市級耕地地力評價匯總校驗(yàn)研究

陳雪梅 何方

摘 要：以安徽省黃山市為例，在GIS（Geographic Information System）支持下，用土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖疊加的方法劃分評價單元，采用特爾斐法從立地條件、剖面性狀、土壤管理、耕層養(yǎng)分狀況、耕層理化性質(zhì)5個方面共選取14個因子構(gòu)建評價指標(biāo)體系，結(jié)合層次分析法、隸屬函數(shù)模型和地統(tǒng)計分析綜合評價了黃山市耕地地力等級。在此基礎(chǔ)上，就市級與其各縣級耕地地力等級差進(jìn)行了比較研究，并對差異原因進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明：市級評價結(jié)果與縣級評價結(jié)果的整體趨勢一致，并且實(shí)現(xiàn)了不同縣級區(qū)域間的等級可比性。研究結(jié)果對于市級乃至省級耕地地力匯總評價有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：耕地地力評價；地統(tǒng)計分析；等級差；GIS

中圖分類號 S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）09-73-03

Study on Calibration of Summary of Municipal Land Fertility Evaluation

Chen Xuemei et al.

（Institute of Resources and Environment，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China）

Abstract：Taking Huangshan City where in Anhui Province as a study case，and being supported by the technique of GIS，overlaying analysis of soil map and the current land-use map to form evaluation cells. This research selected fourteen influencing factors from five aspects covering land growing situation，profile situation，soil management and soil physicochemical property to build up the evaluation model by using Delphi method，combined with stratification analysis method to evaluate farmland grading of Huangshan City. On this basis，for the difference between the county and municipal level of cultivated land fertility were compared，and analyzed the reason for the difference. Research suggested that the municipal evaluation results consistent with the results of the evaluation of the overall trends in the county，and achieved a level of comparability between the different regions of the county. The result is helpful to guide evaluation of farmland fertility of provincial.

Key words：Farmland productivity evaluation；Statistical analysis；Level difference；GIS

耕地地力是指耕地的農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，也就是指在特定氣候區(qū)域以及地形、地貌、成土母質(zhì)、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及培肥水平、土壤理化性狀等綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力[1]，耕地地力狀況直接影響著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和糧食生產(chǎn)安全。耕地地力評價是以利用方式為目的，評估耕地生產(chǎn)潛力和土地適宜性的過程[2]。隨著省級耕地地力匯總評價工作的開展，在縣級耕地地力評價的基礎(chǔ)上，筆者采用土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，詳細(xì)調(diào)查影響耕地地力的內(nèi)部因素和外部因素，運(yùn)用ArcGIS軟件，構(gòu)建了黃山市耕地地力評價的隸屬函數(shù)模型，通過層次分析法評價了耕地地力等級情況，最終得到耕地地力評價結(jié)果表和耕地地力等級圖[3]；在此基礎(chǔ)上對市級評價結(jié)果與縣級耕地地力評價結(jié)果的等級差進(jìn)行比較，并對差異原因進(jìn)行了分析，研究結(jié)果對于合理規(guī)劃和利用黃山市耕地以及對耕地地力匯總評價具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)資料

1.1 研究區(qū)域 黃山市位于安徽省最南端（東經(jīng)117°02′～118°55′，北緯29°24′～30°24′），管轄3區(qū)4縣（黃山區(qū)、徽州區(qū)、屯溪區(qū)、歙縣、休寧縣、黟縣、祁門縣），總面積9 807km2。境內(nèi)有深山、山谷，也有盆地、平原。全區(qū)有紅壤、黃壤、黃棕壤、石灰（巖）土、石質(zhì)土、水稻土、紫色土、潮土及粗骨土9個土類，33個土屬，45個土種。其中，低山地大部分為黃壤、黃棕壤，土層較厚，肥力較高，有利于木、茶、桑和藥材生長。丘陵地帶多為紅壤和紫色土，質(zhì)地粘重，肥力差，但光熱條件好，適宜櫟松、油茶等生長，山麓盆地與平原谷地多砂壤土、溪河兩岸多沖積土，適用于農(nóng)業(yè)耕作[4]。

