方海寶　張水香

摘要 通過(guò)對(duì)太湖縣“測(cè)土配方施肥”項(xiàng)目采樣調(diào)查結(jié)果的匯總分析和篩選,利用GIS和“縣域耕地資源信息管理系統(tǒng)”對(duì)太湖縣耕地油菜種植適宜性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)分析。其中:高度適宜、適宜、勉強(qiáng)適宜和不適宜的面積分別約為5 384.40hm2、17 839.33hm2、11 624.40hm2和3 712.93hm2,分別占耕地總面積的13.7%、45.5%、29.6%和11.2%。

關(guān)鍵詞 油菜種植;耕地;定量分析;GIS;安徽太湖

中圖分類號(hào) S565.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2009)13-0358-02

土地(壤)評(píng)價(jià)是農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作,國(guó)內(nèi)在其理論和方法上進(jìn)行了較多的介紹,也開展了大量的研究。近年來(lái),GIS技術(shù)被廣泛用于農(nóng)業(yè)用地作物種植適宜性評(píng)價(jià),并已成為土地適宜性評(píng)價(jià)中重要的技術(shù)手段。筆者以安徽省太湖縣2005年開始進(jìn)行的“測(cè)土配方施肥”項(xiàng)目所獲取的耕地屬性信息為基礎(chǔ),利用GIS和“縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)”,對(duì)其耕地的油菜種植適宜性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

太湖縣位于安徽省西南部、大別山區(qū)南緣,介于北緯30°09′～30°46′和東經(jīng)115°45′～116°30′之間。全縣氣候四季分明,具有北亞熱帶季風(fēng)氣候特征,是季風(fēng)性氣候十分典型的地區(qū)之一,屬沿江1年2～3熟亞熱帶農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。年平均氣溫16.4℃,年平均日照1 937.7h,無(wú)霜期249d,冬夏長(zhǎng)而春秋短。年平均降雨量1 460.1mm,降水主要集中在4～8月份,氣候特點(diǎn)總體適宜油菜生產(chǎn)。土壤類型主要有紅壤、黃棕壤、棕壤、潮土、紫色土、石灰?guī)r土、水稻土等。

1.2 基礎(chǔ)工作條件

采用基礎(chǔ)資料為:屬性數(shù)據(jù)包括第2次土壤普查所編撰的土壤志、2005年開始進(jìn)行的“測(cè)土面積配方施肥”項(xiàng)目所獲得的耕地調(diào)查點(diǎn)資料(包括采樣點(diǎn)坐標(biāo)、基本情況、土壤農(nóng)化分析數(shù)據(jù))、縣鄉(xiāng)村基本情況統(tǒng)計(jì)以及其他相關(guān)文本資料和數(shù)據(jù)資料?？臻g數(shù)據(jù)包括1∶50 000土壤圖、地形圖以及行政界圖、土地利用圖等。數(shù)據(jù)處理和管理軟件包括ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件、GIS地理信息系統(tǒng)軟件和縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)軟件。

1.3 技術(shù)流程

收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料和圖件,并按照統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行分析和處理,建立適宜性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù);選取評(píng)價(jià)指標(biāo),確定單因素權(quán)重,即建立隸屬函數(shù)模型及層次分析模型;利用土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖及行政區(qū)劃圖確定評(píng)價(jià)單元,提取評(píng)價(jià)單元屬性,包括土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)、田間調(diào)查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性;根據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型確定評(píng)價(jià)單元等級(jí),獲得各等級(jí)耕地面積,編制適宜性分布圖等。

1.4 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理

屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的建立:歷史數(shù)據(jù)主要來(lái)自第2次土壤普查編撰的《太湖土壤》中的土壤屬性數(shù)據(jù)、利用Excel提取其中有效數(shù)據(jù),并進(jìn)行分類、整理,利用Access將所獲取的數(shù)據(jù)建庫(kù)。測(cè)土配方施肥項(xiàng)目數(shù)據(jù)主要包括田間試驗(yàn)示范數(shù)據(jù)、田間調(diào)查數(shù)據(jù)、土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)等,通過(guò)統(tǒng)一的測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)錄入軟件,建立測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)庫(kù)。其他數(shù)據(jù)包括灌溉渠道、農(nóng)田水利、湖泊、河流、公路等資料,經(jīng)過(guò)篩選、分類、整理后建庫(kù)。

