基于GIS的耕地地力評價(jià)

吳樂芹等

摘要利用GIS技術(shù)建立耕地地力評價(jià)信息系統(tǒng)，選取立地條件、理化性狀、養(yǎng)分狀況、土壤管理和剖面性狀等5大地力要素，12個(gè)評價(jià)指標(biāo)，建立耕地地力評價(jià)體系及其模型。以始興縣為研究區(qū)域，運(yùn)用空間分析、層次分析、模糊數(shù)學(xué)和綜合指數(shù)等方法，對耕地地力進(jìn)行綜合評價(jià)，獲取了耕地地力等級面積及其分布信息，經(jīng)實(shí)地調(diào)查分析符合當(dāng)?shù)貙?shí)際，表明該評價(jià)方法切實(shí)可行。

關(guān)鍵詞地理信息系統(tǒng)（GIS）；耕地地力評價(jià)；始興縣

中圖分類號(hào)S127文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）06-01826-04

AbstractThe evaluation information system of farmland productivity was established by using GIS technology including five elements of fertility site conditions， physical and chemical properties， nutrient status， soil management and profile traits， etc. 12 evaluation indexes. Taking Shixing County as the study area， spatial analysis， analytic hierarchy process， fuzzy mathematics and comprehensive index method were used to evaluate the cultivated land fertility. The area of cultivated land fertility and distribution information was obtained， and the results were consistent with local conditions according to field survey and analysis， which indicates that the evaluation method is feasible.

Key wordsGeographic Information Systems（GIS）； Evaluation of farmland productivity； Shixing County

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)和不可代替的生產(chǎn)資料，摸清耕地土壤養(yǎng)分狀況和耕地地力變化的因素及條件，對合理利用耕地資源、指導(dǎo)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、開展科學(xué)施肥、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義[1-2]。耕地地力是指在特定氣候區(qū)域以及地形、地貌、成土母質(zhì)、土壤理化性狀、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及培肥水平等要素綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力，由立地條件、土壤條件、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件及培肥水平等因素影響并決定[3]。

始興縣是2009年國家測土配方施肥補(bǔ)貼項(xiàng)目縣，全國第二次土壤普查的20多年以來，該縣農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、耕地利用方式、土壤養(yǎng)分情況都發(fā)生了很大改變，耕地資源在數(shù)量和質(zhì)量上也有顯著變化。因此，開展新一輪的耕地地力評價(jià)，摸清耕地?cái)?shù)量和影響土壤質(zhì)量變化的因素和條件，可更好地進(jìn)行耕地生產(chǎn)能力保護(hù)，開展耕地土壤的科學(xué)改良和合理利用工作[4]。

1研究區(qū)概況

始興縣位于廣東省北部，韶關(guān)市東部，地處113°52′29″～114°24′35″E、24°31′10″～25°08′53″ N。東與江西省全南縣交界，南與翁源縣毗鄰，西與曲江區(qū)交界，北與南雄市接壤。全縣總面積2 149 km2，其中耕地面積21 075 hm2，下轄九鎮(zhèn)一鄉(xiāng)、112個(gè)村民居委會(huì)，14個(gè)居民委員會(huì)。

始興縣內(nèi)四面環(huán)山，中間是平原盆地。盆地四周，層巒聳翠，海拔在400 m以上，坡度為15～30°。縣中部屬平原地區(qū)，縣西部屬半山區(qū)，縣東南部屬山區(qū)，縣東北部屬丘陵地區(qū)。全年熱量充足，冷暖交替明顯，年平均溫度19.6 ℃，年平均日照1 582.7 h；年無霜期298 d，年降雨量1 468 mm。土壤類型主要有黃壤、紅壤、石灰土、水稻土、紫色土、潮土6個(gè)土類，包括10個(gè)亞類、31個(gè)土屬、59個(gè)土種。

2數(shù)據(jù)資料

2.1圖件資料包括1∶5萬行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)圖，1∶1萬地形圖。

2.2屬性數(shù)據(jù)資料調(diào)查采樣點(diǎn)分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)表（包括采樣點(diǎn)坐標(biāo)、基本情況）、始興縣第二次土壤普查資料、土壤肥力監(jiān)測點(diǎn)資料、農(nóng)村及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)情況資料、《廣東農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣東土壤》等。

