。春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽多旱，冬季漫長干冷，四季分明，光熱資源比較豐富，降雨量年際變化顯著，年內分布不均，干濕交替明顯。栽培作物以糧食作物為主，主要有小麥、玉米，其次是地瓜、高粱、谷子、大豆等。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

1.1.1 野外調查資料 按野外調查點獲取，主要包括地形地貌、土壤母質、水文、土層厚度、表層質地、耕地利用現狀、灌排條件、作物長勢產量、管理措施水平等。

1.1.2 室內化驗分析資料 包括有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等大量養分含量；交換性鈣、鎂等中量養分含量；有效鋅、硼、鉬等微量養分含量。

1.1.3 基礎及專題圖件資料 包括1∶5萬的地形圖、行政區劃圖、土地利用現狀圖、道路交通圖、居民點分布圖、地貌圖、土壤圖、水系分布圖等。圖件資料采用地理信息系統軟件ArcGIS9.2進行數字化、圖形編輯、圖幅誤差校正、拓撲查錯等處理。

1.2 研究方法

1.2.1 確定評價單元 采用土壤圖、土地利用現狀圖的疊置劃分法，相同土壤單元及土地利用現狀類型的地塊組成一個評價單元，即“土地利用現狀類型-土壤類型”的格式。同一評價單元內的土壤類型相同，利用方式相同，交通、水利、經營管理方式等基本一致。

1.2.2 參評因素的選取 參評因素是指參與評定耕地地力等級的耕地的諸屬性。影響耕地地力的因素很多，根據淄川區的區域特點遵循主導因素原則、差異性原則、穩定性原則、敏感性原則，采用定量和定性方法結合，最后確定灌溉保證率、坡度、地形地貌、耕層質地、剖面構型、障礙層狀況、土層厚度、有機質、速效鉀、有效磷、有效鋅、水溶態硼作為耕地地力評價的參評指標。

1.2.3 參評因素權重的確定 在耕地地力評價中，需要根據各參評因素對耕地地力的貢獻確定權重。確定權重的方法很多，本評價中采用層次分析法（AHP）來確定各參評因素的權重。

1.2.4 參評因素隸屬函數的建立 用Delphi法根據一組分布均勻的實測值評估出對應的一組隸屬度，然后在計算機中繪制這兩組數值的散點圖，再根據散點圖進行曲線模擬，尋求參評因素實際值與隸屬度關系方程從而建立起隸屬函數。

1.2.5 耕地地力等級的確定 用指數和法來確定耕地的綜合指數，公式為：

計算耕地地力綜合指數之后，在耕地資源管理系統中選擇累積曲線分級法進行評價，根據曲線斜率的突變點（拐點）來確定等級的數目和劃分綜合指數的臨界點。

2 結果與分析

2.1 評價單元

通過土壤圖、土地利用現狀圖的疊置和檢索，將淄川區耕地地力劃分為2 986個評價單元。

2.2 參評因素的權重

采用層次分析法（AHP）最后計算得到各參評因素的權重，如表1所示。

表1 各參評因素的權重

2.3 參評因素的隸屬函數

通過模擬共得到直線型、戒上型兩種類型的隸屬函數，其中有機質、有效磷、速效鉀等屬于戒上型隸屬函數，地貌類型、質地等描述性的因素屬于直線型隸屬函數，各參評因素類型及其隸屬函數如表2所示。

表2 各參評因素類型及其隸屬函數

2.4 淄川區的耕地地力分析

2.4.1 一級地 IFI>0.81，耕地面積2 891.02 hm2，占全區耕地總面積的10.29%。土壤類型以褐土、潮褐土為主，土壤表層質地為輕壤和中壤。農田水利設施較為完善，灌排條件好，土壤養分豐富，是淄川區的高產耕地。但是與其他產糧大縣相比，產量水平仍較低，主要因為該地區經濟較發達，農戶不以農業為主，農業人力、物力投入比例明顯低于二、三產業投入；土壤肥力與高產高效農業的需求還有很大差距，農戶施肥種類單一，缺乏針對性，長期以施用磷酸二銨和尿素為主，造成土壤鉀素缺乏，成為作物高產的限制因素。

