基于層次建模的河西灌區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度甜葉菊種植適宜性評(píng)價(jià)

徐喜俊，王品山

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

甜葉菊來(lái)自南美亞熱帶區(qū)域，蟲(chóng)害概率低，抗逆性低，適應(yīng)性廣泛，根系發(fā)育淺薄，土壤質(zhì)地以砂壤為宜。河西綠洲灌區(qū)近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)作物的大力發(fā)展，甜葉菊種植面積逐年擴(kuò)大。GIS方法在研究涼州區(qū)糖料作物適宜性評(píng)價(jià)方面已有應(yīng)用[1-4]，如韓梅等人[2]發(fā)表的基于GIS的武威市涼州區(qū)甜菜種植適宜性分區(qū)，王祎等人[3]在縣區(qū)尺度上運(yùn)用地理信息系統(tǒng)理論方法和軟件，做了涼州區(qū)甜葉菊適宜性評(píng)價(jià)研究。本文旨在通過(guò)GIS技術(shù)手段，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域尺度上探究不同行政村的甜葉菊種植土壤肥力演變與科學(xué)施肥規(guī)律，為加強(qiáng)發(fā)展糖料作物提供依據(jù)，摸清研究區(qū)的甜葉菊生產(chǎn)適宜性區(qū)域，提高甜葉菊種植的利用效率，促進(jìn)糖料作物在石羊河流域的科學(xué)、高效、生態(tài)發(fā)展，為河西灌區(qū)農(nóng)業(yè)方案決策者、基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、糖料作物經(jīng)營(yíng)合作社（種植大戶、家庭農(nóng)場(chǎng)和散戶）提供決策參考，保障甜葉菊等糖料作物的健康持續(xù)發(fā)展[1-5]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)永昌鎮(zhèn)地處武威城北，距城13km，轄22個(gè)村民委員會(huì)，182個(gè)村民小組，農(nóng)業(yè)人口43629人，人均耕地1．7畝（0．1133hm2），農(nóng)戶10060戶，勞動(dòng)力28524人。境內(nèi)地勢(shì)平坦，土壤肥沃，光熱充足，灌溉便利，金武公路、金色大道縱貫全鎮(zhèn)，鎮(zhèn)村道路縱橫交錯(cuò)，交通十分便利，是優(yōu)質(zhì)糧食、糖料經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜等作物的天然種植區(qū)。

2 材料與方法

2.1 研究資料

運(yùn)用GIS軟件和GIS方法，用行政村代碼提取永昌鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖、永昌鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖、永昌鎮(zhèn)土壤圖，以7000m2為最小單元，疊加合并空間圖件和屬性數(shù)據(jù)（表1）計(jì)算生成永昌鎮(zhèn)的甜葉菊預(yù)測(cè)單元管理圖。

2.2 層次模型建立

選定：灌溉保證率、剖面構(gòu)型、精準(zhǔn)施肥覆蓋率、全氮、地塊平整度、障礙層厚度、有效磷、海拔8個(gè)因子作為永昌鎮(zhèn)甜葉菊生產(chǎn)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)，將它們分別歸入到管理（灌溉保證率、精準(zhǔn)施肥覆蓋率）、養(yǎng)分（全氮、有效磷）、立地（地塊平整度、海拔）、剖面狀況（剖面構(gòu)型、障礙層厚度）4個(gè)準(zhǔn)則層中。按照層次判斷矩陣標(biāo)度（方法如表2所示），通過(guò)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。

2.3 因子權(quán)重計(jì)算

在GIS軟件中，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，最終所得到的組合權(quán)重即為各甜葉菊生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值（表3）。在軟件系統(tǒng)檢測(cè)，層次總排序一致性檢驗(yàn)：CR=CI/RI=0．000000001＜0．1，總排序一致性檢驗(yàn)通過(guò)。由層次分析結(jié)果可以看出，各評(píng)價(jià)因子對(duì)永昌鎮(zhèn)甜葉菊生產(chǎn)適宜性的影響程度從大到小依次為：灌溉保證率、精準(zhǔn)施肥覆蓋率、剖面構(gòu)型、全氮、地塊平整度、障礙層厚度、有效磷、海拔。

2.4 隸屬函數(shù)模型建立及其適宜性預(yù)測(cè)計(jì)算

量化數(shù)據(jù)類型采用模糊數(shù)學(xué)方法；概念因子，采用多專家打分（詳見(jiàn)表4）。構(gòu)造隸屬函數(shù)時(shí)，用特爾斐法對(duì)單個(gè)參評(píng)要素的一組實(shí)測(cè)值評(píng)估出相應(yīng)的一組隸屬度，然后建立該組實(shí)測(cè)值與評(píng)定的隸屬度之間函數(shù)關(guān)系，要求兩者之間的差值平方和最小，即滿足最小二乘法要求的函數(shù)關(guān)系為該參評(píng)因素的隸屬函數(shù)[2-4]。