1.2 數(shù)據(jù)資料 空間數(shù)據(jù)包括徽州地區(qū)土壤圖（經(jīng)數(shù)字化和關(guān)聯(lián)土壤屬性后得到黃山市土壤圖），黃山市土地利用現(xiàn)狀圖。土壤屬性數(shù)據(jù)主要是測土配方施肥項(xiàng)目中全區(qū)采集的17 000個樣點(diǎn)分析數(shù)據(jù)和第二次土壤普查數(shù)據(jù)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)[5]。

2 研究方法與過程

2.1 評價模型建立 為了建立評價模型，本研究先將土壤圖和土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊加分析，疊置分析后對細(xì)碎圖斑進(jìn)行合并取舍，相同土壤單元與土地利用現(xiàn)狀類型的圖斑形成一個評價單元[6]，最終將全區(qū)耕地劃分為3 480個評價單元。再根據(jù)黃山市的區(qū)域特點(diǎn)，遵循主導(dǎo)因素原則、穩(wěn)定性原則、差異性原則、敏感性原則，采用特爾斐法，從全國耕地地力評價指標(biāo)體系中[7]選取地貌類型、地形部位、成土母質(zhì)、剖面構(gòu)型、有效土層厚度、灌溉保證率、排澇能力、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、有效鋅、水溶態(tài)硼、pH、質(zhì)地等14項(xiàng)評價指標(biāo)。依據(jù)各個因子的重要性對耕地地力評價指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的權(quán)重賦值，建立了層次模型結(jié)構(gòu)和構(gòu)造矩陣，并通過一致性檢驗(yàn)獲得了黃山市耕地地力評價指標(biāo)的綜合權(quán)重[8]（見表1）。在此基礎(chǔ)上，本文根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理將選定的評價指標(biāo)分為概念型函數(shù)、戒上型函數(shù)和峰型函數(shù)3種類型[9]，直接對成土母質(zhì)、地形部位、地貌類型、剖面構(gòu)型、灌溉保證率、排澇類型和質(zhì)地7個指標(biāo)打分給出隸屬度，得到概念型的隸屬函數(shù)；對耕層厚度、水溶態(tài)硼、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷、有效鋅和pH這6個指標(biāo)結(jié)合參數(shù)和上下限值分別進(jìn)行函數(shù)（1/（1+a*（u-c）^2））擬合，得到最終的隸屬函數(shù)模型[10]（見表2）。

表1 層次分析結(jié)果

[層次＼&立地

條件＼&剖面

性狀＼&土壤

管理＼&耕層養(yǎng)

分狀況＼&耕層理

化性狀＼&組合

權(quán)重

∑CiAi＼&地貌類型 ＼&0.4286＼&＼&＼&＼&＼&0.0900＼&地形部位＼&0.2381＼&＼&＼&＼&＼&0.0500＼&成土母質(zhì)＼&0.3333＼&＼&＼&＼&＼&0.0700＼&剖面構(gòu)型＼&＼&0.3846＼&＼&＼&＼&0.0500＼&耕層厚度＼&＼&0.6154＼&＼&＼&＼&0.0800＼&灌溉保證率＼&＼&＼&0.5667＼&＼&＼&0.0850＼&排澇能力 ＼&＼&＼&0.4333＼&＼&＼&0.0650＼&有機(jī)質(zhì)＼&＼&＼&＼&0.3793＼&＼&0.1100＼&有效磷＼&＼&＼&＼&0.2069＼&＼&0.0600＼&速效鉀＼&＼&＼&＼&0.2414＼&＼&0.0700＼&有效鋅＼&＼&＼&＼&0.1034＼&＼&0.0300＼&水溶態(tài)硼 ＼&＼&＼&＼&0.0690＼&＼&0.0200＼&質(zhì)地＼&＼&＼&＼&＼&0.5455＼&0.1200＼&pH＼&＼&＼&＼&＼&0.4545＼&0.1000＼&]

表2 評價指標(biāo)隸屬函數(shù)

