基于GIS的新巴爾虎左旗耕地地力評價

王璐 殷小慧

摘要：應用GIS技術，結合層次分析法和模糊數(shù)學綜合評價方法等現(xiàn)代統(tǒng)計分析技術，對新巴爾虎左旗耕地地力進行綜合評價，研究影響該區(qū)域耕地地力的主要指標。結果表明，影響該區(qū)域耕地地力的主要指標順序依次為：有機質、地形部位、有效磷、田面坡度、速效鉀、年降水量、水溶態(tài)硼、有效土層厚度、耕層質地、有效硫、潛水埋深、成土母質。新巴爾虎左旗耕地地力分為5個等級，一、二、三等地所占比例較大，分別為24.97%、34.50%和22.95%；四、五等地所占比例較小，分別為7.39%和10.19%。研究結果為耕地資源的科學管理及可持續(xù)利用提供依據(jù)。

關鍵詞：GIS；耕地地力評價；層次分析；模糊數(shù)學；新巴爾虎左旗

1 研究區(qū)域情況與條件

1.1 研究區(qū)域基本情況

新巴爾虎左旗地處大興安嶺北麓，地理坐標為北緯47°10′-49°47′，東經(jīng)117°33′-120°20′，是以畜牧業(yè)生產為主的地區(qū)，耕地面積27044.66 hm2，人工牧草地24293.42 hm2，主要分布在東南部的烏布爾寶力格蘇木和罕達蓋蘇木。耕種土壤主要為黑鈣土和草甸土。全旗有32個家庭農場，農業(yè)生產特點是機械化程度高、經(jīng)營適度規(guī)?；?。

1.2 研究條件

屬性數(shù)據(jù)庫的建立應用ArcGIS 9.3及Microsoft Visual FoxPro 6.0數(shù)據(jù)庫軟件，空間數(shù)據(jù)庫的建立應用ArcGIS 9.3軟件，其結果調入縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中進行顯示和管理。評價指標的隸屬函數(shù)模型建立與層次分析應用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)V4.0進行分析。

2 研究方法

2.1 評價單元的確定

利用ArcGIS 9.3軟件對1：5萬土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、地形圖和行政區(qū)劃圖進行疊加，生成3320個基本評價單元。評價單元空間界限及行政隸屬關系明確，有準確的面積，地貌類型及土壤類型一致，利用方式及耕作方法相同，便于指導農業(yè)生產，亦可應用于農業(yè)布局規(guī)劃等農業(yè)決策。

2.2 評價指標的確定

以選取的指標對耕地生產力有較大的影響、在評價區(qū)域內的變異較大、在時間序列上具有相對的穩(wěn)定性、與當前生產密切相關等為原則[1]，聘請10位有關專家在全國耕地地力評價指標體系框架中采用層次分析法和模糊評價法進行選取。確定剖面性狀（成土母質、耕層質地、有效土層）、立地條件（潛水埋深、年降水量、田面坡度、地形部位）、理化性狀（有機質、有效磷、速效鉀、水溶態(tài)硼、有效硫）3個項目的12個因素作為新巴爾虎左旗耕地地力的評價指標。

2.3 數(shù)據(jù)庫的建立

有機質、有效磷、速效鉀、水溶態(tài)硼、有效硫指標的獲取，是以測土配方施肥項目中用GPS精確定位采集的1133個耕層農化樣，按照常規(guī)方法進行化驗分析[2]，利用ArcGIS中的Kriging插值方法進行空間插值。

有效土層厚度、成土母質、耕層質地、潛水埋深是根據(jù)土壤類型和地貌類型直接給評價單元賦值。

坡度、年降水量、地形部位是利用矢量化的坡度圖、全旗降雨量等值線圖和地形圖與評價單元圖疊加，為每個評價單元賦值。

2.4 單因素評價

2.4.1 概念型指標評價。概念型指標評價采用專家經(jīng)驗法，直接對評價單元進行模糊評價確定隸屬度（表1）。

2.5 計算評價指標權重

采用層次分析法確定每個評價因素對耕地地力貢獻的大小。依據(jù)12項指標要素間的關系，構造層次結構圖，比較同一層次各因素對上層次的相對重要性，給出數(shù)字化的評估，形成判斷矩陣，計算層次分析結果（表3）。

