基于GIS的武威涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)甜菜種植適宜性評價

王曉英，張柏，韓梅,王祎*

（1.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)廣播電視學校，武威733000；2.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，武威733000）

基于GIS的武威涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)甜菜種植適宜性評價

王曉英1，張柏2#，韓梅2,王祎2*

（1.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)廣播電視學校，武威733000；2.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，武威733000）

以黃羊鎮(zhèn)土壤圖、黃羊鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖、黃羊鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖和黃羊鎮(zhèn)地貌類型分區(qū)圖疊加形成適宜性評價的甜菜適宜性管理單元總圖，選取研究區(qū)內(nèi)對甜菜生長影響較大，并且具有區(qū)域空間變異明顯、時間序列上相對穩(wěn)定特征的8個因子，建立評價指標體系，擬合各個因子隸屬函數(shù)，應用層次分析法，在GIS軟件中，通過累計分析計算，將研究區(qū)內(nèi)耕地適宜性劃分為3個等級。結果表明：黃羊鎮(zhèn)甜菜生產(chǎn)適宜性的影響程度從大到小依次為：海拔、有效土層厚度、坡向、年降水量、有機質(zhì)、質(zhì)地、≥10℃積溫和有效磷。其適宜性等級分別為：高度適宜區(qū)面積為12955.5 hm2，占研究區(qū)總面積的63%，適宜區(qū)面積為6779.8 hm2，占研究區(qū)總面積的33%，不適宜區(qū)面積為814.5 hm2，占總面積的4%。

甜菜；種植適宜性；鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域；GIS；黃羊鎮(zhèn)

甜菜作為糖料作物栽培始于18世紀后半葉，至今僅200年左右歷史。中國大面積引種糖用甜菜始于1906年，先在東北試種，1908年建立第一座機制甜菜糖廠后漸向其他地區(qū)推廣。甜菜廣泛種植于溫帶和寒溫帶地區(qū)，溫熱地區(qū)則在涼爽季節(jié)種植。在適宜的氣候下，菜用甜菜生長期為8～10周，某些飼料甜菜則長達30周。目前，運用GIS評價蔬菜生產(chǎn)適宜性的研究報道較多，比如：利用主成分和相關分析模型篩選建立區(qū)域綠色蔬菜地適宜性評價主導因子體系，借助GIS和動態(tài)聚類分析模型評價區(qū)域耕地對綠色蔬菜生產(chǎn)的適宜數(shù)量、質(zhì)量及其分布；結合蔬菜的生物學特性，根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度理論，用模糊數(shù)學的方法，隸屬函數(shù)及綜合評價模型逐月對蔬菜生長的氣候適宜度進行評價。在進行了涼州區(qū)范圍內(nèi)的甜菜種植適宜性評價，又開展了以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為區(qū)域的甜菜適宜性評價研究[1-4]。本研究為武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)為例繼續(xù)進行鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域甜菜種植適宜性評價，以期為農(nóng)業(yè)政策決策者、基層農(nóng)業(yè)技術推廣人員、農(nóng)民科技員、種植大戶、廣大農(nóng)民提供宏觀決策參考，保障研究區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展[4-7]。

1 研究區(qū)概況

黃羊鎮(zhèn)隸屬于甘肅省武威市涼州區(qū)，位于區(qū)域東端，與武南鎮(zhèn)毗鄰，距武威市城區(qū)東南35km，是甘肅省十大集鎮(zhèn)之一。鎮(zhèn)域面積158km2，南北長30km，東西寬17km，其中城鎮(zhèn)面積4.5km2；總?cè)丝?.8萬人，其中城鎮(zhèn)人口2.5萬人，城鎮(zhèn)化率達36.7%。全鎮(zhèn)轄1個街道辦事處、3個社區(qū)居民委員會，23個村民委員會，218個村民小組，現(xiàn)有耕地10.3萬畝（0.687萬hm2），人均耕地2.4畝（0.16hm2）。

2 材料與方法

2.1 研究數(shù)據(jù)與材料

運用GIS軟件，疊加相交黃羊鎮(zhèn)土壤圖、黃羊鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖、黃羊鎮(zhèn)農(nóng)用地地塊圖和地貌類型分區(qū)圖，生成耕地生產(chǎn)力級別評價的對象單元。在ArcGIS環(huán)境下生成評價信息，按唯一標識原則為評價單元編號；對點樣進行空間插值，按柵格單元大小30×30將其轉(zhuǎn)換為柵格圖，再與評價單元圖疊加，通過加權統(tǒng)計以內(nèi)部標識碼為字段給評價單元賦值；矢量分布圖（如地貌類型圖）在GIS軟件中將其直接與評價單元圖疊加，通過加權統(tǒng)計、屬性提取的方法給評價單元賦值；對等高線圖進行DEM分析，使用生成的DEM圖形，形成柵格單元大小30×30的坡度圖、坡向圖，再與評價單元圖疊加，通過加權統(tǒng)計以內(nèi)部標識碼為字段給評價單元賦值。由此，得到圖形與屬性相連的、以評價單元為基本單位的評價信息。

