基于GIS的志丹縣土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價

摘 要：【目的】對志丹縣土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性進(jìn)行評價，為確保農(nóng)用地得到有效利用、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量、保障農(nóng)用地的生態(tài)安全等提供參考?！痉椒ā窟\用層次分析法和德爾菲法，選取高程、坡度、坡向、多年平均降水量、土壤質(zhì)地等5個適宜性評價因子，通過ArcGIS軟件進(jìn)行計算分析，得出志丹縣土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性的評價狀況?！窘Y(jié)果】志丹縣適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地呈現(xiàn)出自南向北。由優(yōu)到劣的趨勢?！窘Y(jié)論】為充分發(fā)揮土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性的優(yōu)勢，需要進(jìn)一步加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提高農(nóng)業(yè)科技水平、優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等措施，推動農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：GIS；適宜性評價；延安市；志丹縣

中圖分類號：F327" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）24-0101-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.24.019

GIS Based Suitability Evaluation of Land Agricultural Production in Zhidan County

Abstract：[Purposes] The evaluation of the suitability of land agricultural production in Zhidan County provides a reference for ensuring the effective use of agricultural land， improving the yield of crops， and ensuring the ecological security of agricultural land. [Methods] Using Analytic Hierarchy Process and Delphi method， by selecting five factors suitable for evaluating the suitability of agricultural land in Zhidan County， including elevation， slope， aspect， average annual precipitation， and soil texture. and applying ArcGIS software for calculation and analysis， the evaluation status of the suitability of land agricultural production in Zhidan County was ultimately obtained.[Findings] From south to north， the land suitable for agricultural production in Zhidan County shows a trend from good to bad.[Conclusions] In order to fully leverage the advantages of land suitability for agricultural production， Zhidan County needs to further strengthen agricultural infrastructure construction， improve agricultural technology level， optimize agricultural industry structure and other measures to promote sustainable and healthy development of agriculture.

Keywords： GIS; suitability evaluation; Yan'an City; Zhidan County

0 引言

土地作為人類賴以生存的重要自然資源，對人類的生產(chǎn)生活具有重要作用。如何合理地進(jìn)行土地利用、解決人地關(guān)系矛盾是人類長期以來面臨的問題。合理地利用土地，可以提高土地的利用效率、生產(chǎn)效率，防止土地大面積退化、減少土地浪費。李瀟等［1］對西峽縣的農(nóng)用地適宜性評價研究。研究表明西峽縣只有13.27%的土地適宜作為耕地生產(chǎn)且高度適宜區(qū)主要分布在南部的河谷地帶。李駱鑫等［2］對閬中市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價，研究表明閬中市高度適宜區(qū)受水源距離與道路距離的正向作用影響，不適宜區(qū)受部分自然條件稟賦的限制，尤其以土壤有機質(zhì)含量對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響最大。本研究以延安市志丹縣為研究區(qū)，對其進(jìn)行土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價，以期為保障志丹縣農(nóng)用地的生態(tài)安全提供參考。

1 研究區(qū)概況

延安市志丹縣位于延安市北部，位于陜西省北部黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地理位置為東經(jīng)108°11′56″～109°3′48″，北緯36°21′23″～37°11′47″。東部和安塞區(qū)相接，西北部與吳起、靖邊縣相連，東南部和甘泉、富縣毗鄰，西南部與甘肅省合水縣、華池縣交界。屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年均氣溫為8.1℃。年均日照為2 332 h，年均降水量474.2 mm，年均無霜期為142天［3］。截至2021年末，志丹縣總戶數(shù)共有56 528戶，比上年減少577戶。城鎮(zhèn)化率61.48%。

根據(jù)第三次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報，志丹縣耕地面積為32 170.35 hm2。其中水田為0 hm2；水澆地為339.15 hm2，占1.17%；旱地31 831.20 hm2，占98.82%。主要分布在義正鎮(zhèn)、順寧鎮(zhèn)、金丁鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)，占全縣耕地面積的61.70%。林地面積為255 908.17 hm2。其中：喬木林地129 089.26 hm2，占50.73%；灌木林地46 248.78 hm2，占17.33%；其他林地80 570.13 hm2，占31.94%。主要分布在永寧鎮(zhèn)、義正鎮(zhèn)、順寧鎮(zhèn)、杏河鎮(zhèn)，占全縣林地的65.24%。種植園用地8948.60 hm2。其中：果園8924.17 hm2，占98.70%；其他種植園用地24.43 hm2，占1.30%。主要分布在杏河鎮(zhèn)、順寧鎮(zhèn)、義正鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)，占全縣種植園用地的61.90%。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究基礎(chǔ)圖件包括志丹縣行政區(qū)劃圖，地形地貌圖、土地利用現(xiàn)狀圖和水文圖等。DEM數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云，精度為30 m×30 m。降水量和土壤數(shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