3評價(jià)方法與過程

通過3S技術(shù)建立GIS支持下的耕地基礎(chǔ)信息系統(tǒng)，對收集的資料進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，并綜合應(yīng)用相關(guān)分析、因子分析、模糊評價(jià)、層次分析等數(shù)學(xué)原理，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)并用計(jì)算機(jī)擬合和插值分析等方法來構(gòu)建一種定性與定量相結(jié)合的耕地生產(chǎn)潛力評價(jià)方法[1]。

3.1確定評價(jià)單元

將對土壤圖、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)圖及土地利用現(xiàn)狀圖3者疊加，產(chǎn)生的圖塊作為耕地地力等級評價(jià)底圖，形成的圖斑作為調(diào)查評價(jià)單元。每個(gè)單元空間界線及行政隸屬關(guān)系明確，地貌類型及土壤類型基本一致，利用方式及耕作方式基本相同。

3.2明確評價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重

在全國耕地地力評價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，經(jīng)專家技術(shù)組討論，確立了5大類12個(gè)指標(biāo)作為始興縣的評價(jià)指標(biāo)體系并通過層次分析法計(jì)算各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重[1，5-6]。具體指標(biāo)見表1。

4.2耕地地力等級空間分布

由表5可知，始興縣耕地地力等級中，高產(chǎn)田（包括一級地、二級地）面積2 794.00 hm2，占耕地總面積的13.25%，主要分布在城南鎮(zhèn)、頓崗鎮(zhèn)、沈所鎮(zhèn)、馬市鎮(zhèn)和司前鎮(zhèn)，主要集中在各鎮(zhèn)寬谷沖積平原（垌田區(qū)）、河流沖積平原（沿江兩岸），該地區(qū)地勢平坦、土層深厚，耕層壤質(zhì)、灌溉水源好，土壤保水保肥能力強(qiáng)、通透性良好，是全縣主要的糧食作物區(qū)；中產(chǎn)田（包括三級地、四級地、五級地）面積14 204.73 hm2，占耕地總面積的67.40%；分布在全縣各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要集中在各鎮(zhèn)寬谷沖積或河流沖積平原區(qū)，其中有較大面積分布在寬谷的中上部、低丘陵區(qū)以及河流兩岸壩地，該區(qū)土壤養(yǎng)分含量中等，保肥性能一般，灌溉能力基本滿足生產(chǎn)需要，是農(nóng)業(yè)利用上有某些限制因素的土壤，需要一定的改良措施方能保證作物的產(chǎn)量，對于缺乏某些元素的地塊在耕作過程中增施相應(yīng)的元素，做到合理施肥；低產(chǎn)田（包括六級地、七級地）面積4 076.27 hm2，占耕地總面積的19.35%，主要分布在馬市鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)、羅壩鎮(zhèn)和頓崗鎮(zhèn)，主要集中在低丘坡麓、丘間洼地、河壩地等，該區(qū)土壤質(zhì)量較差，或水源條件不好，或鹽漬化

5結(jié)論

（1）以始興縣為評價(jià)對象，選擇可量化的評價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用模糊評價(jià)、層次分析、空間插值等方法，采用等距法按照綜合指數(shù)分級方案劃分地力等級，減少評價(jià)中的主觀因素，提高評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性。

（2）采用特爾斐法，建立始興縣耕地地力評價(jià)指標(biāo)體系[4]。12個(gè)評價(jià)指標(biāo)可以劃分為立地條件、理化性狀、養(yǎng)分狀況、土壤管理和剖面性狀5大地力要素，達(dá)到了量化要求，這對粵北山區(qū)耕地質(zhì)量建設(shè)的科學(xué)化實(shí)施有著很好的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

（3）利用GIS 等技術(shù)方法，可以快速將野外調(diào)查采樣數(shù)據(jù)導(dǎo)入信息系統(tǒng)中，對分析化驗(yàn)的結(jié)果，通過空間分析、三維分析等方法批量獲取評價(jià)因子的值，將耕地地力等級評價(jià)過程中中空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，快速計(jì)算得出評價(jià)結(jié)果[7]。

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