GIS與綜合因子評價法結合的土地整治中耕地適宜性評價

孔輝

[摘 要] 耕作能力和耕地適宜性是直接衡量土地整治工程實施效益的重要參考指標，因此，對于項目區耕地的適宜性進行定性定量分析至關重要。本文利用層次分析法和德爾菲打分法對項目區適宜性建立評價因子體系，并結合GIS技術，對治溝造地土地整治項目實施后的耕地質量進行適宜性評價。

[關鍵詞] 耕地;土地整治;德爾菲法;適宜性

[中圖分類號] F301;P208 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）14-117-2

耕地對保障國家糧食安全、農業效益和農業可持續發展等具有重要作用。耕地面積的不斷減少是近年來我國所面臨的一個重大制約性問題，也是農業生產中遇到的一個重大挑戰。隨著我國社會經濟的快速發展，城鎮化、工業化進程加快，耕地不斷受到侵占的同時，因自然災害和不合理利用土地導致的地力下降、土壤環境污染等耕地質量問題日益凸顯，糧食安全與耕地保護面臨巨大壓力。科學、準確、全面地評價耕地質量，表征其空間差異、演變規律和影響因素，是有效管理耕地資源的核心[1]。基于對耕地質量與產能的認識，筆者從耕地質量控制的多個因素因子出發，構建耕地質量與產能評價體系，并以土地整治區為例，選用土壤數據、DEM數據、溫度數據和水體數據，提取了影響當地耕地適宜性的7個評價因子，根據層次分析法建立指標評價體系，最后得到該研究區的耕地適宜性評價結果[2]。

1 項目區概況及數據源

項目區洛家溝片位于陜西省甘泉縣下寺灣鎮，涉及賀家村、洛家溝村2個行政村，地處東經109°04′48″～109°07′19″、北緯36°24′43″～36°26′43″。項目區為黃土丘陵溝壑區，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年日照時間2 478.7 h，年輻射量為127.5 kcal/cm2，年平均氣溫8.6 ℃，>10 ℃積溫3 828.4 ℃，無霜期157 d，多年平均降水量550.9 mm，降水年際變化大，區內分配不均勻。境內土壤以黃綿土為主，有機質含量在0.5%～1.0%，土壤養分缺乏，肥力低，pH值為8.0～8.6，耕地總面積101.2 hm2，人均耕地面積為0.1 hm2。項目區主要產業為種植業，種植結構單一，以種植玉米為主。

本研究應用DEM數據為地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/）30 m分辨率的GDEM-DEM數據，土壤數據為HSWD-中國土壤數據庫數據，氣候數據為中國氣象數據網（http：//data.cma.cn/）的陜西省站點數據及國家基礎地理信息中心的部分行政邊界和水系網的矢量數據。

2 土地適宜性評價體系及方法

依據《農用地質量分等規程》（GB/T 28407—2012）、自然資源部行業標準《耕地后備資源調查與評價技術規程》以及土地屬性對耕地利用的適宜程度，采取綜合分析和主導因子相結合的方法進行評價[3]。

2.1 技術路線

①收集并預處理參與GIS量化計算的土壤數據、數字高程模型數據、水系矢量數據及氣象站點年溫度差值數據，利用行政區范圍線進行Mask掩膜提取;②利用德爾菲專家打分法對研究區當地的評價因素進行打分及權重分配，選擇適合的耕地適宜性評價因子并建立評價指標，獲得并提取每個評價因子的信息;③結合德爾菲專家打分法與多因子層次分析法（AHP）確定因子體系，并計算單一因子權重和綜合加權和值;④通過ArcGIS軟件的空間分析計算，格網化研究區，結合專家打分和層次分析法對各單元分值及綜合分值進行分析并劃分等級，分析計算得到每個格網評估單元的適宜性量化結果[4]。

2.2 評價因子體系確定

從土壤、供水條件、氣溫、地質地形條件等幾個關鍵因素出發，打分、篩選、確定耕地適宜性評價因子，基于備選因子進行德爾菲專家打分，計算權重得到適合的因子體系。本研究根據打分情況確定土壤pH值、有機質含量、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件7個因素（因篇幅不做打分過程闡述）。

2.2.1 土壤pH值。與有機質類似，pH值是土壤理化性質最重要的指標之一，決定了土壤酸堿度，直接影響作物生長，甚至直接嚴重破壞耕地的耕作能力，對作物產量有極大的影響。作為評價因子，本文以土壤pH值6.5～7.5為打分區間，低于6.5偏酸性、高于7.5偏堿性均屬于不適宜，介于范圍之間的耕地為高度適宜地區。