空間矢量數(shù)據(jù)包括土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖等圖件,經(jīng)過(guò)完整性檢驗(yàn)后掃描得到圖象文件,在GIS軟件中經(jīng)過(guò)矢量化、幾何校正、建立拓?fù)潢P(guān)系以及投影轉(zhuǎn)換后,以shape格式存入矢量數(shù)據(jù)庫(kù)?？臻g柵格數(shù)據(jù)(測(cè)土配方采樣點(diǎn))經(jīng)過(guò)完整性檢查后數(shù)字化,得到采樣點(diǎn)位圖并作投影轉(zhuǎn)換,將點(diǎn)位圖通過(guò)關(guān)鍵字段連接外部數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)克呂格插值得到柵格數(shù)據(jù),存入柵格數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.5 參評(píng)因子選擇及其權(quán)重確定方法

參評(píng)因子的確定:應(yīng)綜合考慮其對(duì)適宜性有較大的影響,在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的變異較大,便于劃分等級(jí),具有相對(duì)的穩(wěn)定性和與生產(chǎn)的密切相關(guān)性等原則的前提下,確定地貌類型、耕層質(zhì)地、耕層有機(jī)質(zhì)、pH值、全氮、有效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、灌溉條件、排澇能力等11項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

參評(píng)因子賦值采用隸屬函數(shù)模型,根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的理論,將選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)與耕地生產(chǎn)能力的關(guān)系分為戒上型、峰型、直線型以及概念型等類型的隸屬函數(shù)。利用縣域資源管理信息系統(tǒng)隸屬函數(shù)分析模塊對(duì)太湖縣11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)確定隸屬函數(shù)模型。參評(píng)因子權(quán)重確定采用層次分析模型進(jìn)行,將太湖縣11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)建立層次結(jié)構(gòu)、構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序及其一致性檢驗(yàn)、層次總排序及其一致性檢驗(yàn)得出各因子的組合權(quán)重。

1.6 評(píng)價(jià)單元確定與賦值方法

將土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖3個(gè)圖層進(jìn)行數(shù)字化疊加,合并小單元格后形成評(píng)價(jià)單元圖斑。該評(píng)價(jià)單元屬于同一鄉(xiāng)鎮(zhèn),具有相同的土壤類型、相同的土地利用類型,既滿足了對(duì)耕地作物種植適宜性的評(píng)價(jià),也便于耕地利用與管理,全縣耕地共確定評(píng)價(jià)單元4 540個(gè)。評(píng)價(jià)單元中,點(diǎn)位數(shù)據(jù)如有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀等,先進(jìn)行插值,形成柵格化的點(diǎn)位圖,與評(píng)價(jià)單元圖疊加后,采用加權(quán)統(tǒng)計(jì)的方法給評(píng)價(jià)單元賦值。矢量數(shù)據(jù)如耕層質(zhì)地、地形地貌等,直接形成矢量圖,與評(píng)價(jià)單元圖疊加,再采用加權(quán)統(tǒng)計(jì)的方法為評(píng)價(jià)單元賦值。

1.7 耕地油菜種植適宜性評(píng)價(jià)方法

耕地油菜種植適宜性評(píng)價(jià)采用目前常用的自然要素評(píng)價(jià)的指數(shù)進(jìn)行,其關(guān)系式為:IFI=b1x1+b2x2+……+bixi+……+bnxn

式中:IFI為耕地油菜種植適宜性指數(shù);xi為耕地某自然屬性(評(píng)價(jià)指標(biāo));bi為該屬性對(duì)耕地油菜種植適宜性的貢獻(xiàn)率(層次分析法獲取的該屬性的權(quán)重)。

采用累積曲線分級(jí)法對(duì)太湖縣耕地油菜種植適宜性進(jìn)行等級(jí)劃分,分為高度適宜、適宜、勉強(qiáng)適宜和不適宜。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地油菜種植適宜性面積統(tǒng)計(jì)與空間分布

檢索評(píng)價(jià)單元屬性庫(kù),統(tǒng)計(jì)耕地油菜適宜性各等級(jí)的面積,太湖縣耕地油菜種植高度適宜、適宜、勉強(qiáng)適宜和不適宜的面積及比例。

