基于GIS的武威市涼州區(qū)甜菜種植適宜性分區(qū)

韓梅，王祎

基于GIS的武威市涼州區(qū)甜菜種植適宜性分區(qū)

韓梅，王祎*

（甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，武威733000）

選取14項(xiàng)與生產(chǎn)實(shí)際影響程度最大的評(píng)價(jià)因子袁建立層次模型袁通過地理信息系統(tǒng)淵Geographic Information System袁GIS冤技術(shù)軟件計(jì)算出適宜性分區(qū)及制作專題地圖遙結(jié)果表明院甜菜適宜性的影響程度從大到小依次為院有機(jī)質(zhì)堯耕層厚度堯灌溉保證率堯成土母質(zhì)堯海拔堯全氮堯有效磷堯緩效鉀堯速效鉀堯灌溉模數(shù)堯障礙層厚度堯pH堯地貌類型堯有效硫遙故而劃分為3個(gè)適宜性區(qū)域院高度適宜性堯適宜性和勉強(qiáng)適宜性區(qū)域袁其種植面積分別占耕地面積的20.93%堯61.85%和17.22%。

甜菜種植；適宜性分區(qū)；地理信息系統(tǒng)

武威市涼州區(qū)地處黃土、青藏高原交匯地帶，平均海拔1632m，屬典型的大陸性氣候，日照充足，地勢(shì)平坦，長(zhǎng)年有祁連山區(qū)冰雪融水灌溉，形成了河西走廊東端最大的一塊沃野綠洲，自古以來是農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，重要的商品糧油基地，物產(chǎn)資源比較豐富。目前文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)于甜菜的品種、產(chǎn)量等方面研究較多，國內(nèi)尚未有甜菜種植適宜性的報(bào)道研究[1-5]。

1　材料與方法

1.1研究材料及數(shù)據(jù)獲取

ArcGIS軟件中將土壤圖、土地利用圖、地貌類型分區(qū)圖和行政區(qū)劃圖進(jìn)行疊加求交，得到基礎(chǔ)管理單元圖?？紤]到系統(tǒng)的運(yùn)行效率和管理單元的破碎程度，將實(shí)體面積小于15000m2的小多邊形與其相鄰的單元進(jìn)行合并，最終得到?jīng)鲋輩^(qū)甜菜適宜性評(píng)價(jià)單元圖。在ArcGIS統(tǒng)計(jì)分析模塊中通過其提供的各種數(shù)據(jù)探索分析方法，運(yùn)用直方圖、Voronoi圖、QQplot圖以及全局趨勢(shì)分析等方法，對(duì)土壤采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行離群值剔除，最終選擇了有效樣本點(diǎn)上的數(shù)據(jù)作為插值所用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

采用數(shù)據(jù)分布檢驗(yàn)方法確定其分布狀況。由于數(shù)據(jù)基本上符合克里格插值方法所要求的正態(tài)分布，因此，最終選用克里格插值方法進(jìn)行插值，得到單元格大小為90m2×90m2的各個(gè)數(shù)據(jù)。然后，以耕地資源管理單元為統(tǒng)計(jì)區(qū)域，利用空間分析模塊中的區(qū)域統(tǒng)計(jì)功能，可統(tǒng)計(jì)出位于各管理單元范圍內(nèi)的有機(jī)質(zhì)柵格數(shù)據(jù)的最大最小值、方差及平均值等，最終將統(tǒng)計(jì)出的各管理單元范圍內(nèi)的有機(jī)質(zhì)均值賦給各管理單元，至此確定出各管理單元上的土壤養(yǎng)分和理化性狀層的各個(gè)因子的數(shù)值。

1.2研究方法

1.2.1層次模型分析建立召開高級(jí)農(nóng)藝師和當(dāng)?shù)剞r(nóng)學(xué)專家評(píng)議會(huì)，選定全氮、有效磷、緩效鉀、速效鉀、有效硫、障礙層厚度、耕層厚度、地貌類型、海拔、成土母質(zhì)、pH、有機(jī)質(zhì)、灌溉模數(shù)、灌溉保證率14個(gè)因子作為甜菜適宜性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，然后根據(jù)各自的屬性和特點(diǎn)，將它們分別歸入到土壤養(yǎng)分、剖面性狀、立地條件、理化性狀、農(nóng)田管理5個(gè)層次中（表1）。

表1　涼州區(qū)甜菜評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

針對(duì)各準(zhǔn)則層及指標(biāo)層各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，由9位專家通過特爾斐法按照準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層、指標(biāo)層各因素對(duì)準(zhǔn)則層相應(yīng)因素的相對(duì)重要性，給出數(shù)量化的評(píng)估，反復(fù)對(duì)比與分析，最終建立5個(gè)判斷矩陣，通過計(jì)算偏離一致性CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI比值<0.1，說明判斷矩陣具有滿意的一致性，故而表明一致性檢驗(yàn)通過。

1.2.2隸屬函數(shù)建立地貌類型、成土母質(zhì)概念型因素，考慮其對(duì)甜菜適宜性影響，采用專家打分的方法分別給予賦值即以特征值作為其隸屬函數(shù)（表2）。對(duì)于定量化的指標(biāo)，采取特爾斐法確定指標(biāo)的隸屬函數(shù)。經(jīng)過歸納、反饋、逐步收縮、集中，建立如表3指標(biāo)的隸屬函數(shù)。

表2　地貌類型及成土母質(zhì)隸屬度賦值

2　結(jié)果與分析

表3　數(shù)值型指標(biāo)隸屬函數(shù)