[評價指標(biāo)＼&函數(shù)類型＼&隸屬函數(shù)＼&a 值＼&c 值＼&耕層厚度＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2）＼&0.011537 ＼&21.57217＼&水溶態(tài)硼＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2）＼&6.38144 ＼&0.914928＼&速效鉀＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2）＼&0.000699 ＼&102.5042＼&有機(jī)質(zhì)＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2）＼&0.006869＼&31.77942＼&有效磷＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2） ＼&0.007533＼&19.30956＼&有效鋅＼&戒上型＼&1/（1+a*（u-c）^2） ＼&0.46808 ＼&3.230427＼&pH＼&峰型＼&1/（1+a*（u-c）^2）＼&1.810437＼&6.461362＼&]

2.2 耕地地力等級劃分 根據(jù)《全國耕地類型區(qū)、耕地地力等級劃分（NY/T309-1996）》、《黃山土壤》、《安徽土種志》、《安徽土壤》和縣等級劃分結(jié)果等黃山市的具體情況[11]，采用累計曲線分級法將黃山市的耕地類型區(qū)劃分為6個等級（見表3），并由結(jié)果圖和屬性表計算各等級所占比例[12]。

表3 黃山市耕地地力分級

[等級＼&1等地＼&2等地＼&3等地＼&4等地＼&5等地＼&6等地＼&綜合評

價得分＼&≥0.7789＼&0.7788～0.7189＼&0.7189～0.6648＼&0.6648～0.6185 ＼&0.6185～0.5829＼&≤0.5830＼&]

2.3 等級差確定 將3區(qū)4縣的各縣級耕地地力等級圖進(jìn)行拼接，再與市級耕地地力等級圖進(jìn)行疊置分析，作等級差比較。通過地力等級的差值匯總，得到2種評價結(jié)果的等級差圖（見圖1）。等級差分為0～5等，等級差越小表明市級與縣級耕地地力評價的結(jié)果越一致。

圖1 等級差分布

3 結(jié)果與分析

通過對黃山市耕地地力評價結(jié)果進(jìn)行數(shù)量分析[13]，可知黃山市耕地地力等級主要為1～4等地，占全部耕地面積的89.8%。其中，1、2等地分別占耕地面積的12.37%、25.57%，主要分布在西部和東部地區(qū)，集中分布在祁門縣、歙縣和黟縣，該區(qū)土層深厚，地勢較低平，水灌條件好，成土母質(zhì)主要為殘積物和沖積物，土壤有機(jī)質(zhì)、有效鋅、速效鉀和有效磷等主要養(yǎng)分含量高；3、4等地占耕地面積的51.89%，主要分布在北部、南部和中部地區(qū)，集中分布在休寧縣、黃山區(qū)和徽州區(qū)，以紅壤為主，成土母質(zhì)主要為殘積物和風(fēng)化物，質(zhì)地以重壤與中壤為主。5等地約占7.2%，主要分布在黃山區(qū)、休寧縣和歙縣的丘陵和中山地帶，土壤質(zhì)量差，部分為低產(chǎn)田，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有較大限制；6等地約占2.97%，集中分布在黃山區(qū)、歙縣和休寧縣的山地，土壤貧瘠、水源沒有保證，質(zhì)地以砂土和輕壤為主，有效鋅和水溶態(tài)硼等有機(jī)質(zhì)缺乏，土壤物理性差，通透性不好。通過地域分析可知，黃山市從祁門縣到歙縣的水平方向上耕地地力較好，從黃山區(qū)到休寧縣的垂直方向上耕地地力較差。總體上看，黃山市耕地資源處于較高水平，可以通過相應(yīng)的措施，如加大水利設(shè)施建設(shè)，有針對性的合理施肥等，來降低影響土壤質(zhì)量的障礙因素的作用，從而提高地力，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