從太湖縣耕地油菜種植適宜性評(píng)價(jià),高度適宜耕地主要分布在太湖縣沿長(zhǎng)河和沿湖地區(qū),適宜耕地廣泛分布在太湖縣零星地區(qū),勉強(qiáng)適宜耕地集中于太湖縣水庫(kù)附近及丘陵地區(qū),沿東西線分布較大,不適宜耕地分布在太湖縣北部地區(qū)。

2.2 各等級(jí)耕地利用建議

2.2.1 高度適宜。此類耕地分布較為分散,新倉(cāng)、徐橋、大石、江塘等地分布面積較大,其他地區(qū)亦有少量分布。此類耕地主要特點(diǎn)是地勢(shì)平坦、水源充足、水利設(shè)施較好、灌溉排澇能力較強(qiáng),灌溉保證率平均大于70%,且土壤養(yǎng)分含量豐富,無(wú)缺素現(xiàn)象。對(duì)于此類耕地,應(yīng)當(dāng)切實(shí)加強(qiáng)保護(hù),盡量避免建設(shè)用地等占用此類耕地,同時(shí)注意做好養(yǎng)地,合理調(diào)整化肥施用量和投入比,防止土壤酸化和鹽漬化。

2.2.2 適宜。此類耕地主要分布在晉熙、小池、北中、百里、彌陀等鄉(xiāng)鎮(zhèn),占太湖縣耕地總面積的45%。此類耕地地勢(shì)相對(duì)平坦,灌溉能力較強(qiáng),影響此類耕地油菜種植的不利因素主要是養(yǎng)分,尤其是有效磷含量不高,處于中等或中等偏低水平。由于適宜耕地分布面積較廣,因此加強(qiáng)此類耕地的管理和保護(hù)是太湖縣實(shí)現(xiàn)油菜高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的保證。針對(duì)適宜耕地養(yǎng)分特別是有效磷含量低的特點(diǎn),可因時(shí)適量增加磷肥用量,合理調(diào)配復(fù)合肥比例,以提高土壤有效磷含量,改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu),達(dá)到以磷增氮的效果,消除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不利因素。

2.2.3 勉強(qiáng)適宜。該類耕地集中分布在晉熙、小池等鄉(xiāng)鎮(zhèn),其影響油菜種植的不利因素主要表現(xiàn)在灌溉水源及水利設(shè)施不配套,無(wú)法滿足農(nóng)田灌溉。另外,土壤養(yǎng)分含量不高,最重要的是此類土壤有效磷含量太低,難以維持油菜正常生長(zhǎng)的生理需要。對(duì)于此類土壤應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè),通過(guò)興修農(nóng)田水利工程和采取其他配套措施,調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況和區(qū)域水利條件,增施磷肥,提高磷肥利用率,增加土壤有效磷含量,使之滿足油菜生長(zhǎng)需要。

2.2.4 不適宜。該類耕地面積較小,主要分布在寺前、天華、牛鎮(zhèn)等山區(qū)丘陵一帶,地勢(shì)起伏較大,無(wú)灌溉條件,土壤速效鉀、有效磷等含量都很低,且多是缺少人為管理的望天田,改良此類耕地難度較大。此類耕地可因地制宜的發(fā)展茶葉、藥材等經(jīng)濟(jì)作物,以增加經(jīng)濟(jì)效益;坡度大的耕地,需退耕還林。

3 結(jié)論

將GIS技術(shù)引入到耕地作物種植適宜性評(píng)價(jià)中,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資料的統(tǒng)一管理,規(guī)范了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)單元的自動(dòng)劃分,提高了工作效率和準(zhǔn)確度。建立的數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、遙感資料及時(shí)更新,增強(qiáng)了成果適用程度,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

太湖縣耕地油菜種植適宜性以適宜和勉強(qiáng)適宜級(jí)別為主,面積約為29 463.73hm2,分別為17 839.33hm2、11 624.40 hm2;耕地油菜種植高度適宜和不適宜的面積分別約為5 384.40 hm2、3 712.93hm2,分別占耕地總面積的45.5%、29.6%、13.7%、和11.2%。勉強(qiáng)適宜以上合計(jì)占耕地總面積的88.8%。

不同適宜性級(jí)別的耕地限制因素不一樣,面臨的問(wèn)題也不一樣。應(yīng)該因地制宜,采取具有針對(duì)性的措施,維護(hù)和提高耕地的油菜生產(chǎn)力,確定耕地資源的可持續(xù)利用。

4 參考文獻(xiàn)

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