基于GIS的新巴爾虎左旗耕地地力評(píng)價(jià)

王璐 殷小慧

摘要：應(yīng)用GIS技術(shù)，結(jié)合層次分析法和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法等現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，對(duì)新巴爾虎左旗耕地地力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，研究影響該區(qū)域耕地地力的主要指標(biāo)。結(jié)果表明，影響該區(qū)域耕地地力的主要指標(biāo)順序依次為：有機(jī)質(zhì)、地形部位、有效磷、田面坡度、速效鉀、年降水量、水溶態(tài)硼、有效土層厚度、耕層質(zhì)地、有效硫、潛水埋深、成土母質(zhì)。新巴爾虎左旗耕地地力分為5個(gè)等級(jí)，一、二、三等地所占比例較大，分別為24.97%、34.50%和22.95%；四、五等地所占比例較小，分別為7.39%和10.19%。研究結(jié)果為耕地資源的科學(xué)管理及可持續(xù)利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：GIS；耕地地力評(píng)價(jià)；層次分析；模糊數(shù)學(xué)；新巴爾虎左旗

1 研究區(qū)域情況與條件

1.1 研究區(qū)域基本情況

新巴爾虎左旗地處大興安嶺北麓，地理坐標(biāo)為北緯47°10′-49°47′，東經(jīng)117°33′-120°20′，是以畜牧業(yè)生產(chǎn)為主的地區(qū)，耕地面積27044.66 hm2，人工牧草地24293.42 hm2，主要分布在東南部的烏布爾寶力格蘇木和罕達(dá)蓋蘇木。耕種土壤主要為黑鈣土和草甸土。全旗有32個(gè)家庭農(nóng)場(chǎng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)是機(jī)械化程度高、經(jīng)營適度規(guī)模化。

1.2 研究條件

屬性數(shù)據(jù)庫的建立應(yīng)用ArcGIS 9.3及Microsoft Visual FoxPro 6.0數(shù)據(jù)庫軟件，空間數(shù)據(jù)庫的建立應(yīng)用ArcGIS 9.3軟件，其結(jié)果調(diào)入縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中進(jìn)行顯示和管理。評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)模型建立與層次分析應(yīng)用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)V4.0進(jìn)行分析。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)單元的確定

利用ArcGIS 9.3軟件對(duì)1：5萬土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、地形圖和行政區(qū)劃圖進(jìn)行疊加，生成3320個(gè)基本評(píng)價(jià)單元。評(píng)價(jià)單元空間界限及行政隸屬關(guān)系明確，有準(zhǔn)確的面積，地貌類型及土壤類型一致，利用方式及耕作方法相同，便于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，亦可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)布局規(guī)劃等農(nóng)業(yè)決策。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

以選取的指標(biāo)對(duì)耕地生產(chǎn)力有較大的影響、在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的變異較大、在時(shí)間序列上具有相對(duì)的穩(wěn)定性、與當(dāng)前生產(chǎn)密切相關(guān)等為原則[1]，聘請(qǐng)10位有關(guān)專家在全國耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架中采用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法進(jìn)行選取。確定剖面性狀（成土母質(zhì)、耕層質(zhì)地、有效土層）、立地條件（潛水埋深、年降水量、田面坡度、地形部位）、理化性狀（有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、水溶態(tài)硼、有效硫）3個(gè)項(xiàng)目的12個(gè)因素作為新巴爾虎左旗耕地地力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3 數(shù)據(jù)庫的建立

有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、水溶態(tài)硼、有效硫指標(biāo)的獲取，是以測(cè)土配方施肥項(xiàng)目中用GPS精確定位采集的1133個(gè)耕層農(nóng)化樣，按照常規(guī)方法進(jìn)行化驗(yàn)分析[2]，利用ArcGIS中的Kriging插值方法進(jìn)行空間插值。

有效土層厚度、成土母質(zhì)、耕層質(zhì)地、潛水埋深是根據(jù)土壤類型和地貌類型直接給評(píng)價(jià)單元賦值。

坡度、年降水量、地形部位是利用矢量化的坡度圖、全旗降雨量等值線圖和地形圖與評(píng)價(jià)單元圖疊加，為每個(gè)評(píng)價(jià)單元賦值。

2.4 單因素評(píng)價(jià)

2.4.1 概念型指標(biāo)評(píng)價(jià)。概念型指標(biāo)評(píng)價(jià)采用專家經(jīng)驗(yàn)法，直接對(duì)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)確定隸屬度（表1）。

