基于GIS的貴州省興義市水稻適宜性評(píng)價(jià)

牟桂婷　趙倫學(xué)　張珍明

[摘要]本文以貴州省興義市耕地為研究對(duì)象，應(yīng)用GIS和數(shù)學(xué)模型對(duì)興義市水稻進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，利用累加模型對(duì)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，興義市水稻適宜性等級(jí)的差異比較顯著。其中，面積最大的有10 737.34hm2，為適宜等級(jí)，占耕地面積的65.29%;高度適宜的面積占比較小，僅為10.23%。該研究結(jié)果為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及合理規(guī)范管理土壤資源提供了科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]水稻;GIS;適宜性評(píng)價(jià);興義市

中圖分類號(hào)：S511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

土地適宜性評(píng)價(jià)是在相同生產(chǎn)管理手段下評(píng)定某種特定作物種植的適宜性，適宜性則表示某一土地單元及其利用種植關(guān)系間的度量[1-2]。水稻經(jīng)過上千年的不斷選育，已經(jīng)成為我國乃至全球人類主要的糧食之一，其種植情況直接影響人類食物的供應(yīng)情況，對(duì)維護(hù)社會(huì)和平起著至關(guān)重要的作用[3]。水稻是興義市的主要糧食作物，興義市種植的主要水稻品種有岡優(yōu)906、特優(yōu)航1號(hào)、金香優(yōu)82、岡優(yōu)22、岡優(yōu)527[4]。

目前我國許多學(xué)者開展了單一用途的土地適宜性評(píng)價(jià)，如水稻、玉米、小麥、板栗和大蒜等。但這些研究對(duì)于掌握全國耕地的單一用途土地適宜性評(píng)價(jià)來說是杯水車薪，還需開展大量不同區(qū)域、不同耕地用途的土地適宜性評(píng)價(jià)[5-11]。本文應(yīng)用GIS與數(shù)學(xué)模型集成技術(shù)，評(píng)價(jià)得出興義市水稻種植用地的適宜等級(jí)、數(shù)量及其空間分布，為興義市農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及合理規(guī)范管理土壤資源提供了科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

興義市位于貴州省的西南部，具有日照較長、雨量充沛等氣候特點(diǎn)。全市耕地土壤的質(zhì)地類型主要為壤土、黏土、黏壤土、砂土，耕地土壤類型以石灰土、黃壤、水稻土為主，糧食作物以水稻、玉米和小麥為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有油菜、烤煙等。

2 資料收集與評(píng)價(jià)方法

根據(jù)興義市水稻適宜性評(píng)價(jià)的需要，采集指標(biāo)數(shù)據(jù)與圖件數(shù)據(jù)，指標(biāo)數(shù)據(jù)包括土壤化學(xué)計(jì)量學(xué)特征值、≥10℃積溫、海拔等12個(gè)評(píng)價(jià)因子。以興義市耕地中的水田為評(píng)價(jià)對(duì)象，參照聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）發(fā)布的《土地評(píng)價(jià)綱要》，首先生成適宜評(píng)價(jià)單元并建立屬性數(shù)據(jù)庫，再結(jié)合綜合評(píng)價(jià)模型即可得到適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果[12]。

3 適宜性評(píng)價(jià)

3.1 適宜性評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)

采用特爾斐法建立評(píng)價(jià)因子指標(biāo)體系，隸屬函數(shù)及參數(shù)結(jié)果見表1。

采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，指標(biāo)權(quán)重值計(jì)算結(jié)果見表2。

3.2 水稻適宜性模糊綜合評(píng)價(jià)

利用累加模型計(jì)算水稻適宜性指數(shù)。

式中：RAI（Rice Adapt Index）為水稻適宜性指數(shù);Fi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分值;Ci為第i個(gè)因素的組合權(quán)重。本文根據(jù)平均值確定水稻的適宜性，參照標(biāo)準(zhǔn)為：RAI>60，高度適宜等級(jí);50

4 結(jié)果與討論

4.1 面積統(tǒng)計(jì)

利用ArcGIS軟件，統(tǒng)計(jì)得到水稻各適宜性等級(jí)面積，結(jié)果見表3。

4.2 空間分布分析

高度適宜等級(jí)水田主要分布在馬嶺鎮(zhèn)中南部、桔山街道西北部和東南部，以及鄭屯鎮(zhèn)的北部邊緣;適宜等級(jí)水田主要分布在興義市的中部和北部，包括桔山街道、下五屯街道、萬屯鎮(zhèn)—魯屯鎮(zhèn)—鄭屯鎮(zhèn)一帶;勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田主要分布在清水河鎮(zhèn)的西北部、烏沙鎮(zhèn)以及白碗窯鎮(zhèn);不適宜等級(jí)水田分布比較零星。具體分布見圖1。

4.3 限制性影響因子分析

4.3.1 高度適宜

高度適宜等級(jí)的水田剖面發(fā)育完善，土層深厚。化學(xué)計(jì)量值（速效鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)）豐富，土壤質(zhì)地松軟，灌排能力強(qiáng)，有效積溫高，所處海拔相對(duì)較低，基本無限制性因子。