2.2 研究方法

本研究采用德爾菲法和層次分析法相疊加來研究志丹縣土地適宜性評價。德爾菲法又稱專家打分法，此方法的優(yōu)勢在于具有非常強的權(quán)威性和輪間反饋性等特點［4］。層次分析法是一種定性和定量相結(jié)合的，系統(tǒng)化、層次化、結(jié)構(gòu)化的決策分析方法，常用于處理復(fù)雜的決策問題。該方法首先對問題進(jìn)行定義并構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)；其次構(gòu)建判斷矩陣，計算權(quán)重及優(yōu)先級；最后綜合權(quán)重等方式步驟，得出結(jié)果與決策。

2.3 評價因子與分級指標(biāo)

評價因子是指對土地生產(chǎn)有影響和制約作用的多種因素，主要包括自然因子和社會經(jīng)濟(jì)因子。合理確定評價因子及其權(quán)重是保證評價結(jié)果科學(xué)性、準(zhǔn)確性的重要條件。在選取因子時，應(yīng)結(jié)合自然與社會條件，并考慮評價目標(biāo)及需求。具體來說，要考慮氣候、地質(zhì)地貌、土壤、植被、水文、經(jīng)濟(jì)等條件。本研究選取高程、坡度、坡向、年均降水量、土壤質(zhì)地等5個評價因子［5］。

使用YAAHP軟件進(jìn)行權(quán)重分析及計算出各自相應(yīng)的權(quán)重值。將5個評價因子組建層次結(jié)構(gòu)模型。首先將決策目標(biāo)層定為農(nóng)業(yè)用地適宜性評價，指標(biāo)層為高程、坡度、坡向、平均年降水量、土壤質(zhì)地。其次構(gòu)建比較判斷矩陣，并檢驗其一致性，最后計算出各因子的權(quán)重值分別為高程0.25，土壤0.23，坡度0.21，坡向0.15及年均降雨量0.16。將志丹縣農(nóng)用地適宜性等級分為高度適宜、中度適宜、基本適宜、不適宜4個等級（見表1）。

3 結(jié)果與分析

3.1 適宜性評價分析

將地理空間數(shù)據(jù)云下載的區(qū)塊DEM圖像進(jìn)行拼接、按掩膜提取后，得出志丹縣DEM圖像。利用重分類工具對圖像進(jìn)行重分類操作，以自然間斷點分級法分為4級，然后根據(jù)《土地評價綱要》依次進(jìn)行賦分處理，高度適宜為4分，中度適宜為3分，勉強適宜為2分，不適宜為1分［6］。志丹縣適宜性評價因子等級分布如圖1所示。圖1中高度適宜表示此地非常適合農(nóng)用地的開發(fā)及生產(chǎn)，比較適宜表示此地區(qū)適合農(nóng)用開發(fā)，但還有著其他些許的不適宜因素。勉強適合表示此地不太適合農(nóng)作物的生長，開發(fā)利用需慎重考慮。不適合表示此地完全不適合農(nóng)作物的生長。

志丹縣適宜性評價因子等級分布如圖1所示。將地理空間數(shù)據(jù)云下載的區(qū)塊DEM圖像進(jìn)行拼接、按掩膜提取后，得出志丹縣DEM圖像。由圖1（a）利用重分類工具對圖像進(jìn)行重分類操作，以自然間斷點分級法分為4級。由于志丹縣大多位于黃土高原地帶，海拔較低的地區(qū)大多為河谷和盆地，灌溉條件優(yōu)越，利于農(nóng)業(yè)開墾，海拔越低，代表越適宜農(nóng)作物耕種，適宜性等級就越高。

志丹縣大部分土壤含砂量過高，大多區(qū)域土壤含沙量為53%，而黏土含量頗少，僅為14%。全縣水土流失較為嚴(yán)重。根據(jù)《國際制土壤質(zhì)地三角圖》可得知，土壤質(zhì)地中以壤土最好，黏土最差為標(biāo)準(zhǔn)［4］。由圖1（b）可知，志丹縣全縣土地含黏量不足30%。使用手動斷點法進(jìn)行分類，臨界值分別為15、20、25。小于15%為砂土和砂壤土，20%～25%為壤土，25%～29%大多為黏壤土。特別適宜區(qū)和適宜區(qū)大多都處在河道兩旁，而不適宜區(qū)大多都處于高山之上。

