基于GIS的土地質(zhì)量評價研究

周 丹，何政偉,3，楊晏立

(1.成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059；2.成都理工大學數(shù)字國土與生態(tài)科學研究所，四川成都 610059；3.首都師范大學資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點實驗室，北京 100037)

基于GIS的土地質(zhì)量評價研究

周 丹1,2，何政偉1,2,3，楊晏立1,2

(1.成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059；2.成都理工大學數(shù)字國土與生態(tài)科學研究所，四川成都 610059；3.首都師范大學資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點實驗室，北京 100037)

以內(nèi)江市東興區(qū)雙橋鄉(xiāng)為研究區(qū)，建立該區(qū)土地質(zhì)量評價體系，運用層次分析法和基于GIS的圖形疊置法對土地質(zhì)量進行評價，生成了土地質(zhì)量綜合評價圖，將內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量劃分為5個等級，其中質(zhì)量為優(yōu)和良好的土地面積總計699.45 km2，約占研究區(qū)總面積的72.87%；質(zhì)量中等的土地面積為184.43 km2，約占總面積的19.20%；質(zhì)量為差和較差的土地面積總計76.40 km2，約占研究區(qū)總面積的7.96%，結(jié)合其所處的地理位置及農(nóng)業(yè)耕作方式，表明內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量整體情況良好。

GIS；土地質(zhì)量評價；內(nèi)江市

土地是一個國家的重要物質(zhì)財富，是進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本物質(zhì)條件，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土地污染對生態(tài)安全構(gòu)成威脅，直接影響土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累而最終危害人體健康[1-4]。近年來，土壤污染問題在國際上越來越受到關(guān)注，并成為環(huán)境保護研究的熱點，美國、加拿大、西歐和俄羅斯等國家紛紛以環(huán)境污染和健康為主題，以及我國目前開展的土地資源的污染源調(diào)查，都試圖通過對土壤污染狀況的研究，探討污染物的遷移、吸收和釋放機制，揭示其與人體健康的內(nèi)在聯(lián)系，從而制定環(huán)境監(jiān)控與治理的優(yōu)化方案[5-9]。本文在GIS技術(shù)支持下，通過選取區(qū)域土壤的地球化學數(shù)據(jù)，對區(qū)域土壤汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、砷（As）及銅（Cu）六種元素的分布狀況進行分析評價，旨在為區(qū)域土地質(zhì)量狀況及農(nóng)產(chǎn)品綠色基地建設(shè)提供科學依據(jù)。

1 區(qū)域概況

內(nèi)江市東興區(qū)雙橋鄉(xiāng)地處四川盆地中南部，居沱江中游，成渝鐵路和成渝高速公路中段，東靠重慶榮昌縣，西接資中縣，南與內(nèi)江市市中區(qū)隔江相望，北與資陽市、安岳縣相鄰，全區(qū)幅員面積960.28 km2。地形地貌以中、淺丘為主，占幅員面積的83.15%。山形多為饅頭山，田土多為梯臺狀，地勢東北高，西南低，多數(shù)地帶海拔在350.00m～400.00m之間，相對高差20.00 m～80.00 m。巖石以沉積巖、頁巖為主，易風化。土壤類型以紫色土、水稻土為主，各占幅員面積的52.53%和45.82%，土壤pH值多呈中性，少數(shù)呈酸性。屬中亞熱濕潤氣候，一般年最高溫度37.60℃，最低溫度-1.20℃，年平均氣溫17.70℃，年平均日照時數(shù)1 223.10 h，年降水量1 106.90mm。自然植被以松柏、麻竹、苦竹、花卉為主。

2 研究方法

2.1 評價指標的確立

土地質(zhì)量評價要求對評價區(qū)域的土地質(zhì)量進行分等定級，而這種等級劃分是否準確反映了土地質(zhì)量區(qū)域分異的客觀實際，在很大程度上取決于評價指標選取是否科學、合理。本文選取區(qū)域土壤中汞、鎘、鉻、鉛、砷及銅6種元素225個采樣點的含量值（見表1）作為評價指標，滿足評價指標科學性與客觀性、整體性與主導性、可行性與操作性相結(jié)合的原則[8-10]。

2.2 計算方法

運用GIS技術(shù)，制定各評價因子環(huán)境質(zhì)量圖（見圖1），將各評價因子環(huán)境質(zhì)量圖進行標準化統(tǒng)一量綱，通過圖形疊置法將標準化后的因子圖加權(quán)疊加得到復(fù)合圖，即研究區(qū)土壤綜合質(zhì)量評價等級圖，疊加后的等級圖各區(qū)域的土地質(zhì)量等級值為：

式中，Vi為疊加后區(qū)域i的土地質(zhì)量等級值；m為評價因子個數(shù)；aj為評價因子j的權(quán)重值；為評價因子j在區(qū)域i中的土地質(zhì)量值。

按等間距分類原則將評價結(jié)果分為5個數(shù)據(jù)區(qū)間，分別對應(yīng)一等、二等、三等、四等、五等，依等級由高到低分別代表質(zhì)量優(yōu)、較優(yōu)、中等、較差和差，用不同的顏色形式表示[11-14]（見圖2）。

