基于GIS的貴池區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)

摘 要：在GIS支持下，應(yīng)用第二次土壤普查和測(cè)土配方施肥資料及成果，利用池州市貴池區(qū)土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖疊加劃分法確定評(píng)價(jià)單元296個(gè)；采用層次分析法研究選取了土壤養(yǎng)分、立地條件、理化性狀、土壤管理、剖面性狀5大類共16個(gè)參評(píng)因子，并運(yùn)用綜合指數(shù)法對(duì)貴池區(qū)全區(qū)耕地進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：全區(qū)46 734.4hm2耕地可分為6級(jí)，其中一級(jí)地4 194.9hm2，二級(jí)地12 980.3 hm2，三級(jí)地15 795.5hm2，四級(jí)地6 808.1hm2，五級(jí)地4 128.8hm2，六級(jí)地2 826.8hm2，分別占耕地總面積的9.0%、27.8%、33.86%、14.6%、8.8%和6.0%。

關(guān)鍵詞：GIS；耕地地力評(píng)價(jià)；層次分析法；綜合指數(shù)法；池州市貴池區(qū)

中圖分類號(hào) S158 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）18-74-04

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，耕地質(zhì)量的好壞直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。開展耕地地力評(píng)價(jià)工作對(duì)于摸清耕地資源狀況，加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)，提高耕地利用效率，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 池州市貴池區(qū)位于安徽省西南部，長(zhǎng)江中下游南岸，地處北緯30°15′～30°48′、東經(jīng)117°06′～117°50′，年均溫16.1℃，無霜期220～240d，年降水量為1 400～1 700mm。境內(nèi)南高北低，地形復(fù)雜，南部中低山區(qū)、中部丘陵崗地、北部沿江洲圩區(qū)。全區(qū)南北長(zhǎng)約52.8km，東西寬約80.5km，總面積2 516km2，轄9個(gè)鎮(zhèn)、11個(gè)街道辦事處，158個(gè)行政村，總?cè)丝?4.4萬，其中農(nóng)業(yè)人口50.8萬人。根據(jù)1986年全國(guó)土地普查結(jié)果，全區(qū)耕地面積為4.19萬hm2，其中水田2.8萬hm2，占耕地66.88%，旱地1.39萬hm2，占耕地33.12%。全區(qū)有紅壤、黃棕壤、潮土、草甸土、紫色土、石灰土及水稻土7個(gè)土類，42個(gè)土屬、66個(gè)土種。主產(chǎn)水稻、棉花、油菜三大作物。

1.2 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源

1.2.1 野外調(diào)查資料 按野外調(diào)查點(diǎn)獲取，主要包括地形地貌、成土母質(zhì)、水文、土層厚度、表層質(zhì)地、耕地利用現(xiàn)狀、灌排條件、作物產(chǎn)量水平、管理措施水平等。

1.2.2 室內(nèi)化驗(yàn)分析資料 包括全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀等大量元素養(yǎng)分含量，交換性鈣、交換性鎂、有效硫、有效硅中量元素養(yǎng)分含量，有效銅、鋅、鐵、錳、硼等微量元素養(yǎng)分含量，以及pH、有機(jī)質(zhì)含量等。

1.2.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料 以行政區(qū)劃為基本單位的人口，土地面積，糧油、蔬菜、果茶面積以及各類投入產(chǎn)出等社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.2.4 基礎(chǔ)圖件資料 市國(guó)土局、區(qū)水務(wù)局、區(qū)民政局等單位收集了土地利用現(xiàn)狀圖、水利工程圖、1∶5萬行政區(qū)劃圖、貴池區(qū)土壤圖等。

1.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理 對(duì)第二次土壤普查的歷史數(shù)據(jù)，測(cè)土配方施肥產(chǎn)生的田間試驗(yàn)示范數(shù)據(jù)、田間施肥調(diào)查數(shù)據(jù)、土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)，利用Excel進(jìn)行提取、分類與整理，采用Access建立相應(yīng)的土壤養(yǎng)分庫和土壤庫等一系列屬性數(shù)據(jù)庫。對(duì)土壤圖、行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖等圖件資料，經(jīng)完整性篩選后掃描得到圖像文件，在ArcMap中矢量化、幾何校正、建立拓?fù)潢P(guān)系以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，以shape格式存入空間數(shù)據(jù)庫。

