基于GIS的桂林市五城區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)

朱華龍等

摘要：為摸清桂林市五城區(qū)耕地地力現(xiàn)狀，以指導(dǎo)五城區(qū)耕地資源的合理利用與改良，促進(jìn)五城區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，利用測(cè)土配方施肥項(xiàng)目取得的數(shù)據(jù)，在收集整理相關(guān)圖件和其它資料的基礎(chǔ)上，在GIS支持下，將桂林市五城區(qū)土壤圖和土地利用現(xiàn)狀圖疊加確定評(píng)價(jià)單元，按照農(nóng)業(yè)部耕地地力評(píng)價(jià)因子選取的原則，選取立地條件、耕層理化性狀及耕層養(yǎng)分狀況等六個(gè)方面10個(gè)因子，采用模糊評(píng)價(jià)法、特爾斐法、層次分析法、累加法等對(duì)五城區(qū)耕地地力進(jìn)行定量化分析和評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：五城區(qū)耕地地力等級(jí)以三、四級(jí)耕地面積最大，占耕地面積的57.53%，其次是一、二級(jí)耕地，占耕地面積的27.6%，五、六級(jí)耕地面積最少，占耕地面積的14.67%，可見五城區(qū)耕地地力處于中等偏上水平。

關(guān)鍵詞：GIS；耕地；地力等級(jí)；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S518 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-4374（2013）05-0028-04

Abstract： In order to understand farmland productivity of five urban districts in Guilin， so as to guide resources' rational utilization and improvement， promote agricultural sustainable development， based on the data of soil test， relevant maps and documents， on the basis of the GIS support， the soil map and land utilization present situation of five urban districts in Guilin were overlaid to determine the evaluation unit， according to the factor selection principle of the ministry of agriculture farmland productivity assessment， ten factors in six aspects were selected such as selection of site conditions， top layer physical and chemical properties and the status of the top layer of nutrient； fuzzy evaluation method， Delphi method and analytic hierarchy process （ahp） and accumulative method were adopted with the quantitative analysis and evaluation on the farmland soil fertility. Evaluation results show that among the farmland soil fertility grades in five urban districts， three or four grade of cultivated land area occupied the largest area （57.53% of the total）， followed by the first and second grade accounting for 27.6% of the total； five and six grades accounting for 14.67% of the total arable land， which show that in general， the farmland productivity of five urban districts can reach to average and upper level.

Key words： GIS； arable land； evaluation of farmland productivity； evaluation

土地是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，耕地是土地的精華，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可替代的重要生產(chǎn)資料。耕地地力就是耕地的生產(chǎn)能力，是在一定區(qū)域內(nèi)一定的土壤類型上，耕地的土壤理化性狀，所處自然環(huán)境條件，農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及耕作施肥管理水平等因素的總和[1]。為摸清桂林市五城區(qū)耕地地力現(xiàn)狀，文章利用測(cè)土配方施肥項(xiàng)目取得的數(shù)據(jù)，在收集整理相關(guān)圖件和其它資料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GIS技術(shù)、特爾斐法、層次分析法、累加法等對(duì)五城區(qū)耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)五城區(qū)耕地資源的合理利用與改良，促進(jìn)五城區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 五城區(qū)概況

桂林市五城區(qū)位于廣西東北部、湘桂走廊的通道上，地處北緯25°00′-25°22′、東經(jīng)110°13′-110°29′。南北長約39.5km，東西最寬處16 km，總面積508.31km2，現(xiàn)有耕地面積7739.87hm2，其中水田4985hm2，占耕地面積64.41%，旱地2754.87hm2，占耕地面積35.59%。境內(nèi)地形為以柘木鎮(zhèn)為中心的廣谷盆地，東、南、西、北為低石山、山地所圍繞，東北為高大的堯山，西北、東南和東西為峰林密集的低石山所圍屏，北面和西南則為丘陵和坡地。五城區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，年平均無霜期長達(dá)320d，年平均溫度為19.2℃，月平均氣溫10℃以上的積溫為6400℃左右 [2]，光熱水資源豐富，能滿足多種農(nóng)作物生長發(fā)育需要。

2 評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

屬性數(shù)據(jù)來源于野外調(diào)查數(shù)據(jù)（包括采樣地塊基本情況調(diào)查、采樣點(diǎn)農(nóng)戶施肥情況調(diào)查、實(shí)施測(cè)土配方施肥后農(nóng)戶的反饋調(diào)查等）、田間試驗(yàn)和示范數(shù)據(jù)（包括試驗(yàn)示范地基本情況、試驗(yàn)示范地土壤及植株測(cè)試結(jié)果等）、土壤檢測(cè)數(shù)據(jù)（包括土壤物理性狀、有機(jī)質(zhì)、PH值及大、中、微量元素等檢測(cè)數(shù)據(jù)）、歷史資料（包括第二次土壤普查資料和歷年的肥料試驗(yàn)資料等）。

