基于GIS的定西市農(nóng)用地適宜性評價分析

李鵬飛

（長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054）

0 引言

人地關(guān)系歷來是研究者關(guān)注的重大科學(xué)問題之一［1］，土地作為一種有限資源，如何合理利用一直是人們關(guān)注的問題。隨著人口數(shù)量的不斷增加，土地占用率不斷擴大，人地矛盾日益突出，生態(tài)環(huán)境頻受威脅。在此背景下，土地適宜性評價的工作顯得格外重要，該工作可為土地的合理利用做出一定的指導(dǎo)和規(guī)劃。目前國內(nèi)已經(jīng)有很多相關(guān)研究［2-3］，研究范圍從全國、各省區(qū)市、各地級市等依次開展，且對大中小尺度范圍的研究仍在持續(xù)。研究內(nèi)容上，從農(nóng)用地的單一性適宜性評價到基于GIS 的多種土地類型適宜性評價，再到整合多種方法的土地適宜性綜合評價，評價內(nèi)容一直不斷完善。土地適宜性評價需要選取不同的指標，一般指標主要由自然因素和社會經(jīng)濟因素組成，對于農(nóng)業(yè)用地評價來說，自然條件占比較大。評價方法主要體現(xiàn)在確定評價因子及其權(quán)重和綜合評價方面。在確定因子權(quán)重方面，常用的方法有德爾菲法、線性回歸法、層次分析法、模糊綜合評判法、調(diào)試法等［4-5］。雖然目前對土地適宜性評價已開展了大量研究，但對地級市的研究依然存在空缺。定西市作為甘肅省的下屬地級市，其位于半干旱區(qū)。全市以渭河為界大致分為南北兩大部分，北部為黃土丘陵溝壑區(qū)（包括安定區(qū)、通渭、隴西、臨洮和渭源北部），南部為高寒陰濕區(qū)（漳縣、岷縣和渭源南部），前者位于中溫帶半干旱區(qū)，降水少溫差大，后者為暖溫帶半濕潤區(qū)，海拔高氣溫低。整體來看，定西市由于自然條件的影響，農(nóng)業(yè)種植受到很大限制，對定西市農(nóng)業(yè)用地進行適宜性評價分析對于當?shù)剞r(nóng)業(yè)土地的規(guī)劃和合理利用具有重要的價值和意義。

1 研究區(qū)概況

定西市位于甘肅省中部，北部與蘭州市和白銀市接壤，東部與和平?jīng)鍪屑疤焖信?、南部接壤隴南市、西鄰甘南州和臨夏州。因地處黃土高原、青藏高原及西秦嶺山地交匯處，地勢起伏較大，且土地破碎化嚴重，自西南向東北傾斜，海拔約2 577.3 m。就干濕情況而言，處于中溫帶半干旱區(qū)，氣候相對干旱，冬季寒冷干燥，夏季炎熱少雨，年均氣溫在5.7 ℃～7.7 ℃之間，年均降水量為350～600 mm，蒸發(fā)量達1 400 mm以上。截至2020年末，定西市總面積1.96萬km2，總耕地面積約82.70 hm2，第一產(chǎn)業(yè)增加值為89.8 億元，同比增加11.8 億元，增長5.9%，增速在甘肅省位居第三，對GDP 的貢獻率達26.5%。截至2021 年末，全年種植各類農(nóng)作物55.16 hm2，比2020 年增長1.6%，其中，糧食作物約40.07 hm2，經(jīng)濟作物約14.57 hm2，馬鈴薯、中藥材、蔬菜等特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)種植面積分別達到18.21 hm2、9.05 hm2、3.27 hm2。

2 數(shù)據(jù)來源及適宜性評價指標構(gòu)建

本研究采用的數(shù)據(jù)主要包括DEM 數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和降水量數(shù)據(jù)。DEM 數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/），其空間分辨率為30 m。溫度與降水量數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http：//www.Resdc.cn）資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)注冊與出版系統(tǒng)的中國氣象要素年度空間插值數(shù)據(jù)集，選擇2020 年的溫度與降水量數(shù)據(jù)，其空間分辨率為30 m。

