基于模糊數學法的涼州區高原夏菜種植適宜性評價

賈曉娟，韓　梅，袁政祥，王吉彪，蘇　斌，張正鵬，王　祎

（甘肅省武威市涼州區農業技術推廣中心，甘肅　武威　733000）

基于模糊數學法的涼州區高原夏菜種植適宜性評價

賈曉娟，韓梅，袁政祥，王吉彪，蘇斌，張正鵬，王祎

（甘肅省武威市涼州區農業技術推廣中心，甘肅武威733000）

摘要：將地理信息系統軟件與縣域耕地資源管理系統（CLRMIS）相結合，選取8個分區評價因子，構建了用于評價適宜性的層次模型，在CLRMIS中進行適宜性級別劃分、評價結果分析、面積量算及成果圖的輸出。評價結果將涼州區高原夏菜種植區劃分為4個適宜性區域，高度適宜性種植面積占耕地面積的51.51%，適宜性種植面積占23.5%，勉強適宜性種植面積占14.17%，不適宜種植區域面積占11.52%。

關鍵詞：模糊數學法；層次模型分析；高原夏菜；涼州區；地理信息系統

縣域耕地資源管理信息系統（CLRMIS）是用于管理耕地資源信息的工具軟件，系統以縣級區域內的耕地資源為管理對象，以土地利用類型圖和土壤圖疊加形成管理單元，為合理安排作物布局提供決策支持。目前在耕層尺度上對高原夏菜的種植布局規劃研究報道較為罕見，大多報道是基于生產對策和市場對策，如楊永崗、張俊科等研究了甘肅高原夏菜優化栽培模式［1 -2］，才吉安等對蘭州高原夏菜產業發展現狀、問題及前景進行了分析［3］，張桂芬對中國高原夏菜生產銷售及其發展做了對策研究［4］。西北高原夏季日照充足，晝夜溫差大等自然條件，比較適宜種植高原夏菜［5-8］。我們借助涼州區耕地資源管理系統建立過程中積累的大量空間數據和土壤資源屬性信息，應用地理信息系統技術和方法，對涼州區高原夏菜種植適宜性區域做出分區評價研究，旨在科學的確定種植區域，提高種植水平。

1　數據與方法

1.1研究區概況

涼州區位于武威市中部，轄19鎮18鄉，448個行政村，總面積5 081 km2，總人口102.2萬人，是甘肅省人口最多的縣級行政區。涼州地勢西南高而東北低，平均海拔1 632 m，氣候屬冷溫帶干旱區，是典型的大陸性氣候，日照充足，溫差大，無霜期156 d，自然資源比較豐富。境內的祁連山北坡有水源林和天然草場8萬hm2。有西營、金塔、雜木、黃羊河等四條內陸河，均發源于祁連山，年徑流量8億～9億m3。地下水儲量近6億m3。

1.2數據資料

研究數據來源于涼州區耕地資源管理信息系統，數據和文本資料主要有：第二次土壤普查成果資料，區劃統計資料，田間記載及化驗結果資料，各鄉鎮、村近3 a種植面積、糧食單產、總產統計資料，歷年土壤測試資料，測土配方施肥土壤采樣點所有化驗數據及GPS定位數據、農村及農業生產基本情況資料、土壤類型代碼表、行政區劃代碼表等。圖件資料主要有地形圖、土壤圖、耕地地力調查點位圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖、地貌類型分區圖。

1.3研究方法

綜合考慮影響涼州區高原夏菜種植的特點，結合實際情況，依據針對性、主導性、穩定性、可操作性等選取原則，運用專家經驗法，最終選取了8個評價指標作為高原夏菜種植適宜性分區評價的因子，即海拔、有機質、有效磷、速效鉀、耕層厚度、灌溉模數、pH、障礙層厚度。依據8項指標要素間的關系，構造層次結構評價指標體系見表1。

表1　涼州區高原夏菜評價指標體系

圖1　函數隸屬度模型建立過程示意

在縣域耕地資源管理系統中，運行層次分析模型編輯菜單，系統根據所構建的判別矩陣，首先獲得各判別矩陣的權重值，然后計算同一層次所有因素對于總目標相對排序權值，即進行層次總排序，最終得到高原夏菜適宜性評價因子的權重值。參評因子賦值采用隸屬函數模型，根據模糊數學的理論，用特爾斐法對一組實測值評估出相應的一組隸屬度，通過擬合建立函數關系見表2，其過程見圖1，最終求得高原夏菜各個評價因子隸屬函數見表3。

1.4適宜性分級與制圖方法

計算適宜性區域綜合指數的方法很多，通常有加法模型、乘法模型等，本研究采用加法模型計算涼州區高原夏菜適宜性的綜合指數。加法模型是將所有參評因素的單因素評價指數相加得到適宜性區域綜合指數，其函數關系如下式，

式中IFI為適宜性區域綜合指數，Fi為第i個因素評語（隸屬度）；Ci為第個因素的組合權重，即為該參評因素對耕地地力的貢獻率，采用層析分析法結合專家評估法求得。

在ArcGIS軟件制圖模塊中，進行高原夏菜適宜性分區專題圖的制作。具體步驟表達如下。

2　結果與分析

表2　常用隸屬函數

表3　隸屬函數

由10位研究區域的農藝師通過特爾斐法按照準層次結構的相對性原則，對于各個層次結構給出確定的數量化評估。5個判斷矩陣的系統計算結果為CI=9.99995000050546E-06；RI=0；CR=CI/RI= 0.00000000＜0.1；偏離一致性CI與平均隨機一致性指標RI比值小于0.1，說明判斷矩陣具有滿意的一致性，表明一致性檢驗通過。運行層次分析模型編輯菜單，系統根據所構建的判別矩陣，首先獲得各判別矩陣的權重值，然后計算同一層次所有因素對于總目標相對排序權值，即進行層次總排序，最終所得到的組合權重即為各適宜性評價因子的權重值。權重比例見表4。