空間數(shù)據(jù)資料來源于土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、農(nóng)用地地塊圖、行政區(qū)劃圖、五城區(qū)地形圖、耕地地力調(diào)查點(diǎn)點(diǎn)位圖等。

3 評(píng)價(jià)方法

利用ARCGIS9.2作為空間數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)庫管理軟件，采用Excel、Access等軟件處理屬性數(shù)據(jù)，使用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)V3.2作為耕地地力評(píng)價(jià)軟件。將土壤圖和土地利用現(xiàn)狀圖疊加生成評(píng)價(jià)單元，運(yùn)用特爾非法和模糊評(píng)價(jià)法確定評(píng)價(jià)因子的隸屬度，用層次分析法確定評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值，采用累加法計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)，采用累積曲線法劃分耕地地力等級(jí)。

4 耕地地力評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)因子的確定

土壤是個(gè)十分復(fù)雜的灰色系統(tǒng)，不可能將其所包含的全部信息提出來進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，根據(jù)農(nóng)業(yè)部耕地地力評(píng)價(jià)因子選取的原則 [3]和“農(nóng)業(yè)部全國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)”指標(biāo)體系，通過咨詢有關(guān)專家，結(jié)合五城區(qū)耕地資源特點(diǎn)，采用特爾斐法選擇有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、成土母質(zhì)、PH值、質(zhì)地、耕層厚度、障礙因子、排水能力、灌溉能力共六大類10個(gè)因子作為五城區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)因子。

4.2 評(píng)價(jià)單元的確定

耕地地力評(píng)價(jià)單元是耕地地力評(píng)價(jià)的基本單位，耕地地力評(píng)價(jià)就是要通過對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)，確定其地力等級(jí)。根據(jù)評(píng)價(jià)目的，在確定評(píng)價(jià)單元時(shí)利用土地利用現(xiàn)狀圖（比例尺為1：1萬）、土壤圖（比例尺為1：1萬）疊加形成的圖斑作為五城區(qū)的耕地地力評(píng)價(jià)單元，一個(gè)圖斑即為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，這樣每個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)行政隸屬關(guān)系明確，土壤類型、土地利用方式一致，耕作方法、土壤管理方式基本相同，五城區(qū)耕地地力劃分為1421個(gè)評(píng)價(jià)單元。

4.3 評(píng)價(jià)單元的賦值

根據(jù)各評(píng)價(jià)因子的空間分布圖或?qū)傩詳?shù)據(jù)庫，將各評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)賦值給評(píng)價(jià)單元。對(duì)點(diǎn)位分布圖，采用插值的方法將其轉(zhuǎn)換為柵格圖，再與評(píng)價(jià)單元圖疊加，通過加權(quán)統(tǒng)計(jì)給評(píng)價(jià)單元賦值；對(duì)矢量分布圖，將其直接與評(píng)價(jià)單元圖疊加，通過加權(quán)統(tǒng)計(jì)、屬性提取，給評(píng)價(jià)單元賦值。

4.4 評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定

由于各評(píng)價(jià)因子對(duì)耕地地力的影響程度不同，因此必須確定他們的權(quán)重。本次評(píng)價(jià)應(yīng)用層次分析法來確定每一個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，以實(shí)現(xiàn)定量與定性分析相結(jié)合，將人的主觀判斷用數(shù)量形式表達(dá)和處理，因而大大提高決策的有效性、客觀性和科學(xué)性[4]。根據(jù)專家對(duì)各評(píng)價(jià)因子重要性的打分結(jié)果，通過建立層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造判斷矩陣，用層次分析法計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子的單因子權(quán)重和組合權(quán)重（見表1）。

4.5 評(píng)價(jià)因子隸屬度的確定

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，將選定的評(píng)價(jià)因子與耕地生產(chǎn)能力的關(guān)系分為戒上型函數(shù)、峰型函數(shù)及概念型函數(shù)三種類型的隸屬函數(shù)。對(duì)于戒上型函數(shù)、峰型函數(shù)兩種函數(shù)，采用特爾斐法與隸屬函數(shù)法結(jié)合的方法確定各評(píng)價(jià)因子的隸屬函數(shù)，用特爾斐法擬合隸屬函數(shù)，通過函數(shù)求得各因子隸屬度（見表2）；對(duì)于概念型評(píng)價(jià)因子如成土母質(zhì)、質(zhì)地等，與耕地生產(chǎn)能力之間是一種非線性的關(guān)系，采用特爾斐法直接給出隸屬度（見表3）。4.6 耕地地力評(píng)價(jià)綜合指數(shù)計(jì)算