2.4.2 二級地 IFI為0.69～0.81，耕地面積為3 586.70 hm2，占全區耕地總面積的12.76%。土壤類型以褐土、潮褐土、褐土性土為主，兼有少量淋溶褐土，土壤表層質地為輕壤和中壤。農田水利設施缺乏，灌排條件一般，土壤養分含量均比較豐富，處于中等偏上水平。存在的主要問題是：部分地區耕層中存在夾砂等障礙性層次；灌溉水平一般，大量的無灌溉區，有季節性干旱，有潛在侵蝕威脅。

2.4.3 三級地 IFI為0.61～0.69，耕地面積7 672.35 hm2，占全區耕地總面積的27.29%，是全區耕地面積中所占比例最大的一個等級。土壤類型以褐土、潮褐土為主，兼有少量淋溶褐土、褐土性土，土壤表層質地為輕壤和中壤。極少數地區的灌溉保證率達到50%左右，大量的無灌溉區，土壤養分含量比較理想，多處于中等或豐富水平。該級地是平原向山區過渡的等級類型，各種屬性介于二者之間，坡度較大，耕地大平小不平，地塊微有傾斜，有水土流失現象，受干旱威脅，地下水源缺乏，灌溉水平極差，耕地養分存在不平衡現象，其中速效鉀含量水平較低，有待提高。

2.4.4 四級地 IFI為0.53～0.61，耕地面積6 892.17 hm2，占全區耕地總面積的24.51%。土壤類型以褐土、褐土性土為主，兼有少量淋溶褐土，土壤表層質地主要是輕壤和中壤，少量砂壤。灌溉水平極低，基本無灌溉區，土壤養分含量略低，養分比例失調，對作物生長不利。該級地土層淺薄，土壤質地、結構性差，存在明顯的障礙性層次，礫石較多，漏肥漏水，坡度大，有水土流失現象，阻礙作物的正常發育。

2.4.5 五級地 IFI為0.47～0.53，耕地面積2 781.27 hm2 ，占全區耕地總面積的9.89%。土壤類型以褐土性土為主，含有少量褐土，土壤表層質地以中壤為主，少量輕壤和砂壤。該級地的土層厚度很薄，耕層中存在明顯的障礙性層次，礫石較多，阻礙作物的正常生長發育；坡度大，水土流失嚴重，灌溉水平極低，土體干旱，漏肥漏水，不抗旱耐澇，養分含量偏低，對作物生長不利。

2.4.6 六級地 IFI<0.47，耕地面積4 290.64 hm2 ，占全區耕地總面積的15.26%。土壤類型主要為褐土性土，兼有少量褐土，土壤表層質地以中壤為主，少量砂壤和砂土。該級地的土層厚度極薄，耕層中存在明顯的障礙性層次，礫石較多，阻礙作物的正常生長發育；坡度很大，水土流失嚴重，不利于土壤的保水保肥；養分含量偏低，對作物生長不利；整個地區沒有人工灌溉，灌溉水平極低。

3 利用對策

一是農業部門應結合科技入戶、測土配方施肥等工程，加大宣傳力度，加強指導，促進農戶轉變觀念，提高認識，加大農業投入，提升農業綜合生產能力。

二是大力推廣測土配方施肥技術，增施有機肥料，實行秸稈直接還田或過腹還田，提倡施用含鉀元素的多元復合肥，增加土壤中鉀的含量，維持土壤中磷、氮元素的含量，適量補施微肥，實施平衡施肥，不斷培肥地力，提高耕地質量。

三是采取深耕等措施，破除犁底層，加深活土層，改良土壤質地和構型，增強土壤保水保肥能力，改善土壤物理性狀。

四是通過農業綜合開發等項目加大對農田水利設施的投入，加強農田水利設施建設，改善灌溉條件，提高灌溉保證率。

五是調整種植業結構，五、六級地主要分布在山丘地區的傾斜地和山坡上，耕層中存在夾砂等障礙性層次，地形坡度較大，不宜大面積開發整理成耕地，應根據實際情況退耕還林，發展林果業，種植桃、山楂、柿子等果品。

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