2.2 層次模型建立

考慮研究區(qū)實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地貌類型、質(zhì)地、質(zhì)地構型、剖面構型與土壤類型關系密切，區(qū)內(nèi)差異很大；研究區(qū)內(nèi)屬于干旱區(qū)域，沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)，抗旱能力是影響耕地生產(chǎn)力的重要因素；結合采用特爾斐法，遵循重要性、差異性區(qū)域性等原則，經(jīng)各位地方專家的商榷，從現(xiàn)有20個指標中，選定有機質(zhì)、有效磷、坡向、海拔、≥10℃積溫、年降水量、質(zhì)地和有效土層厚度8個因子。根據(jù)8個指標各自的屬性特點和代表性，將它們分別歸入到養(yǎng)分狀況、氣候條件、剖面性狀和立地條件4個準則層中，構成涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)甜菜生產(chǎn)適宜性層次分析模型結構（如表1所示）。

在縣域耕地資源管理系統(tǒng)中，運行層次分析模型編輯菜單，系統(tǒng)根據(jù)所構建的判別矩陣，首先獲得各判別矩陣的權重值，然后計算同一層次所有因素對于總目標相對排序權重值，即進行層次總排序，最終所得到的組合權重即為甜菜適宜性評價各因子的權重值（表2）。由層次分析結果可以看出，各評價因子對黃羊鎮(zhèn)甜菜生產(chǎn)適宜性的影響程度從大到小依次為：海拔、有效土層厚度、坡向、年降水量、有機質(zhì)、質(zhì)地、≥10℃積溫和有效磷。

2.3 耕地生產(chǎn)力綜合指數(shù)計算

在縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中，按照累計曲線分級法，調(diào)節(jié)比例劃分等級，其中計算生產(chǎn)力等級的公式為：IFI=∑Fi×Ci，式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地生產(chǎn)力綜合指數(shù)；Fi為第i個因素評語；Ci為第i個因素的組合權重。

表1 目標層權重

表2 各個因素的組合權重計算結果

3 結果與分析

計算采用累積曲線分級法對黃羊鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)所有耕地進行甜菜種植適宜性評價，充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，確定將黃羊鎮(zhèn)甜菜適宜性評價定為3個等級，其高度適宜區(qū)的IFI值區(qū)間為＞0．7615，適宜區(qū)的IFI值區(qū)間為0．7615～0．5119，不適宜區(qū)的IFI值為＜0．5119。

在ArcGIS軟件制圖模塊中，以適宜性結果SHP格式圖為對象，在GIS軟件中統(tǒng)一坐標系，編輯并對其賦屬性、根據(jù)屬性添加注記、定義顏色，最后數(shù)字制圖整幅編輯得出黃羊鎮(zhèn)甜菜種植適宜區(qū)劃圖（圖1）。

由表3和圖1可知，高度適宜總面積為12955．5 hm2，最大的是黃羊河農(nóng)場和農(nóng)大農(nóng)場，面積都在1000 hm2以上，分別為3766．9 hm2和1296．9 hm2，有20個村的高度適宜面積介于100 hm2和1000 hm2，此等級面積較小的都在100 hm2以下，為黃羊村、楊房村、大墩村、新中村、榮昌村，其面積分別為98．4 hm2、92．6 hm2、31．3hm2、21．1 hm2、14．9 hm2。適宜區(qū)總面積為6779．8 hm2，最大的村區(qū)域是黃羊河農(nóng)場，其面積為4504．3 hm2，較小的7個行政村適宜面積均在100 hm2以下，分別為李寬寨、楊家洼村、天橋村、嚴莊村、西河村、峽溝村、黃羊鎮(zhèn)區(qū)，此適宜等級在11個行政村沒有面積。不適宜區(qū)總面積為814.5 hm，只在9個村占有面積，最大的是黃羊河農(nóng)場，其面積為324.5 hm2，其次為廣場村和榮昌村，面積分別為273.1 hm2和104 hm2，較小的6個村面積占比較小，均在100 hm2以下，分別為李寬寨村、楊家洼村、楊房村、嚴莊村、新中村、唐溝村，其余村不占面積。