根據(jù)實地情況和前人研究，在遵循全面性、主導(dǎo)性、穩(wěn)定性和可操作性的選取評價因子原則的基礎(chǔ)上，本研究主要選取自然因素高程、坡度、坡向、降水和溫度作為評價指標，通過各指標對定西市的農(nóng)用地適宜性進行評價（見表1）。由于每個指標對農(nóng)業(yè)用地的貢獻率并不一致，故通過總結(jié)已有研究，運用層次分析法（AHP）提取各指標權(quán)重，該方法的優(yōu)點在于可將問題分解，構(gòu)建出評價模型，比較因子重要程度，計算過程在YAAHP 軟件中進行［6-7］。根據(jù)以上方法計算，最后確定自然指標因子高程、坡度、坡向、降水和溫度的權(quán)重分別為0.230 2、0.122 8、0.133 59、0.182 7、0.228 4。

表1 評價因子質(zhì)量分等定級標準

3 定西市農(nóng)用地適宜性評價

3.1 定西市農(nóng)用地適宜性評價

基于《土地評價綱要》的基本內(nèi)容，根據(jù)實際情況，將定西市農(nóng)用地適宜性分成4 個等級，分別為適宜、較適宜、較不適宜和不適宜［8-12］。適宜表示自然條件相對較好，適合農(nóng)作物生長。較適宜表示土地生長環(huán)境一般，各項因子對農(nóng)作物有輕微的限制性，生產(chǎn)效益一般。較不適宜代表各項因子對農(nóng)作物有明顯的制約性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益很低。不適宜指示不能種植農(nóng)作物，適合其他用地類型，如林地［13-15］。根據(jù)適宜農(nóng)業(yè)種植的條件，對自然因素的適宜性劃分等級。高程限制農(nóng)業(yè)種植的類型和面積，高程越高適宜性越差，坡度越大越不利于農(nóng)業(yè)種植，坡向分為陽坡和陰坡，陽坡適宜農(nóng)作物生長，而陰坡正好相反，根據(jù)海拔高低、坡度大小、坡向朝向分成5、4、3、2 四個等級，等級越高，越利于農(nóng)作物生長。溫度和降水對農(nóng)作物生長是至關(guān)重要的，不同的溫濕環(huán)境和水熱條件組合影響農(nóng)作物的種類、種植、生長、收成等一系列過程，本研究選取了定西市2015 年年平均氣溫、年降水量作為參考，資料顯示平均溫度在-4 ℃～11 ℃之間，降水量約為270～530 mm，相對多的降水量和溫度適宜農(nóng)作物的生長，根據(jù)溫度高低和降水量同樣分成5、4、3、2四個等級，等級越高，水熱條件越好。定西市適宜性評價因子等級分布如圖1所示。

圖1 定西市適宜性評價因子等級分布圖

通過對各評價因子劃分等級，將等級賦予對應(yīng)的權(quán)重，基于ArcGIS 軟件得出定西市農(nóng)業(yè)用地的適宜性評價結(jié)果如圖2 所示。由適宜性評價結(jié)果可以看出定西市適宜農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域主要分布在西北、東北和東部地區(qū)，對應(yīng)的縣域主要為臨洮縣、安定區(qū)、渭源縣、通渭縣、隴西縣和漳縣的大部分地區(qū)，岷縣由于海拔相對較高，氣溫相對較低，全年適合農(nóng)作物生長的時間較少，不利于大規(guī)模的開展農(nóng)業(yè)種植。其中最適宜開展農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域分布在河流沿岸，特點是海拔相對較低、水熱條件好，統(tǒng)計得出面積約為2 462 km2，占定西市總面積的13%，其中通渭縣、渭源縣、隴西縣和臨洮縣占比相對較大。較適宜農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域和適宜等級的區(qū)域相差不大，主要分布在適宜等級的周邊區(qū)域，除此之外，安定區(qū)較適宜種植的區(qū)域較大，漳縣南部也有分布，統(tǒng)計得出面積約為5 029 km2，占定西市總面積的26%。較不適宜農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域最大，面積為7 037 km2，占定西市總面積的36%，這是由于定西市海拔較高，處于黃土高原丘壑區(qū)域，地形破碎且復(fù)雜多樣。除此之外，定西市水熱條件相對較差，同樣使得適宜開展農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域較少，較不適宜開展農(nóng)業(yè)種植的縣域主要分布在岷縣東部、臨洮縣中部、安定區(qū)的部分區(qū)域及岷縣和漳縣的交界區(qū)域。不適宜開展農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域主要分布于岷縣的大部分區(qū)域、臨洮縣的東部、漳縣的西南部，以上區(qū)域分布主要因為海拔高、水熱條件差、地勢情況復(fù)雜，其面積約為4 808 km2，占定西市總面積的24%。