表4　評價因子權重

通過建立的涼州區高原夏菜種植適宜性評價的層次分析模型和隸屬函數模型，關聯涼州區耕地資源管理單元的屬性數據，采用累積曲線分級法對涼州區區域內所有耕地進行高原夏菜種植適宜性評價。在劃分等級過程中，充分考慮農業生產情況，結合高級農藝師的建議，確定將涼州區高原夏菜適宜性評價定為四個等級，其高度適宜區的IFI值區間為0.782 1以上，適宜區的IFI值區間為（0.758 2～0.782 1），勉強適宜區的IFI值為（0.623 5～0.758 2），不適宜區的IFI值為（0.623 5以下）。四個部分所占的評價單元個數依次為602 2、255 9、221 6、174 6。

高度適宜性種植面積占耕地面積的51.51%，主要為西營、四壩、九墩、永昌、雙城、大柳、發放、松樹、高壩、韓佐等鄉鎮；適宜性種植面積占耕地面積23.50%，主要為康寧、新華、古城、河東、清水、下雙、武南等鄉鎮；勉強適宜性種植面積占耕地面積14.17%，主要為豐樂、永豐、金山、長城、謝河等鄉鎮；不適宜種植區域面積占耕地面積11.52%，主要為張義、九墩灘指揮部、鄧馬營生態建設指揮部等區域；采用地理信息系統數字制圖技術生成的涼州區高原夏菜種植適宜性分區見圖2。

圖2　涼州區高原夏菜種植適宜性分區

3　小結與討論

利用地理信息系統軟件與縣域耕地資源管理系統（CLRMIS）相結合，對涼州區高原夏菜種植的適宜性進行了評價，結果表明，高度適宜性種植面積占耕地面積的51.51%，適宜性種植面積占耕地面積23.50%，勉強適宜性種植面積占耕地面積14.17%，不適宜種植區域面積占耕地面積11.52%。評價結果分布圖可直觀地反映各個適宜性區域的分布和面積，便于指導合理利用耕地及高效種植蔬菜。

參考文獻：

［1］楊永崗，張化生，李亞麗，等.甘肅高原夏菜優化栽培模式［J］.中國蔬菜. 2009（1）：18-20.

［2］張俊科，李正信，晉小軍.蘭州市高原夏菜生產優勢分析及發展建議［J］.農業科技與信息，2007（12）：33-35.

［3］才吉安，柴銀軍，宋海慧，等.蘭州高原夏菜產業發展現狀、問題及前景分析［J］.中國農業信息，2010 （4）：37-40.

［4］張桂芬.中國高原夏菜生產銷售及其發展對策［J］.世界農業，2006（3）：1-3.

［5］李亞莉，楊永崗，張化生.美洲斑潛蠅對高原夏菜寄主的選擇性［J］.中國蔬菜，2010（8）：65-69.

［6］馮毓琴，李國鋒，李梅.蘭州高原夏菜產業現狀與發展思路［J］.中國蔬菜，2009（11）：9-12.

［7］王祎，蔡立群，張興嘉，等.清水縣耕層土壤主要養分空間分布與變異研究［J］.甘肅農業大學學報，2012，47（5）：121-128.

［8］袁政祥，王祎.基于GIS的涼州區耕層土壤養分時空變化研究［J］.甘肅農業科技，2013（4）：28-30.

（本文責編：楊杰）

Suitability Evaluation of Plateau Summer Vegetables in Liangzhou District Based on Fuzzy Mathematics Method

JIAXiaojuan，HANMei，YUANZhengxiang，WANGJibiao，SUBing，ZHANGZhengpeng，WANGYi
（Liangzhou District Agricultural Technology Promotion Center，Wuwei Gansu 733000，China）

Abstract：In this study，the geographic information system software（CLRMIS）with county cultivated land resources management system，the combination of considering influence plateau summer vegetable grown in liangzhou district，selected the eight evaluation factors，constructs the hierarchical model for evaluation of suitability，hierarchies in CLRMIS suitability，the evaluation results analysis，the area measurement and drawing output. The result shows that the liangzhou district plateau summer vegetables planting area is divided into four suitable areas，high suitability planting area accounts for 51.51% of arable land suitability planting area account for 23.5% of the arable land，barely planting area account for 14.17% of the arable land suitability，not suitable planting area account for 11.52% of the arable land.

Key words：Fuzzy mathematics method；The hierarchical model analysis；Plateau summer vegetable；Liangzhou district；Geographic information system

通訊作者：王祎（1986—），男，甘肅會寧人，農藝師，主要從事農業技術推廣工作。E-mail：wangyi860518@qq.com

作者簡介：賈曉娟（1981—），女，甘肅武威人，助理農藝師，主要從事農業技術推廣工作。聯系電話：（0）13884599545。E-mail：njzxjxj@163.com

收稿日期：2015-04-09

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2015.09.005

中圖分類號：O159；S63

文獻標識碼：A

文章編號：1001-1463（2015）09-0012-04