2.1權(quán)重計(jì)算

在縣域耕地資源管理系統(tǒng)中，運(yùn)行層次分析模型編輯菜單，系統(tǒng)根據(jù)所構(gòu)建的判別矩陣，首先獲得各判別矩陣的權(quán)重值，然后計(jì)算同一層次所有因素對(duì)于總目標(biāo)相對(duì)排序權(quán)值，即進(jìn)行層次總排序，最終所得到的組合權(quán)重即為各甜菜適宜性評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值（表4）。

由層次分析結(jié)果可以看出，各評(píng)價(jià)因子對(duì)甜菜適宜性的影響程度從大到小依次為：有機(jī)質(zhì)、耕層厚度、灌溉保證率、成土母質(zhì)、海拔、全氮、有效磷、緩效鉀、速效鉀、灌溉模數(shù)、障礙層厚度、pH、地貌類型、有效硫。

表4　涼州區(qū)甜菜適宜性評(píng)價(jià)各因素的組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果

2.2綜合指數(shù)分級(jí)及甜菜分區(qū)數(shù)字制圖

利用加法模型計(jì)算IFI（Integrated Fertility Index），IFI =∑Fi×CiBi（i=1，2，3，…，n），式中IFI代表效率分區(qū)指數(shù)；Fi=第i個(gè)因素隸屬度；CiBi=第i個(gè)因素的組合權(quán)重。采取累積曲線分級(jí)法劃分甜菜種植適宜性等級(jí)；并統(tǒng)計(jì)得出各灌區(qū)的甜菜種植適宜性面積，高度適宜：0.66873～1，適宜：0.6123～0.6687，勉強(qiáng)適宜：0～0.6123。

結(jié)合圖1與表5分析，高度適宜性種植面積占耕地面積的20.93%，適宜性種植面積占耕地面積61.85%，勉強(qiáng)適宜性種植面積占耕地面積17.22%。永昌灌區(qū)高度適宜區(qū)域最大，面積為17512.151hm2，清源灌區(qū)勉強(qiáng)適宜區(qū)域最大，面積為10463.550hm2，西營(yíng)灌區(qū)適宜區(qū)域面積最大，面積為29752.370hm2。

表5　各灌區(qū)不同適宜性面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果（hm2）

圖1　武威市涼州區(qū)甜菜適宜性分區(qū)

3　結(jié)論與討論

用GIS與數(shù)學(xué)模型結(jié)合的集成方法進(jìn)行甜菜適宜性評(píng)價(jià)分區(qū)，影響程度從大到小依次為：有機(jī)質(zhì)、耕層厚度、灌溉保證率、成土母質(zhì)、海拔、全氮、有效磷、緩效鉀、速效鉀、灌溉模數(shù)、障礙層厚度、pH、地貌類型、有效硫。高度適宜性種植面積占耕地面積的20.93%，適宜性種植面積占耕地面積61.85%，勉強(qiáng)適宜性種植面積占耕地面積17.22%。其結(jié)果還需要經(jīng)光照、施肥、灌溉、生產(chǎn)管理技術(shù)、社會(huì)因素校正，才能消除與土地產(chǎn)量的真實(shí)差距。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于降低評(píng)價(jià)過程中的人為影響干預(yù)，評(píng)價(jià)結(jié)果在量化上更為準(zhǔn)確，且專題圖形象直觀，易于理解，可直接作為研究區(qū)甜菜種植結(jié)構(gòu)布局調(diào)整的依據(jù)。

[1]王祎，蔡立群，張興嘉，等.清水縣耕層土壤主要養(yǎng)分空間分布與變異研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47（5）：121-128.

[2]袁政祥，王祎，蔡立群.基于GIS的涼州區(qū)耕地生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013，（4）：3-5.

[3]刑基勝，趙河文，常熙琳，等.黃羊糖廠萬畝豐產(chǎn)高糖甜菜栽培技術(shù)[J].中國糖料，1997（3）：52-54.

[4]李福.全膜雙壟溝播技術(shù)[M].蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[5]郭蘭英，張新萍.壟作甜菜高產(chǎn)高糖栽培技術(shù)[J].農(nóng)村科技，2006（8）：7-8.

Regionalization of Suitabile Planting Sugarbeet in Wuwei Liangzhou District by GIS

HAN Mei,WANG Yi
(Agriculture Technology Extension Center of Wuwe City Liangzhou District,Wuwei 733000)

The data of 14 evaluation factors with large influence to production practice were used to establish hierarchy model,suitable planting sugarbeet regionalization were determined with thematic map drawn using geographic information system(GIS)technology software.Results showed that the influence degree for suitability to planting sugarbeet from big to small in the order:organic matter,plough layer thickness,probability of irrigation,soil parent material,altitude,total nitrogen,available phosphorus,slowly and rapidly available potassium,irrigation modulus,barrier layer thickness,pH,landform type,available sulphur.Three suitable regions were classified as high suitable planting area,suitable planting area and reluctant approximate suitable planting area accounts for 20.93%,61.85%and 17.22%of agricultural acreage,respectively.

sugarbeet planting;suitability regionalization;geographic information system(GIS)

S566.3

院A

1007-2624（2015）05-0036-02

10.13570/j.cnki.scc.2015.05.013

2015-02-11

韓梅（1971-），女，甘肅靖遠(yuǎn)人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：313438908@qq.com

王祎（1986-），男，甘肅會(huì)寧縣人，土壤學(xué)碩士，研究方向?yàn)橥寥蕾|(zhì)量。E-mail：wangyi860518@qq.com