2.2.2 土壤有機質。有機質這一土壤重要指標是表示土壤肥力的一個重要標準，其含量對于耕地質量及作物生長生物量有直接關系。本研究以8～10的打分區間為準，其中土壤有機質值大于10為高度適宜地區，小于8為不適宜地區。

2.2.3 高程值。高程值是種植區的海拔參數，該因子宏觀上決定了地形、氣候、氣壓、溫度等其他因子，會隨著海拔的升高帶來很多附加限制因素，會使耕地破碎且不易耕種。因此，本研究以150～200 m高程值為打分區間，區間之外屬于不適宜區，區間內屬于高度適宜區。

2.2.4 年均溫度。氣溫中的最高溫、最低溫、均溫均影響耕地產量、耕作制度和作物種類。本文以氣象站點數據差值獲得年平均溫度作為評價因子，其中溫度值在4～7 ℃的打分區間，7 ℃以上為高度適宜區，4 ℃以下為不適宜地區。

2.2.5 坡度。坡度衡量地面的陡峭程度，影響整個區域的水土流失情況、地表起伏程度。本研究以2°～23°為打分區域，小于2°的區域為是高適宜區域，超過23°被認為是不適宜區域。

2.2.6 坡向。坡向直接對應的是太陽光照時長，影響作物的光合作用，因此坡向因子也是評價耕地適宜性的重要因素之一。本研究以平面和南坡視為非常適宜區域，北坡及東北西北坡的區域被指定為不適宜區域。

2.2.7 供水條件。供水條件及措施是限制耕地的一個重要因素，周圍的水系、供水設施相距耕地的距離直接影響耕地的適宜性，同時其距離對耕地灌溉的便利度及設施建設成本有很大影響。本研究的評價打分以距離6～30 km為區間，小于6 km為高度適宜區，距離大于30 km為不適宜地區。

3 評價結果與分析

已經選取的適宜性評價指標包括土壤pH值、有機質、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件等。根據項目區實際情況，結合德爾菲專家打分法與多因子層次分析法確定因子體系和權重，并結合ArcGIS軟件做空間量化處理，每個評價因素都以百分制打分，每位專家互不干擾打分3次，以平均分為最終結果。綜合每位的平均打分和全部的統計情況選出因子，其中最合適的打100分，最差情況打0分，臨界指標條取5分。各評價因子權重見表1。并結合如下公式計算各個因子的質量分：

式（1）中，C表示耕地質量分（為無量綱數）;Wi1表示第1個評價因素的權重，Fi1表示第1個評價因素的指標分值，取值為0～100分;Win表示第n個評價因素的權重，Fin表示第n個評價因素的指標分值，取值為0～100分。計算結果如表1所示。

4 結論

項目區洛家溝片區土地整治后根據不同因子的確定，通過GIS方法量化了耕地適宜性，結合德爾菲專家打分法與多因子層次分析法確定了土壤pH值、有機質、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件7個因子，并根據打分權重加權計算求和得到綜合分值結果，其中小于65分的為不適宜區，大于95分的為高度適宜區，85～95分為中度適宜區，75～85分為低度適宜區，數據統計結果如表2所示。

其中，高度適宜地區為0.08 km2，占比7.8%，主要分布在洛家溝片區東北部及洛家溝村與賀家村交界處;中度適宜地區為0.30 km2，占比29.5%，主要分布在洛家溝村東部及賀家村東北地區與西北地區;勉強適宜地區為0.39 km2，占比38.6%，主要分布在洛家溝片區東南、西部及中部地區;不適宜地區為0.24 km2，占比24.1%，主要分布在洛家溝村西北地區及賀家村南部。由GIS計算得出的數據和分布情況可知，該地區土地整治后適宜性集中在中度和低度的耕地較多，約占68.1%，高度適宜性為7.8%，整體上耕地質量適宜農作物耕作。

參考文獻

[1]史同廣，鄭國強，王智勇，等.中國土地適宜性評價研究進展[J].地理科學進展，2007（2）：108-117.

[2]邱炳文，池天河，王欽敏，等.GIS在土地適宜性評價中的應用與展望[J].地理與地理信息科學，2004（5）：23-26，47.

[3]王虹力.基于GIS的縣級土地適宜性評價系統研究：以吉林省九臺市為例[D].長春：吉林農業大學，2008.

[4]陳寧麗，張合兵，司朝霞.基于GIS的耕地整治適宜性評價：以平頂山市為例[J].河南農業科學，2015（7）：78-82.