基于GIS的涼州區(qū)甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜性評價

王 祎，韓 梅

(甘肅省涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 甘肅 武威 733000)

0 前 言

甜菜膜下滴灌技術(shù)是在甜菜種植生產(chǎn)中，運用我國成熟發(fā)展的覆膜節(jié)水方式結(jié)合以色列滴灌技術(shù)的新型節(jié)水技術(shù)，節(jié)水顯著，優(yōu)點是可根據(jù)甜菜不同生育期和不同氣候條件下所需的養(yǎng)分和水分，科學(xué)合理配施水肥，可將水肥一體直接滴灌輸送到甜菜根部及周圍，達到了精準(zhǔn)施肥的效果，既增加了單方水效益，又保證了甜菜生長所需元素供給效果，提高水分和肥料的利用率。 與傳統(tǒng)灌溉和施肥方式相比，可節(jié)水三分之一左右，節(jié)肥一半左右， 同時也節(jié)省勞動力投入。

目前報道的相關(guān)研究有：王虎甲，曹雪花等人綜述了甜菜膜下滴灌技術(shù)的優(yōu)勢特點，回顧了涼州區(qū)甜菜膜下滴灌技術(shù)發(fā)展的過程，分析了發(fā)展中存在的問題，針對存在的問題提出了加快推廣甜菜膜下滴灌技術(shù)的對策措施，展望了未來甜菜膜下滴灌技術(shù)的發(fā)展[1]，蘇毓杰等研究表明膜下滴灌栽培技術(shù)是適宜甜菜的高效栽培技術(shù)，具有顯著的經(jīng)濟社會效益[2-3]。

近年來，隨著種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟作物效益明顯，節(jié)水農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展和應(yīng)用，以及甜菜產(chǎn)業(yè)的壯大發(fā)展，有些新型經(jīng)營主體開始應(yīng)用甜菜膜下滴灌技術(shù)，涼州區(qū)甜菜種植面積逐年增大，灌溉用水量隨之加大，故而必須提高水資源的利用率；為加快現(xiàn)代高效節(jié)水甜菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)水增效、增收、保證生態(tài)環(huán)境，科學(xué)規(guī)劃甜菜膜下滴灌應(yīng)用的高度適宜區(qū)域，本文應(yīng)用涼州區(qū)縣域耕地資源管理系統(tǒng)(CLRMIS4.0)和ARCGIS10.2，基于層次模型分析和隸屬函數(shù)模型上，做了涼州區(qū)甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜性評價。

1 研究區(qū)概況

涼州區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候，干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大，位于東經(jīng)101°59′～103°23′，北緯37°23′～38°12′，地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部。東面與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，西鄰肅南裕固自治縣，南連天祝藏族自治縣和古浪縣，北與永昌縣和民勤縣相接。

2 材料與方法

研究材料為涼州區(qū)測土配方項目建立涼州區(qū)工作空間(所有圖件資料和屬性數(shù)據(jù)庫)，計算軟件為縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)4.0，統(tǒng)計與制圖軟件為ARCGIS10.2。

2.1 層次分析建模

綜合考慮河西灌區(qū)涼州區(qū)的氣候特點和地理環(huán)境，結(jié)合甜菜膜下滴灌應(yīng)用種植實際情況，遵循針對性、主導(dǎo)性、穩(wěn)定性、可操作性等選取原則，運用專家經(jīng)驗法，擬定五個準(zhǔn)則層，分別為立地條件、理化性狀、土壤養(yǎng)分、剖面性狀、農(nóng)田管理，選取了10個分區(qū)評價的因子，海拔、坡度、 PH、有機質(zhì)、有效磷、緩效鉀、障礙層厚度、耕層厚度、灌溉模數(shù)、灌溉保證率，構(gòu)建的判別矩陣，構(gòu)造本研究甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜性評價的層次模型。

圖1 層析模型構(gòu)造示意圖

2.2 因子隸屬函數(shù)