通過對志丹縣DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析后，得出志丹縣坡度為0°～64°，大多位于0°～33°，平均值為19.35°。在執(zhí)行重分類操作時，選取5、10、25、63這4個臨界值，坡度在0～5°的非常適合農(nóng)作物耕種，5～10°的土地為中度適宜，10°～25°的土地相對來說適合農(nóng)作物的耕種，大于25°小于63°的土地為不適宜耕作農(nóng)作物。由圖1（c）可知，志丹縣10°以下的土地數(shù)量稀少，分布零星細(xì)碎，大部分都處于河流地帶、山谷之間。較為適宜的10°～25°土地數(shù)量最多，面積分布最廣，位于山坡之上。不適宜的土地面積僅次于較為適宜的土地面積。

志丹縣位于北半球，坡向朝南的地區(qū)采光度好，陽光照射量充足，更適合農(nóng)作物的耕種以及農(nóng)業(yè)開發(fā)利用。而坡向朝北的地區(qū)采光度差，紫外線含量較少，陽光不能直射，因此不適合農(nóng)作物的耕種。由圖1（d）可知，志丹縣朝南的土地數(shù)量非常的多，因此都在適宜農(nóng)作物耕作的條件范圍內(nèi)。

選取2020—2022年的平均年降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行多年平均降雨量分析。降雨量越多，越適合農(nóng)作物耕種。由圖1（e）可知，志丹縣南部地區(qū)降雨量充足且河流分布面積廣，因此，優(yōu)先選擇南部地區(qū)進(jìn)行農(nóng)作物耕種。

將高程、坡度、坡向、土壤、年平均降水量5個評價因子疊加進(jìn)行總評價之后，得出志丹縣土地農(nóng)業(yè)適宜性總體評價如圖2所示。

由圖2可知，高度適宜區(qū)大多位于南部的永寧鎮(zhèn)，并且按照洛河流域分布，與黃土高原丘陵溝壑地貌相吻合，占14.79%。高度適宜區(qū)域大多位于洛河流域地帶，呈現(xiàn)出由東南南向西北依次遞減的趨勢。此地區(qū)的土壤砂土含量相對較少，黏土含量相對較多，土壤密度小，水分養(yǎng)分不易流失。高度適宜區(qū)緯度相對較低，光熱條件充足，并且區(qū)域水源充足，灌溉條件優(yōu)越。適合種植大量農(nóng)作物。擁有著適宜的氣候條件，有利于農(nóng)作物的生長和繁殖，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了良好的環(huán)境。

3.2 對策建議

推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，引入滴灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)，減少水資源浪費。加強雨水收集與利用，建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，用于補充灌溉水源，提高水資源利用效率。實施水土保持工程，減少水土流失，保護(hù)土壤資源。完善農(nóng)田水利設(shè)施，修建和改造灌溉渠道、排水溝等基礎(chǔ)設(shè)施，提高農(nóng)田灌溉和排水能力［7-9］。加強道路交通建設(shè)，改善農(nóng)村道路條件，提高農(nóng)產(chǎn)品運輸效率和市場競爭力。推廣農(nóng)業(yè)機械化，引進(jìn)和推廣先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機械，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。建立農(nóng)業(yè)科技示范基地，引進(jìn)和培育新品種、新技術(shù)，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。推廣智慧農(nóng)業(yè)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、精準(zhǔn)化。

調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，根據(jù)市場需求和當(dāng)?shù)刭Y源條件，發(fā)展具有地方特色的農(nóng)產(chǎn)品，如富硒蘋果、黃芪等中藥材。促進(jìn)農(nóng)業(yè)與旅游融合，利用志丹縣獨特的自然風(fēng)光和農(nóng)業(yè)資源，發(fā)展觀光農(nóng)業(yè)和休閑農(nóng)業(yè)。

4 結(jié)語

綜上所述，從土地農(nóng)業(yè)適宜性的角度來看，志丹縣具有獨特的優(yōu)勢和潛力，但也面臨一些挑戰(zhàn)和劣勢。為充分發(fā)揮土地農(nóng)業(yè)適宜性的優(yōu)勢，志丹縣需要進(jìn)一步加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提高農(nóng)業(yè)科技水平、優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等措施，推動農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

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