2.5 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

采用層次分析法確定每個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)耕地地力貢獻(xiàn)的大小。依據(jù)12項(xiàng)指標(biāo)要素間的關(guān)系，構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)圖，比較同一層次各因素對(duì)上層次的相對(duì)重要性，給出數(shù)字化的評(píng)估，形成判斷矩陣，計(jì)算層次分析結(jié)果（表3）。

2.6 耕地地力綜合指數(shù)計(jì)算與分級(jí)

利用累加模型計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)（Integrated Fertility Index， IFI），對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖斑的綜合指數(shù)計(jì)算方法是：

IFI=∑Fi×Ci（I=1，2，3，…，n）

式中，IFI代表耕地地力綜合指數(shù)，F(xiàn)i為第i個(gè)因素的隸屬度，Ci為第i個(gè)因素的組合權(quán)重。

根據(jù)綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果，采用累積曲線分級(jí)法，將新巴爾虎左旗耕地地力劃分為5級(jí)（表4）。

3 結(jié)果與分析

3.1 地力等級(jí)基本情況

新巴爾虎左旗耕地和人工牧草地共分為5個(gè)等級(jí)，一、二、三等地所占比例較大，分別為24.97%、34.50%和22.95%，占耕地和人工牧草地總面積的82.42%。四、五等地所占比例較小，分別為7.39%和10.19%。

3.2 地力等級(jí)屬性分析及改良對(duì)策

一、二等地集中分布在地勢(shì)較平坦的丘崗坡麓和河谷階地上，坡度在2°-6°之間的面積占72.84%；土壤類型以黑鈣土、暗色草甸土為主，分別占一、二等地總面積的80.34%和19.16%；成土母質(zhì)為殘坡積物和洪沖積物；耕層質(zhì)地以中壤為主；有效土層>80 cm，無明顯障礙層；耕層土壤主要養(yǎng)分含量較高，土壤理化性狀良好，可耕性強(qiáng)；小麥產(chǎn)量水平一般在4500-6000 kg/hm2。通過農(nóng)田基本建設(shè)，實(shí)現(xiàn)田、林、路配套，對(duì)于坡度大于2°的坡耕地，在建設(shè)等高田的基礎(chǔ)上，發(fā)展節(jié)水灌溉，逐步建成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田。

三等地主要分布在丘崗坡麓和河谷階地，少數(shù)分布在2°-15°的丘崗坡面；土壤類型以黑鈣土為主，占三等地總面積的88.93%；89.36%的成土母質(zhì)為殘坡積物；耕層質(zhì)地以中壤為主，有少部分輕壤和砂壤；有效土層>80 cm，無明顯障礙層；土壤主要養(yǎng)分含量低于一、二等地；小麥產(chǎn)量水平一般在3000-4500 kg/hm2。在農(nóng)田基本建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過種植綠肥、增施有機(jī)肥和秸稈還田等，提高土壤的保水保肥能力，逐步建成旱作穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田。

四、五等地主要分布在丘崗坡面和丘崗頂部，坡度較大；有效土層薄，<40 cm的面積占四、五等級(jí)總面積的62.36%；土壤類型以風(fēng)沙土和暗色草甸土為主；質(zhì)地主要是砂壤；養(yǎng)分含量低；小麥產(chǎn)量水平一般在1500-3000 kg/hm2。這部分土壤本來質(zhì)量就差，開墾后加劇了水土流失，耕地地力嚴(yán)重下降，已不適宜耕種。四、五等級(jí)地應(yīng)有計(jì)劃的逐步退耕還林還草，并以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行生態(tài)綜合治理，恢復(fù)自然植被。

4 結(jié)論與討論

應(yīng)用GIS技術(shù)，結(jié)合層次分析法和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法等現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)新巴爾虎左旗耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果表明，理化性狀、立地條件和剖面性狀是影響該區(qū)域耕地地力最主要的因素，其重要程度依次為：有機(jī)質(zhì)、地形部位、有效磷、田面坡度、速效鉀、年降水量、水溶態(tài)硼、有效土層厚度、耕層質(zhì)地、有效硫、潛水埋深、成土母質(zhì)。

新巴爾虎左旗耕地地力分為5個(gè)等級(jí)，一、二、三等地所占比例較大，四、五等地所占比例較小。

依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及屬性分析，建議將一、二、三等地列為基本農(nóng)田加以保護(hù)，大力推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，增施有機(jī)肥，做到用養(yǎng)結(jié)合；四、五等級(jí)地應(yīng)有計(jì)劃的逐步退耕還林還草，恢復(fù)自然植被。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔增團(tuán)，郭世乾. 基于GIS的河西走廊灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)研究—以甘肅省肅州區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)為例[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33（1）56-61.

[2] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.