通過面積統(tǒng)計可知，等級差為0～5的面積分別占26.18%、40.69%、22.29%、8.34%、2.46%、0.38%。等級差為5的區(qū)域只有黃山區(qū)的新豐鄉(xiāng)、湯口鎮(zhèn)，祁門縣的大坦鄉(xiāng)、閃里鎮(zhèn)，歙縣的溪頭鎮(zhèn)、上豐鄉(xiāng)，屯溪區(qū)的黎陽鎮(zhèn)等小部分區(qū)域。等級差為4的區(qū)域分布在黃山區(qū)的新豐鄉(xiāng)，徽州區(qū)的巖寺鎮(zhèn)、西溪南鎮(zhèn)，祁門縣的新安鄉(xiāng)，歙縣的溪頭鎮(zhèn)、上豐鄉(xiāng)，休寧縣的五城鎮(zhèn)，屯溪區(qū)的黎陽鎮(zhèn)，黟縣的漁亭鎮(zhèn)等部分區(qū)域。等級差為3的區(qū)域分布在黃山區(qū)的新豐鄉(xiāng)、太平湖鎮(zhèn)，徽州區(qū)的巖寺鎮(zhèn)、西溪南鎮(zhèn)、潛口鎮(zhèn)，祁門縣的塔坊鄉(xiāng)，歙縣的紹濂鄉(xiāng)、徽城鎮(zhèn)、新溪鄉(xiāng)，休寧縣的海陽鎮(zhèn)，屯溪區(qū)的奕棋鎮(zhèn)、黎陽鎮(zhèn)，黟縣的西遞鎮(zhèn)等部分區(qū)域。全區(qū)89.16%的地區(qū)等級差基本一致，故市級與縣級評價結(jié)果的整體趨勢一致，等級差存在差異也是科學(xué)合理的。原因有以下3點(diǎn)：一是土種分類原因，縣級耕地地力評價采用的是以前的分類細(xì)而雜的縣級土種名稱，而市級耕地地力匯總評價采用的是現(xiàn)在統(tǒng)一化的省級土種名稱；二是評價指標(biāo)體系差異，評價指標(biāo)體系是專家綜合分析區(qū)域特性后做出的符合區(qū)域?qū)嶋H情況的綜合指標(biāo)，市級評價因子鑒于黃山市的峰林地貌特點(diǎn)在縣級基礎(chǔ)上加了地貌類型因子，使得指標(biāo)體系更加全面；三是各評價因子的權(quán)重不同，有機(jī)質(zhì)、質(zhì)地、pH、地貌類型和灌溉保證率在市級評價中的組合權(quán)重較大，有機(jī)質(zhì)、地形部位、成土母質(zhì)等在縣級評價中的組合權(quán)重較大，這是符合地方和區(qū)域?qū)嶋H的情況。

總之，縣級耕地地力評價結(jié)果具有地方性特點(diǎn)，即同質(zhì)不同等現(xiàn)象，就是同一土質(zhì)的耕地在不同縣的劃分等級可能不同，從而使得評價結(jié)果在全區(qū)域來看比較繁雜，也難以放在一起比較，而市級耕地地力評價相對于縣級耕地地力評價避免了這一現(xiàn)象，使結(jié)果統(tǒng)一化，實(shí)現(xiàn)可比性。

4 結(jié)論

（1）本研究以黃山市為研究對象，運(yùn)用GIS數(shù)據(jù)處理和空間分析能力，將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理[14]，采用特爾斐法構(gòu)建了評價指標(biāo)體系，運(yùn)用空間插值方法、層次分析法等對評價單元進(jìn)行賦值和對耕地地力進(jìn)行分級[15]，既達(dá)到了量化要求，又保證了評價結(jié)果的精確度。

（2）本研究對黃山市市級耕地地力進(jìn)行了評價，并將結(jié)果與黃山市的3區(qū)4縣的縣級耕地地力評價結(jié)果進(jìn)行了校驗(yàn)，并作等級差結(jié)果圖，同時對差異原因進(jìn)行了分析，評價結(jié)果在保證精確度和部分等級差差異合理性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了各縣級評價結(jié)果的匯總。通過評價和校驗(yàn)可知，該評價方法和結(jié)果對省級耕地地力匯總評價工作的開展有一定的指導(dǎo)意義。

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（責(zé)編：張宏民）