基于GIS的縣級行政區(qū)域甜葉菊種植適宜性等級評價

蘇斌，王祎#，李紹輝，王進(jìn)保

（1.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，武威733000；2.甘肅省古浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，古浪733100）

甜葉菊為菊科，原產(chǎn)南美亞熱帶地區(qū)，抗逆性強(qiáng)，病蟲害少，適應(yīng)性廣，我國南北方都可種植，對土壤要求不嚴(yán)，喜溫耐濕怕旱，其根系較淺，栽培以肥沃潮濕且排灌方便的沙壤土為宜。目前，國內(nèi)相繼運(yùn)用GIS（Geographic Information System）技術(shù)對縣域內(nèi)作物適宜性方法和體系進(jìn)行評價。本研究依托甘谷縣測土配方施肥項目，利用甘谷基礎(chǔ)圖件、自然及經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，以土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖和地貌類型分區(qū)圖疊加形成評價對象，應(yīng)用層次分析法，通過綜合計算研究甜葉菊適宜性等級。其研究意義在于能對掌握研究區(qū)內(nèi)甜葉菊種植提供科學(xué)依據(jù)。對基層農(nóng)業(yè)技術(shù)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[1-4]。

1 研究區(qū)概況

甘谷縣地處東經(jīng)104°58′～105°31′，北緯34°31′～35°03′，位于甘肅省東南部，天水市西北部，渭河上游。東鄰秦安縣、麥積區(qū)，南接秦州區(qū)、禮縣，西與武山縣接壤，北與通渭縣相連。全縣南北長60km，東西寬49km，總面積1572.6km2。全縣轄5鎮(zhèn)10鄉(xiāng)，405個村委，2210個村民小組，6個社區(qū)，97個居民小組，城鄉(xiāng)共15.2萬戶，總?cè)丝?1.62萬人。

2 材料與方法

表1 各個因素的組合權(quán)重計算結(jié)果準(zhǔn)則層 指標(biāo)層 權(quán)重 組合權(quán)重∑CiAi立地條件0.5038 地貌類型 0.6142 0.3095層次總排序一致性檢驗(yàn)：CI=4.73549456543002E-02耕層養(yǎng)分0.1487 機(jī)質(zhì) 724 1077耕層厚度 0.55 0.019氣候0.0865 年降水量 5666 490有效磷 0.2755 0.01灌溉保證率 0.2999 0.025≥10℃積溫 1335 133剖面性狀0.2610 質(zhì)地構(gòu)型 724 18坡向 0.159 0.0634度 28 109 RI=0.544577743387229；CR=CI/RI=0.08695718＜0.1；

2.1 選取評價指標(biāo)及建立層次模型

針對影響研究區(qū)甜葉菊種植的主要因素和各試驗(yàn)區(qū)土壤管理經(jīng)驗(yàn)，按照 《全國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》所列氣象條件、養(yǎng)分狀況、理化性狀、剖面性狀、立地條件、土壤管理6個方面64項指標(biāo)要求，由種植業(yè)方面的8位專家，在充分考慮到區(qū)域特征、數(shù)據(jù)資料等多方面情況下，經(jīng)過反復(fù)的商討和反饋，采用特爾斐法，選取了10個評價指標(biāo)（表1）。

通過求各判斷矩陣的特征向量就可以得到準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的權(quán)重系數(shù)，同時可以求得每個評價指標(biāo)對適宜性等級的組合權(quán)重，即每個指標(biāo)對相應(yīng)準(zhǔn)則層的權(quán)重系數(shù)乘以準(zhǔn)則層對適宜性等級的權(quán)重系數(shù)。由層次分析結(jié)果（表1）可以看出，各評價因子對研究區(qū)甜葉菊適宜性等級的影響程度從大到小依次為：地貌類型、質(zhì)地構(gòu)型、≥10℃積溫、坡度、有機(jī)質(zhì)、耕層厚度、坡向、年降水量、有效磷、灌溉保證率。

2.2 模糊數(shù)學(xué)法確定因子隸屬度

質(zhì)地構(gòu)型、地貌類型、坡向等概念型因素，考慮其對地力的影響程度，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，建立指標(biāo)的隸屬函數(shù)（見表2）。