在縣域耕地資源管理系統(tǒng)中，運行隸屬函數(shù)編輯菜單，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的理論，用特爾斐法對一組實測值評估出相應(yīng)的一組隸屬度，擬合甜菜膜下滴灌應(yīng)用評價的各個因子函數(shù)關(guān)系。

表1 層析模型因子隸屬函數(shù)

2.3 評價計算與制圖

在耕地資源管理信息系統(tǒng)中的適宜性評價模塊下中，通過建立的涼州區(qū)甜菜膜下滴灌應(yīng)用種植適宜性評價層次分析模型和隸屬函數(shù)模型，關(guān)聯(lián)涼州區(qū)工作空間中測土配方數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)，采用累積曲線分級法對涼州區(qū)所有耕地進行甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜性評價計算(見圖1)。

IFI=∑Fi×Ci(i=1,2,3,…,n)

在ArcGIS軟件制圖模塊中，進行甜菜滴灌技術(shù)應(yīng)用適宜性分區(qū)專題圖的制作。具體步驟表達如下： 統(tǒng)一坐標(biāo)系、編輯賦值屬性、根據(jù)屬性定義顏色、添加要素、圖幅輸出。

3 結(jié)果與分析

在本文建立的模型下，涼州區(qū)甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜性評價為三個等級，高度適宜、適宜、勉強適宜，IFI得分區(qū)間為1-0.83、0.83-0.75、0.75-0，總的評價耕地面積為1683795畝，高度適宜等級面積511462畝，占耕地面積的30.4%，適宜等級面積1059937畝，占耕地面積62.9%，勉強適宜等級面積112396 畝，占耕地面積6.7%。

圖2 適宜性分區(qū)圖

該評價的全區(qū)所有行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)都能夠適宜應(yīng)用膜下滴灌，這與全區(qū)都保證灌溉條件有關(guān)；該模型評價結(jié)果中高度適宜只有三個鎮(zhèn)中沒有分布，分別為永豐鎮(zhèn)、豐樂鎮(zhèn)、懷安鎮(zhèn)，其面積較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有武南、高壩、清源、雙城、永昌、吳家井、長城等；建議在高度適宜區(qū)域壯大甜菜膜下滴灌應(yīng)用產(chǎn)業(yè)規(guī)模，擴大種植面積，加大政策力度，在該區(qū)域優(yōu)先保證灌溉用水，增加農(nóng)機購置補貼，抽調(diào)專業(yè)技術(shù)人員包片服務(wù)，及時指導(dǎo)解決了甜菜膜下滴灌應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的各種問題，評價的高度適宜區(qū)域可發(fā)展成全省甜菜膜下滴灌應(yīng)用生產(chǎn)示范性基地和甜菜膜下滴灌應(yīng)用高產(chǎn)基地。

4 結(jié)論與討論

本研究利用地理信息系統(tǒng)軟件軟件與縣域耕地資源管理系統(tǒng)(CLRMIS)相結(jié)合，利用作物生長適宜性的系統(tǒng)模塊評價涼州區(qū)甜菜滴灌應(yīng)用適宜性，其結(jié)論是涼州區(qū)93.3%的耕地區(qū)域適宜應(yīng)用甜菜滴灌技術(shù)(高度適宜等級面積511462畝，占耕地面積的30.4%，適宜等級面積1059937畝，占耕地面積62.9%)，其結(jié)果的區(qū)域劃分基本準(zhǔn)確，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度上能夠保證科學(xué)性。該評價存在的問題是沒有考慮道路建設(shè)、水利工程建設(shè)、地域經(jīng)濟等因素，專家賦分也有差異，以及適宜等級的百分比例劃定也有人為主觀因素。

本文的評價分區(qū)結(jié)果可以快速高效地對研究區(qū)域甜菜膜下滴灌應(yīng)用適宜規(guī)劃進行科學(xué)評價，評價結(jié)果分區(qū)直觀地反映各個適宜性區(qū)域的分布和面積，便于指導(dǎo)科學(xué)的甜菜膜下滴灌應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃?？勺鳛榇龠M河西灌區(qū)現(xiàn)代甜菜產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展和制糖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)依據(jù)。