1.4 評(píng)價(jià)單元確定 采用土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖的疊置劃分法，相同土壤單元與土地利用現(xiàn)狀類型的地塊組成一個(gè)評(píng)價(jià)單元，即“土地利用現(xiàn)狀類型—土壤類型”的格式。其中，土壤類型劃分到土種，土地利用現(xiàn)狀類型劃分到三級(jí)利用類型，制圖區(qū)界以基于遙感影像的貴池區(qū)最新土地利用現(xiàn)狀圖為準(zhǔn)。同一評(píng)價(jià)單元內(nèi)的土壤類型相同，利用方式相同，交通、水利、經(jīng)營(yíng)管理方式等基本一致。通過圖件的疊置和對(duì)細(xì)碎圖斑的合并取舍，將全區(qū)耕地劃分為296個(gè)評(píng)價(jià)單元。

1.5 評(píng)價(jià)單元賦值 采取將評(píng)價(jià)單元與各專題圖件疊加采集各參評(píng)因素的信息。具體的做法是：（1）按唯一標(biāo)識(shí)原則確定評(píng)價(jià)單元編號(hào)；（2）在ARCVIEW環(huán)境下生成評(píng)價(jià)信息空間庫和屬性數(shù)據(jù)庫；（3）在ARCMAP環(huán)境下從圖形庫中調(diào)出各化學(xué)性狀評(píng)價(jià)因子的專題圖，與評(píng)價(jià)單元圖進(jìn)行疊加，計(jì)算出各因子的均值；（4）保持評(píng)價(jià)單元幾何形狀不變，在耕地資源管理信息系統(tǒng)中直接對(duì)疊加后形成的圖形的屬性庫進(jìn)行“屬性提取”操作，以評(píng)價(jià)單元為基本統(tǒng)計(jì)單位，按面積加權(quán)平均匯總評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)因子的分值，得到圖形與屬性相連的、以評(píng)價(jià)單元為基本單位的評(píng)價(jià)信息。

1.6 參評(píng)因子選取及其權(quán)重確定 針對(duì)本區(qū)耕地具體情況，從全國(guó)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架中，選取了灌溉保證率、土壤侵蝕程度、地貌類型、耕層厚度、質(zhì)地、剖面構(gòu)型、成土母質(zhì)、容重、pH、CEC、排澇能力、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷、有效鋅、有效硼16項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。參評(píng)因子權(quán)重的確定采用層次分析模型法，經(jīng)層次模型分析貴池區(qū)16項(xiàng)參評(píng)因子有效鋅、有效硼、有效磷、速效鉀、地貌類型、侵蝕程度、成土母質(zhì)、pH、質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)、容重、CEC、灌溉保證率、排澇能力、剖面構(gòu)型、耕層厚度組合權(quán)重分別為0.005 3、0.006 2、0.019 3、0.036 6、0.221 3、0.063 9、0.046 1、0.021 3、0.043 4、0.130 9、0.014 2、0.028 1、0.043 3、0.151 4、0.099 3、0.069 5（見表1）。

1.7 參評(píng)因子隸屬函數(shù)模型 參評(píng)因子賦值采用隸屬函數(shù)模型，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的理論，將參評(píng)因子與耕地生產(chǎn)能力的關(guān)系分為戒上型、戒下型、峰型、直線性和概念型5種類型的隸屬函數(shù)。其中有機(jī)質(zhì)、CEC、有效磷、速效鉀、有效鋅、有效硼、耕層厚度為戒上型，容重為戒下型，pH為峰型，地貌類型、 土壤侵蝕程度、成土母質(zhì)、質(zhì)地、灌溉保證率、排澇能力、剖面構(gòu)型為概念型。全區(qū)各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)與隸屬度，如表2、表3所示。

1.8 計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)（IFI） 用指數(shù)和法來確定耕地的綜合指數(shù)，公式為：IFI=∑Fi×Ci；式中：IFI代表耕地地力綜合指數(shù)；Fi=第i個(gè)因素評(píng)語；Ci=第i個(gè)因素的組合權(quán)重。