利用累加模型計(jì)算永昌鎮(zhèn)甜葉菊適宜性綜合指數(shù)（IFI，Integrated Fertility Index），適宜性綜合指數(shù)（IFI）=∑Fi×CiBi，i=1，2，3，……，n，式中：Fi表示第 i個(gè)因子隸屬度；CiBi表示第i個(gè)因素的組合權(quán)重[1-4]。計(jì)算結(jié)果：高度適宜區(qū) IFI＞0．5569， 適宜區(qū) IFI 為 0．5569～0．2369，勉強(qiáng)適宜區(qū) IFI＜0．2369。

圖1 永昌鎮(zhèn)甜葉菊種植適宜性分區(qū)

3 結(jié)果與分析

根據(jù)IFI值、表5和圖1可知，研究區(qū)甜葉菊高度適宜區(qū)域面積為2338．25hm2，占全鎮(zhèn)總耕地面積的65．93%，面積相對(duì)大的8個(gè)行政村是白云村、山高村、劉沛村、馬洵村、南溝村、上源村、下源村、羊桐村，其面積分別為 337．74 hm2、247．88 hm2、128．03 hm2、100．64 hm2、129．42 hm2、170．10 hm2、141．23 hm2、105．92 hm2，面積較小的 3 個(gè)行政村是東坡村、和豐村、和寨村，其面積分別為 2．70 hm2、11．21 hm2、25．09 hm2；適宜等級(jí)區(qū)域面積為923．05 hm2，占全鎮(zhèn)總耕地面積的26．03%，該等級(jí)全鎮(zhèn)所有行政村均有分布，面積相對(duì)較大的3個(gè)行政村是和豐村、劉沛村、山高村，其面積分別為 96．76 hm2、94．29 hm2、81．35 hm2，面積較小的 3 個(gè)行政村是石碑村、下源村、中溝村；勉強(qiáng)適宜等級(jí)區(qū)域面積為285．32 hm2，占全鎮(zhèn)總耕地面積的8．04%，該等級(jí)有8個(gè)行政村沒(méi)有分布，面積相對(duì)較大的行政村是山高村，其面積為60．71 hm2，面積最小的是白云村，為0．97 hm2。

4 結(jié)論與討論

4.1 河西灌區(qū)永昌鎮(zhèn)甜葉菊生產(chǎn)適宜性預(yù)測(cè)的層次模型中，層次A為管理、養(yǎng)分、剖面、立地，其組合權(quán)重值分別為：0．4350、0．1877、0．2274、0．1500；層次 B 為因子層，權(quán)重值從大到小依次為灌溉保證率、精準(zhǔn)施肥覆蓋率、剖面構(gòu)型、全氮、地塊平整度、障礙層厚度、有效磷、海拔。

4.2 由于因子賦值權(quán)重理解、專家見(jiàn)解認(rèn)識(shí)、從事行業(yè)限制等分歧和數(shù)學(xué)方法的局限，評(píng)價(jià)結(jié)果與甜葉菊的實(shí)際生產(chǎn)能力難免會(huì)發(fā)生一定的偏差。在永昌鎮(zhèn)不同村組抽樣調(diào)查96塊地塊，根據(jù)當(dāng)?shù)厥┓是闆r和地塊產(chǎn)量對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行調(diào)查檢驗(yàn)，結(jié)果表明符合92%，基本符合實(shí)際情況占7．88%，不符合0．12%。

4.3 此研究方法基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)尺度的區(qū)域評(píng)價(jià)使得管理單元范圍變小，更能切合實(shí)際到行政村范圍評(píng)價(jià)適宜性，更為注重屬性數(shù)據(jù)的精確化，評(píng)價(jià)結(jié)果在量化上更為準(zhǔn)確，為甜葉菊種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[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]譙顯明，王祎．基于 GIS 的華池縣耕地生產(chǎn)力分級(jí)評(píng)價(jià)與屬性分析[J]．土壤與作物，2016，38（3）：198-205．

[3]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(guó)糖料，2015，37（5）：36-37．

[4]王祎，張正鵬，楊百智．基于 GIS 的武威市涼州區(qū)甜葉菊種植適宜性評(píng)價(jià)[J]．中國(guó)糖料，2016，38（1）：40-42．

[5]刑基勝，趙河文，常熙琳，等．黃羊糖廠萬(wàn)畝豐產(chǎn)高糖甜菜栽培技術(shù)[J]．中國(guó)糖料，1997，19（3）：52-54．