采用加法模型計(jì)算各評(píng)價(jià)單元耕地地力綜合指數(shù)，模型公式如下：

IFI=∑Fi×Ci；（i=1，2，3，……，n）

式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地地力指數(shù)；

Fi=第i個(gè)因素評(píng)語；Ci=第i個(gè)因素的組合權(quán)重。

5 評(píng)價(jià)結(jié)果

5.1 耕地地力等級(jí)劃分

耕地地力評(píng)價(jià)采用累積曲線法來確定耕地地力等級(jí)以及劃分等級(jí)界限。用樣點(diǎn)數(shù)與耕地地力綜合指數(shù)制作累積頻率曲線圖，在曲線上升急速的位置制定劃分線，將評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐值较鄳?yīng)的等級(jí)中。按照樣點(diǎn)分布的頻率，根據(jù)耕地地力評(píng)價(jià)綜合指數(shù)和《全國耕地類型區(qū)、耕地地力等級(jí)劃分》（NY/T309-1996） [5]，將五城區(qū)耕地地力分成6級(jí)，等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

5.2 各等級(jí)耕地面積

從評(píng)價(jià)結(jié)果看出（見表5），五城區(qū)耕地地力等級(jí)以三、四級(jí)耕地面積最大，面積為4468.07hm2，占耕地總面積的57.53%，其次是一、二級(jí)耕地，面積為2136.47 hm2，占耕地面積的27.6%；五、六級(jí)耕地面積最少，面積為1135.33 hm2，占耕地面積的14.67%。

5.3 各等級(jí)耕地的空間分布

一級(jí)、二級(jí)耕地為高產(chǎn)田（地），主要分布河流兩岸、峰林平原、山間平地、丘陵地區(qū)廣谷區(qū)域，地形較平坦，成土母質(zhì)以河流沖積物、為砂頁巖為主，耕層深厚，養(yǎng)分含量較豐富，排灌條件較好，有充足的灌溉水源。三級(jí)、四級(jí)耕地為中產(chǎn)田（地），占耕地總面積比例最大，主要分布在河流階地帶、丘陵緩坡、山地丘陵中下部、山前平原地區(qū)。成土母質(zhì)以石灰?guī)r、砂頁巖、第四紀(jì)紅土母質(zhì)為主。耕層深厚，養(yǎng)分含量中等偏上，排灌條件一般，能基本滿足排灌要求，大部分靠水庫、河流灌溉，少部分靠塘堰、泉水灌溉。五級(jí)、六級(jí)耕地為低產(chǎn)田（地），主要分布于低丘坡麓、丘陵谷地、寬谷坡地的中上部等。成土母質(zhì)以洪積物、石灰?guī)r、第四紀(jì)紅土母質(zhì)等為主。耕層存在障礙因子，養(yǎng)分含量低，排灌條件較差，水田大部分靠河流和水庫灌溉，旱地多無灌溉條件，主要依靠天然雨水灌溉。

6 結(jié)論

根據(jù)獲取的五城區(qū)耕地地力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在GIS的支持下，運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)法、特爾斐法、層次分析法和累加法完成了對(duì)五城區(qū)耕地地力的定量化、自動(dòng)化的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：五城區(qū)耕地地力等級(jí)以三、四級(jí)耕地面積最大，面積占耕地面積的57.53%，其次是一、二級(jí)耕地，占耕地面積的27.6%；五、六級(jí)耕地面積最少，占耕地面積的14.67%，可見五城區(qū)耕地地力處于中等偏上水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瑞燕，趙庚星，李濤，等.GIS支持下的耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（1）：307-310.

[2] 鄧秀冬，李佳義，等. 桂林市郊區(qū)土壤[Z].桂林：桂林市郊區(qū)農(nóng)牧漁業(yè)局， 1990：2.

[3] 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心.耕地地力評(píng)價(jià)指南[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2006：75-76.

[4] 鐘永紅，彭世琪，崔勇.全國土壤監(jiān)測(cè)論文集[C].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：12-19.

[5] NY/T309-1996.全國耕地類型區(qū)、耕地地力等級(jí)劃分[S].