4.3.2 適宜

與高度適宜等級(jí)的水田相比，適宜等級(jí)的水田受有效土層單因子的限制。高度適宜水田的有效土層最低為60cm、最高為100cm、平均厚度為76.45cm，水田土層大于80cm的水田面積為314.74hm2，占高度適宜水田面積的18.70%。而適宜水田的有效土層最低為40cm、最高為100cm、平均厚度為70.97cm，水田土層大于80cm的水田面積為321.88hm2，占適宜水田面積的3.0%。

4.3.3 勉強(qiáng)適宜

勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田與適宜等級(jí)水田相比，水稻種植的主要限制性因子是灌溉能力和排水能力。勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田面積為4 000.62hm2，全部的灌溉能力均為可以發(fā)展灌溉。但是，目前農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展還不完善，其中還有1 135.38hm2屬于望天田，只有靠降水才能滿足灌溉，干旱季節(jié)缺水嚴(yán)重會(huì)影響水稻的生長。排水能力處于弱或較弱的水田面積為2 027.95hm2，占勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田的50.69%，在豐雨季節(jié)可能會(huì)導(dǎo)致土壤滯水，影響土壤的氧化還原反應(yīng)。

4.3.4 不適宜

不適宜等級(jí)水田的限制性因子比較多，主要是海拔、灌溉能力和質(zhì)地構(gòu)型。勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田海拔在1 300m以上的水田面積為2 825.29hm2，占勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田面積的70.62%，而不適宜等級(jí)水田全部分布在海拔1 300m以上。不適宜等級(jí)水田的灌溉能力非常差，全部為可以發(fā)展灌溉，目前沒有灌溉能力。不適宜等級(jí)水田的土壤質(zhì)地全為砂土，該類型土壤保水性弱，水氣容易擴(kuò)散，易干不易澇，不能滿足水稻生長的需求。砂質(zhì)土壤養(yǎng)分比較容易流失，保肥性能差，易造成水稻后期脫肥，發(fā)生早衰。土壤黏粒和有機(jī)質(zhì)比較少，不能黏結(jié)形成團(tuán)聚體，秧苗不易著床，即使能夠著床，也由于土粒沉實(shí)，稻苗發(fā)棵難、分蘗少。

5 結(jié) 論

本文運(yùn)用GIS和數(shù)學(xué)模型技術(shù)手段，以興義市的耕地為研究對(duì)象，在農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上選擇包括土體構(gòu)型和理化性質(zhì)、立地條件的12個(gè)評(píng)價(jià)因子，對(duì)水稻進(jìn)行了適宜性評(píng)價(jià)。

（1）高度適宜等級(jí)水田主要分布在馬嶺鎮(zhèn)中南部、桔山街道西北部和東南部，以及鄭屯鎮(zhèn)的北部邊緣。這些區(qū)域土壤剖面發(fā)育完善，土層較厚;地形多為平壩地和溝谷地，地勢(shì)平坦;化學(xué)計(jì)量（速效鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)）含量豐富，土壤質(zhì)地松軟，通透性高，土壤灌溉能力強(qiáng)，具備水稻生長的良好條件。因此，對(duì)這部分高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田要加強(qiáng)培肥管理，精耕細(xì)作，使耕地質(zhì)量不變或提高。

（2）適宜等級(jí)水田主要分布在興義市的中部和北部，包括桔山街道、下五屯街道，以及萬屯鎮(zhèn)—魯屯鎮(zhèn)—鄭屯鎮(zhèn)一帶。勉強(qiáng)適宜等級(jí)水田主要分布在清水河鎮(zhèn)的西北部、烏沙鎮(zhèn)以及白碗窯鎮(zhèn)。這些區(qū)域地勢(shì)相對(duì)平坦，水田多集中在平壩地、溝谷地和丘陵低山的緩坡地上，土壤養(yǎng)分狀況基本滿足水稻生長，灌溉能力多為可灌。因此，對(duì)這部分耕地需要增加資金、物質(zhì)和技術(shù)投入，克服土地限制因素，加強(qiáng)對(duì)中低產(chǎn)田的改良和改造，如通過沙摻壤改善土壤質(zhì)地，運(yùn)用客土方法提高土層厚度，增施有機(jī)肥、種植綠肥以提高土壤肥力等。實(shí)施土地開發(fā)整理工程，因地制宜地建設(shè)局部平整的小塊平地或者坡式梯田，修建溝渠、蓄水池，保證水田的灌排能力，加強(qiáng)以農(nóng)田水利為中心的農(nóng)田基本建設(shè)，改善生產(chǎn)條件，提高耕地地力。

（3）不適宜等級(jí)水田分布比較零星，這些區(qū)域海拔較高，土壤粘重，基本無灌溉條件，不適合水稻生長。對(duì)這部分因?yàn)楹０屋^高及其他限制因素而成為不適宜等級(jí)的耕地，應(yīng)該因地制宜地種植其他糧食或經(jīng)濟(jì)作物，如花生、馬鈴薯。對(duì)部分坡度大的耕地實(shí)施退耕還林，積極造林和營林，發(fā)展速生豐產(chǎn)用材林和經(jīng)濟(jì)林，既增加經(jīng)濟(jì)效益，又能夠防止水土流失，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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