在耕地資源管理系統(tǒng)中采用累積曲線分級(jí)法劃分耕地地力等級(jí)，將貴池區(qū)耕地地力劃分為6個(gè)等級(jí)。各等級(jí)耕地地力綜合指數(shù)見表4。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地地力等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)分析 貴池區(qū)耕地總面積為46 734.4 hm2，一、二、三、四、五、六級(jí)地面積分別為4 194.9、12 980.3、15 795.5、6 808.1、4 128.8和2 826.8hm2，分別占全區(qū)耕地總面積的9.0%、27.8%、33.86%、14.6%、8.8%和6.0%（見表5）。

2.2 耕地地力等級(jí)空間分布與主要屬性分析 一級(jí)地主要分布在北部沿江洲圩平原區(qū)，主要集中在梅龍、阮橋、木閘、高嶺、烏沙等到鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其基本特征為：地形平緩，質(zhì)地中壤，耕層厚度20cm左右，水源充足，灌排暢通，有穩(wěn)定的保證，無障礙因素。土壤容重1.06g/cm3，CEC14.78cmol/kg，有機(jī)質(zhì)平均含量28.92g/kg，全氮2.00g/kg，有效磷14.29mg/kg，速效鉀100.73mg/kg，有效鋅含量豐富，有效硼極缺。

二級(jí)地主要分布在涓橋、殷匯、觀前等沿湖低丘黃紅壤水稻土糧油漁區(qū)。其基本特征為：地貌類型以崗地為主，土壤輕度侵蝕，灌溉與排澇能力一般，耕層厚度16.3cm左右，土壤容重1.24g/cm3，CEC17.43cmol/kg，有機(jī)質(zhì)平均含量28.64g/kg，有效磷13.55mg/kg，速效鉀80.75mg/kg，pH值5.71，有效鋅含量豐富，有效硼極缺。

三級(jí)地主要分布在馬牙、墩上、茅坦、殷匯、牛頭山、江口、高坦以及烏沙、晏塘、阮橋、木閘、高嶺等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分地區(qū)。其基本特征為：地貌類型以丘陵為主，質(zhì)地輕粘，土壤中度侵蝕，灌溉與排澇能力較弱，耕層厚度11.7cm左右，土壤容重1.25g/cm3，CEC13.20cmol/kg，有機(jī)質(zhì)平均含量29.20g/kg，有效磷12.70mg/kg，速效鉀68.09mg/kg，pH值5.49，有效鋅含量豐富，有效硼極缺。

四級(jí)地主要分布在里山、殷匯、茅坦、晏塘等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其基本特征為：地貌類型以丘陵為主，土壤中度侵蝕，灌溉與排澇能力較弱，耕層厚度14.1cm左右，土壤容重1.23g/cm3，CEC13.63cmol/kg，有機(jī)質(zhì)平均含量25.40g/kg，有效磷11.07mg/kg，速效鉀64.68mg/kg，pH值5.42，有效鋅含量中等，有效硼缺。

五級(jí)地主要分布在唐田、牌樓、高坦、梅村、梅街、解放等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其基本特征為：地貌類型以山地為主，土壤中度侵蝕，灌溉與排澇能力較弱，耕層厚度12.67cm左右，土壤容重1.20g/cm3，CEC13.03cmol/kg，有機(jī)質(zhì)平均含量11.33g/kg，有效磷5.88mg/kg，速效鉀40.29mg/kg，pH值4.63，有效鋅含量低，有效硼很低。

六級(jí)地主要集中在棠溪、劉街兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其基本特征為：地貌類型以山地為主，土壤重度侵蝕，灌溉與排澇能力弱，耕層厚度2.95cm左右，有機(jī)質(zhì)平均含量5.51g/kg，有效磷2.87mg/kg，速效鉀16.93mg/kg，pH值3.98，有效鋅、有效硼含量極低。

3 結(jié)論與討論

通過利用和發(fā)揮GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資料的統(tǒng)一規(guī)范管理，提高了工作效率和準(zhǔn)確度，具有明顯優(yōu)勢(shì)。

全區(qū)耕地以二、三級(jí)地為主，面積為28 775.8hm2，占耕地總面積的61.6%。全區(qū)中低產(chǎn)田（三至六級(jí)）面積為29 559.2hm2，占耕地總面積的63.2%。

針對(duì)全區(qū)不同等級(jí)耕地應(yīng)采取有針對(duì)性的耕作措施，因地制宜地維護(hù)好高產(chǎn)田，提高中低產(chǎn)田地力，確保全區(qū)耕地資源的可持續(xù)利用。 （責(zé)編：陶學(xué)軍）