圖2 定西市農(nóng)用地適宜性等級

3.2 定西市農(nóng)用地利用對策

由適宜性評價可以得出定西市適宜種植農(nóng)作物的地區(qū)主要分布在地勢較為平坦、有河流、水熱條件好，開發(fā)利于農(nóng)業(yè)發(fā)展的區(qū)域，結(jié)合當?shù)氐钠渌麠l件，因地制宜對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是最好的選擇。在適宜性種植區(qū)域，可大力種植糧食作物如小麥、玉米、馬鈴薯等，在較適宜種植農(nóng)作物的區(qū)域可發(fā)展中草藥種植，對于不適宜開展農(nóng)作物種植的區(qū)域可以根據(jù)當?shù)刂参镱愋椭矘湓炝只蚍N植當?shù)刂参?。對不適宜開展農(nóng)作物種植區(qū)域的已開發(fā)耕地可通過退耕還林或退更還草，改善生態(tài)環(huán)境。

通過分析，對定西市農(nóng)業(yè)發(fā)展提出以下建議。首先根據(jù)實際情況深入推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造集群化產(chǎn)業(yè)鏈，降低農(nóng)戶個人風(fēng)險。政府引導(dǎo)農(nóng)戶種植，擴寬產(chǎn)業(yè)市場，實時提供最新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展信息，保證生產(chǎn)與市場需求端的實時同步。堅持市場需求為導(dǎo)向，不斷完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。其次要大力發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，加大對特色產(chǎn)業(yè)的資金投入，擴大特色種植業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。以適應(yīng)當?shù)刈匀画h(huán)境的農(nóng)作物為突破口，打造區(qū)域農(nóng)業(yè)作物品牌。加大特色作物的引進和種植，如馬鈴薯、中草藥。除原產(chǎn)品的種植以外，堅持統(tǒng)籌謀劃，推廣合作互利模式，成立農(nóng)作物組織，打造區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品品牌。鼓勵生產(chǎn)加工，不斷充實和完善產(chǎn)業(yè)鏈，善于利用電商平臺，擴大產(chǎn)品的影響力和普及率。最后是增強農(nóng)業(yè)抵御自然災(zāi)害的能力。引進專家組對農(nóng)作物種植進行指導(dǎo)，提高農(nóng)戶的預(yù)防災(zāi)害意識。引進專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，提高農(nóng)業(yè)機械化的使用率，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)效率。加大科技投入，引進高產(chǎn)抗病適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境的改良作物，擴大農(nóng)作物的受眾面積，不斷增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

4 結(jié)論

本研究基于ArcGIS 平臺，以甘肅省定西市為研究對象，對定西市農(nóng)用地的適宜性進行評價。結(jié)果表明定西市適宜農(nóng)業(yè)種植的區(qū)域主要分布在西北、東北和東部地區(qū)，分布區(qū)域整體上地勢較為平坦、有河流分布、水熱條件較好，對應(yīng)的縣域主要為臨洮縣、安定區(qū)、渭源縣、通渭縣、隴西縣和漳縣的大部分地區(qū)。經(jīng)過分析認為，定西市可以根據(jù)實際情況深入推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，大力發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)機械化的使用率等措施增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平。