質(zhì)地構(gòu)型 夾壤粘土 均質(zhì)輕壤 均質(zhì)中壤 砂底中壤 均質(zhì)重壤 粘身輕壤 粘身重壤 粘身中壤 壤底粘土 壤底重壤 壤身砂壤隸屬度 0.70375 0.9125 1 0.705 0.7925 0.73125 0.65 0.77125 0.64375 0.75125 0.75375≥10℃積溫/℃ 2450 2550 2650 2750 2850 2950 3050 3150 3250 3380表2 10個評價因子的隸屬度或評分專家評分 0.5250 0.5800 0.6330 0.6960 0.7600 0.7930 0.8413 0.8880 0.9480 0.9863有效磷/（mg/kg） 5.5 8.0 10.5 13.0 15.5 18.0 20.5 23.0 25.5 28.0專家評分 0.38630 0.49900 0.57900 0.64380 0.68625 0.74880 0.81100 0.88800 0.94380 1坡向 平地 南 東南 東 西南 東北 西 西北 北隸屬度 1 0.60250 0.52375 0.61750 0.53375 0.65000 0.62625 0.61375 0.91375年降水量/mm 330 360 390 420 450 480 510 540 570專家評分 0.750 0.4563 0.540 0.610 0.6963 0.7788 0.8600 0.9300 0.9750坡度/。 0 6 12 18 21 30 36 45 50專家評分 1 0.9090 0.709 0.5210 0.4560 0.270 0.1357 0.0510 0.0430耕層厚度/cm 10 12 14 16 18 20 22 24專家評分 0.4890 0.5513 0.680 0.730 0.7713 0.8338 0.9010 0.9840有機(jī)質(zhì)/（g/kg） 7 8.5 10 11.5 13 14.5專家評分 0.48630 0.60100 0.7400 0.8370 0.92125 0.99400灌溉保證率/% 0 20 40 60 80 100專家評分 0.375 0.0 0.260 0.275 0.275 0.9510地貌類型 高山 高黃土峁梁 低黃土峁梁 沖積平原 河漫灘隸屬度 0.38125 0.56625 0.66125 0.99750 0.7525

2.3 適宜性等級綜合指數(shù)計算

在地理信息系統(tǒng)軟件中，按照累計曲線分級法，調(diào)節(jié)比例劃分等級，其中計算甜葉菊種植適宜性等級的公式為：IFI=∑Fi×Ci，式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地生產(chǎn)力綜合指數(shù)；F=第i個因素評語；Ci=第i個因素的組合權(quán)重。

表3耕地力等級 地力綜合指數(shù)(IFI)高度適宜區(qū) ＞0.8029 7305.80 9.39研究區(qū)甜葉菊種植適宜性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)面積/hm 點(diǎn)總耕地面積/%適宜區(qū) 0.736-0.8029 5037.39 6.47勉強(qiáng)適宜區(qū) 0.6511-0.0.736 30131.77 38.71不適宜區(qū) ＜0.6511 35366.96 45.43

3 結(jié)果與分析

表3結(jié)果表明，研究區(qū)甜葉菊適宜性分級標(biāo)準(zhǔn)取值范圍為：＞0.8029、0.736～0.8029、0.6511～0.0.736、＜0.6511。根據(jù)每個評價單元的綜合指數(shù)和《全國耕地類型區(qū)、耕地生產(chǎn)力等級劃分》(NYPT 309-1996)標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)甜葉菊種植劃分為4個等級，分別為高度適宜、適宜、勉強(qiáng)適宜、不適宜（見表3）。

3.1 高度適宜區(qū)域

由表4和圖1可知，由各個適宜性等級在不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)所占面積比例，高度適宜區(qū)域面積比例較高的是新興鎮(zhèn)、磐安鎮(zhèn)、大像山鎮(zhèn)，面積分別為1989.31 hm2、1825.56 hm2和1255.50 hm2；其次為六峰鎮(zhèn)和安遠(yuǎn)鎮(zhèn)，面積分別為849.47 hm2、520.10 hm2；面積較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是謝家灣鄉(xiāng)、大莊鄉(xiāng)、禮辛鄉(xiāng)，面積分別為250.42hm2、212.98 hm2、169.30 hm2；面積最少的是武家河鄉(xiāng)，面積為71.52 hm2。