圖1 黃羊鎮(zhèn)甜菜適宜性分區(qū)圖

表3 黃羊鎮(zhèn)甜菜適宜性面積(hm)統(tǒng)計

4 結論與討論

黃羊鎮(zhèn)甜菜生產(chǎn)適宜性的影響程度從大到小依次為：海拔、有效土層厚度、坡向、年降水量、有機質(zhì)、質(zhì)地、≥10℃積溫和有效磷。其適宜性等級分別為：高度適宜區(qū)面積為12955.5 hm2，占研究區(qū)總面積的63%，適宜區(qū)面積為6779.8 hm2，占研究區(qū)總面積的33%，不適宜區(qū)面積為814.5 hm2，占總面積的4%。黃羊鎮(zhèn)甜菜適宜性評價工作完成后在不同村組抽樣調(diào)查500戶農(nóng)戶地塊，根據(jù)農(nóng)戶反映，基本符合當?shù)貙嶋H情況。高度符合地塊289，基本符合地塊206，不符合地塊5個。本研究在GIS技術支持上，結合縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，建立空間圖件數(shù)據(jù)庫和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)屬性數(shù)據(jù)庫，選取評價因子，綜合采用層次分析法、模糊數(shù)學法、綜合指數(shù)法等方法對黃羊鎮(zhèn)耕地甜菜進行評價，為黃羊鎮(zhèn)甜菜科學施肥、新型經(jīng)營主體提供參考依據(jù)?；卩l(xiāng)鎮(zhèn)級尺度的區(qū)域評價使得管理單元范圍變小，更能切合實際到行政村范圍評價適宜性，此方法更注重屬性數(shù)據(jù)的精確化，有利于當前精準農(nóng)業(yè)的管理與應用。評價結果在量化上更為準確，且專題圖形象直觀，易于理解，可直接作為研究區(qū)甜菜種植結構布局調(diào)整的依據(jù)。

[1]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)[J].中國糖料，2015，37（5）：36-37.

[2]關淑琳，張正鵬，王祎.基于GIS的武威市涼州區(qū)經(jīng)濟林間作甜菜適宜性分區(qū)[J].中國糖料，2016，38（2）：26-28

[3]高巖.基于GIS的鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上甜菜生產(chǎn)適宜性評價[J].中國糖料，2016，38（2）：29-30

[4]張俊，韓梅，郭復海，等.基于GIS的武威市武南鎮(zhèn)甜菜種植適宜性評價[J].中國糖料，2016，38（5）：41-43

[5]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)大學學報，2012，47（5）：121-128.

[6]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[J].中國糖料，1997（3）：52-54.

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Evaluation on Sugarbeet Planting Suitability of Wuwei District Huangyang Town by GIS

WANG Xiao-ying1,ZHANG Bai2,HAN Mei2,WANG Yi2*
(1.Agricultural Broadcasting and Television School of Gansu Wuwei Liangzhou District,Wuwei 733000; 2.Agricultural Technology Service Center of Gansu Wuwei Liangzhou District,Wuwei 733000)

Suitable evaluation on planting sugarbeet was illustrated in Huangyang town.The area soil map, present situation of land use map,administrative division map and geomorphic type partition map of Huangyang town were into superposition to form management unit chard which were suitable for evaluation,and selection of six main factors influence on sugarbeet set up evaluation index system by GIS software.The Results revealed that eight main factors,according to influence on sugarbeet production suitability,were arranged in a order from big to small as follows:the influence of altitude,effective soil layer thickness,slope direction,annual rainfall,organic matter,texture,10℃or higher accumulated temperature and effective phosphorus.The sugarbeet production suitability degree of Huangyang cultivated land was classified as three levels,high suitable area(12955.5 ha),the suitable area(6779.8 ha)and unsuitable area(814.5 ha),accounting for 63%,33%and 4%of the total area of the studied area,respectively.

sugarbeet;planting suitability;villages and towns scale;GIS;Huangyang town

S566.3

A

1007－2624（2016）06－0040－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.06.015

2016-05-05

王曉英（1964-），女，甘肅涼州人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)科技培訓及農(nóng)業(yè)技術推廣工作，E-mail：1721285999@qq.com

執(zhí)筆人：張柏（1963-），男，甘肅涼州人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)技推廣、作物栽培、植物保護、土壤肥料、耕地資源等研究和工作。

王祎（1986-），男，甘肅會寧人，土壤學碩士，從事土壤肥力、節(jié)水、耕地質(zhì)量建設研究。Tel：17793550255，

Emal：wangyi860518@qq.com