2.6 耕地地力綜合指數(shù)計算與分級

利用累加模型計算耕地地力綜合指數(shù)（Integrated Fertility Index， IFI），對應于每個圖斑的綜合指數(shù)計算方法是：

IFI=∑Fi×Ci（I=1，2，3，…，n）

式中，IFI代表耕地地力綜合指數(shù)，F(xiàn)i為第i個因素的隸屬度，Ci為第i個因素的組合權重。

根據(jù)綜合指數(shù)計算結果，采用累積曲線分級法，將新巴爾虎左旗耕地地力劃分為5級（表4）。

3 結果與分析

3.1 地力等級基本情況

新巴爾虎左旗耕地和人工牧草地共分為5個等級，一、二、三等地所占比例較大，分別為24.97%、34.50%和22.95%，占耕地和人工牧草地總面積的82.42%。四、五等地所占比例較小，分別為7.39%和10.19%。

3.2 地力等級屬性分析及改良對策

一、二等地集中分布在地勢較平坦的丘崗坡麓和河谷階地上，坡度在2°-6°之間的面積占72.84%；土壤類型以黑鈣土、暗色草甸土為主，分別占一、二等地總面積的80.34%和19.16%；成土母質為殘坡積物和洪沖積物；耕層質地以中壤為主；有效土層>80 cm，無明顯障礙層；耕層土壤主要養(yǎng)分含量較高，土壤理化性狀良好，可耕性強；小麥產量水平一般在4500-6000 kg/hm2。通過農田基本建設，實現(xiàn)田、林、路配套，對于坡度大于2°的坡耕地，在建設等高田的基礎上，發(fā)展節(jié)水灌溉，逐步建成高產穩(wěn)產基本農田。

三等地主要分布在丘崗坡麓和河谷階地，少數(shù)分布在2°-15°的丘崗坡面；土壤類型以黑鈣土為主，占三等地總面積的88.93%；89.36%的成土母質為殘坡積物；耕層質地以中壤為主，有少部分輕壤和砂壤；有效土層>80 cm，無明顯障礙層；土壤主要養(yǎng)分含量低于一、二等地；小麥產量水平一般在3000-4500 kg/hm2。在農田基本建設的基礎上，通過種植綠肥、增施有機肥和秸稈還田等，提高土壤的保水保肥能力，逐步建成旱作穩(wěn)產基本農田。

四、五等地主要分布在丘崗坡面和丘崗頂部，坡度較大；有效土層薄，<40 cm的面積占四、五等級總面積的62.36%；土壤類型以風沙土和暗色草甸土為主；質地主要是砂壤；養(yǎng)分含量低；小麥產量水平一般在1500-3000 kg/hm2。這部分土壤本來質量就差，開墾后加劇了水土流失，耕地地力嚴重下降，已不適宜耕種。四、五等級地應有計劃的逐步退耕還林還草，并以小流域為單元，進行生態(tài)綜合治理，恢復自然植被。

4 結論與討論

應用GIS技術，結合層次分析法和模糊數(shù)學綜合評價方法等現(xiàn)代統(tǒng)計分析技術對新巴爾虎左旗耕地地力評價指標權重分析結果表明，理化性狀、立地條件和剖面性狀是影響該區(qū)域耕地地力最主要的因素，其重要程度依次為：有機質、地形部位、有效磷、田面坡度、速效鉀、年降水量、水溶態(tài)硼、有效土層厚度、耕層質地、有效硫、潛水埋深、成土母質。

新巴爾虎左旗耕地地力分為5個等級，一、二、三等地所占比例較大，四、五等地所占比例較小。

依據(jù)評價結果及屬性分析，建議將一、二、三等地列為基本農田加以保護，大力推廣測土配方施肥技術，增施有機肥，做到用養(yǎng)結合；四、五等級地應有計劃的逐步退耕還林還草，恢復自然植被。

參考文獻

[1] 崔增團，郭世乾. 基于GIS的河西走廊灌溉農業(yè)區(qū)耕地地力評價研究—以甘肅省肅州區(qū)耕地地力評價為例[J]. 中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33（1）56-61.

[2] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2000.