3.2 適宜區(qū)域

適宜區(qū)域面積最高的是安遠(yuǎn)鎮(zhèn)，所占面積為1495.43 hm2，其次是磐安鎮(zhèn)和新興鎮(zhèn)，所占面積分別為1138.65 hm2和879.01 hm2；面積較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是大石鄉(xiāng)、大像山鎮(zhèn)、大莊鄉(xiāng)、禮辛鄉(xiāng)，面積分別為424.37 hm2、396.75 hm2、380.82 hm2、309.48 hm2。面積最小的是八里灣鄉(xiāng)和武家河鄉(xiāng)，其面積分別為9.19 hm2和3.69 hm2。

3.3 勉強(qiáng)適宜區(qū)域

勉強(qiáng)適宜區(qū)域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，其所占面積較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是六峰鎮(zhèn)、大像山鎮(zhèn)、西坪鄉(xiāng)和古坡鄉(xiāng)，其面積分別為544.13、633.62、702.45和853.65 hm2，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)勉強(qiáng)適宜面積都大于1500 hm2，面積最大的是安遠(yuǎn)鎮(zhèn)。

表4研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)甜葉菊適宜性等級面積統(tǒng)計安遠(yuǎn)鎮(zhèn) 520.10 1495.43 3519.30 2565.69鄉(xiāng)鎮(zhèn) 高度適宜面積/hm 適宜面積八里灣鄉(xiāng) 19 19709 38005白家灣鄉(xiāng) 2045.45 1171.38大石鄉(xiāng) 161.64 424.37 1383 247像山鎮(zhèn) 125550 3965 63.62 513.11大莊鄉(xiāng) 212.98 380.82 2147.30 3833.63古坡 85365 97587金山鄉(xiāng) 2605.40 3988.41禮辛 169.30 309.48 311931 1707六峰鎮(zhèn) 849.47 544.13 1192.21磐安 12556 1138.65 31779 3773武家河鄉(xiāng) 71.52 3.69 1613.33 1389.74西坪鄉(xiāng) 70245 57662謝家灣鄉(xiāng) 250.42 2329.09 2433.9新興鎮(zhèn) 1989.31 879.01 2491.59 935.61 /hm 勉強(qiáng)適宜面積/hm 不適宜面積/hm

3.4 不適宜區(qū)域

不適宜區(qū)域所占面積較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是西坪鄉(xiāng)、金山鄉(xiāng)、大莊鄉(xiāng)、八里灣鄉(xiāng)和磐安鎮(zhèn)，面積分別為5766.72 hm2、3988.41 hm2、3833.63 hm2、3800.56 hm2和3772.13 hm2，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，面積相對稍小，大概分布面積情況是：安遠(yuǎn)鎮(zhèn)為2565.69 hm2、謝家灣鄉(xiāng)為2433.29 hm2、禮辛鄉(xiāng)為1780.74 hm2、武家河鄉(xiāng)為1389.74 hm2、大石鄉(xiāng)為1247.87 hm2、六峰鎮(zhèn)為1192.21 hm2、白家灣鄉(xiāng)為1171.38hm2、古坡鄉(xiāng)為975.87 hm2和新興鎮(zhèn)為935.61 hm2。面積最少的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是大像山鎮(zhèn)，所占面積僅為513.11 hm2。

4 結(jié)論與討論

研究區(qū)耕地總面積為77841.92hm2，甜葉菊各適宜性等級面積比例差異較大，不適宜區(qū)域面積最大，占到了總耕地面積的45.43%；其次是勉強(qiáng)適宜區(qū)域，占到總耕地面積的38.71%；高度適宜區(qū)域面積占總耕地面積的9.39%，適宜區(qū)域面積占耕地面積6.47%。

甘谷縣甜葉菊高度適宜區(qū)域主要分布在渭河河谷平原、散度河、清溪河兩岸。適宜區(qū)域?qū)僦挟a(chǎn)田，主要分布在南北兩山的坪、灣水平梯田及河谷川的河漫灘地。勉強(qiáng)適宜區(qū)域主要分布在渭河南、北黃土梁峁溝壑山區(qū)的山坡地，坡度較大，一般在10～25°。屬雨養(yǎng)型農(nóng)業(yè)用地。不適宜區(qū)域主要分布在渭河南北黃土梁峁溝壑和秦嶺山系的海拔1700～2200m的溝壑側(cè)坡及山梁上，在秦嶺山系海拔2000m以上地區(qū)以及南北兩山海拔2000m以下的荒山荒坡。

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