其中評價指標因子權(quán)重利用層次分析法，經(jīng)過多輪專家咨詢與評分[15,16]，確定如下（見表2）：

表1 土壤中六種元素含量值/g/g

表2 六種元素權(quán)重值

3 土地質(zhì)量評價結(jié)果分析

3.1 單因子分析評價

研究區(qū)土壤汞（Hg）含量普遍偏低，對土壤污染程度較輕，污染較重的地區(qū)主要分布在馬龍村西部和東山村中部部分地區(qū)，呈點源污染形式；

研究區(qū)土壤鎘（Cd）含量亦較低，主要分布在付家村及東山村等平壩區(qū)域，污染呈面狀分布，主要來自于化肥的大量使用。

研究區(qū)土壤鉻（Cr）含量相對較高，污染較重的地區(qū)主要分布在元覺村北部部分地區(qū)，其原因主要為該區(qū)工業(yè)行業(yè)所排廢棄物所致；

研究區(qū)土壤鉛（Pb）含量較低，污染較重的地區(qū)主要分布在馬龍村中北部地區(qū)，該地區(qū)土壤中鉛的污染主要來源于工業(yè)廢棄物的排放所致；

研究區(qū)土壤砷（As）含量普遍偏低，對土壤污染程度較輕，污染較重的地區(qū)主要分布在元覺村東南、東山村北部小部分地區(qū)，主要來源于含砷農(nóng)藥、化肥等的使用；

研究區(qū)土壤銅（Cu）含量較低，對土壤污染程度較輕，污染較重區(qū)域主要分布在東山村中部部分地區(qū)，呈點源污染形式。

3.2 綜合分析評價

通過對綜合等級評價圖中各等級屬性數(shù)據(jù)輸出整理，可得各等級面積分布情況見表3。

圖2 研究區(qū)土壤綜合質(zhì)量評價等級圖

表3 研究區(qū)各等級面積分布

由圖2、表3可得，質(zhì)量為優(yōu)的土地面積有286.83 km2，占研究區(qū)土地總面積的29.90%，主要分布在付家村的西南部、東山村的中南部和元覺村中部部分地區(qū)，由于這些地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施好、交通方便、地勢好、水分充足，土地質(zhì)量好；在內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量類型中，所占比例最大的是質(zhì)量較優(yōu)的土地，其面積是 412.62 km2，占總面積的42.97%，主要分布在研究區(qū)的中部東部、東北部大部分地區(qū)；質(zhì)量為中等的土地面積為184.43 km2，占總面積的19.2%，主要分布在付家村北部、馬龍村中部、東山村和元覺村小部分地區(qū)；質(zhì)量較差的土地面積為 67.25 km2，占總面積的 7.01%；質(zhì)量為差的土地面積為9.1 km2，占研究區(qū)土地總面積的0.95%，主要分布在馬龍村中部、西部和東山村東北部部分地區(qū)等地，綜上所述，該研究區(qū)土地整體質(zhì)量較好，可在優(yōu)質(zhì)及較優(yōu)區(qū)域結(jié)合實地情況建立相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品綠色基地。

4 結(jié)論與討論

本文在GIS技術(shù)的支撐下，結(jié)合研究區(qū)土壤地球化學數(shù)據(jù)，對該區(qū)進行土地質(zhì)量評價得出以下幾點結(jié)論：

1）研究區(qū)域土壤汞、鎘、鉻、鉛、砷及銅6種元素元素來源不一，含量分布不同，對區(qū)域土壤的影響程度各異，總體上重度污染區(qū)呈點源污染形式；

2）研究區(qū)優(yōu)和良好的土地面積總計 699.45 km2，約占研究區(qū)總面積的72.87%；質(zhì)量中等的土地面積為184.43km2，約占總面積的19.20%,區(qū)域總體土地質(zhì)量狀況良好；

3）研究區(qū)評價指標未融入地形地貌、氣候、水文及經(jīng)濟活動等因子，選取指標相對單一，在以后研究中有待進一步完善。

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Study of Land Quality Assessment Based on GIS

by ZHOU Dan

The authors established the system of land quality assessment and evaluated the land quality of Shuangqiao in Dongxing district of Neijiang city based on the Analytical Hierarchy Process and graphic overlay methods,made the evaluation resultsmap of the region,the region was divided into five types,the excellentor better quality land area was 699.45 km2,in possession of 72.87%of the whole region;the moderate quality land area was 184.43km2,which was in possession of 19.2%;the land of lower or poorquality area was76.4km2,in possession of 7.96%,according to the location and the modes of fanning of the region,the whole land quality of Shuangqiao in Dongxing district of Neijiang city was in good condition.

GIS，land quality assessment，Neijiang （Page:93）

P208

B

1672-4623(2011)02-0093-03

2010-09-25

項目來源：國家自然科學基金資助項目 (40972225)。

周丹，碩士，主要從事GIS研究。