王吉彪，韓 梅，袁政祥，張正鵬，王 祎

（甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 武威 733000）

節(jié)水灌區(qū)建設(shè)在國外已經(jīng)具有一定的規(guī)模，其相應(yīng)的灌區(qū)評價方法與監(jiān)測設(shè)施的發(fā)展和研究也已達(dá)到較高的水平，如以色列、美國、日本等國早在20世紀(jì)60～70年代就開始探索環(huán)境等信息監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測模式以及相應(yīng)評價方法［1］。目前我國應(yīng)用較多的評價方法是綜合評價方法與模糊綜合評價方法［2］。

綜觀目前灌區(qū)的建設(shè)狀況，比較適用的指標(biāo)可分為3種：即灌區(qū)技術(shù)指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，各項指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)通過AHP方法和專家群決策來確定。據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)涵及特征，指標(biāo)體系分條件指標(biāo)和壓力指標(biāo)兩大類［3］，兩者在生態(tài)環(huán)境中的權(quán)重分別為q1和q2；條件指標(biāo)是指灌區(qū)大氣、水體、土壤、氣候、景觀和周邊條件等綜合指標(biāo)，此項指標(biāo)可結(jié)合灌區(qū)實測數(shù)據(jù)進(jìn)行層次分析。我們應(yīng)用耕地地力評價生成的耕地資源管理單元圖，提取灌區(qū)耕地及所有屬性數(shù)據(jù)，借助GIS技術(shù)，利用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)和Access等相關(guān)軟件，綜合運用層次分析、模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行涼州區(qū)灌區(qū)節(jié)水效率分區(qū)，為當(dāng)?shù)匕l(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)提供準(zhǔn)確、可靠的量化依據(jù)，為生態(tài)節(jié)水灌區(qū)的發(fā)展提供良好的理論依據(jù)和實踐標(biāo)準(zhǔn)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

涼州區(qū)位于武威市中部，轄19鎮(zhèn)18鄉(xiāng)448個行政村，總面積5 081 km2，總?cè)丝?02.2萬人，是甘肅省人口最多的縣級區(qū)。地勢西南高而東北低，平均海拔1 632m，氣候?qū)倮錅貛Ц珊祬^(qū)，是典型的大陸性氣候，日照充足，溫差大，無霜期156 d，宜于糧油作物的生長。自然資源比較豐富，境內(nèi)的祁連山北坡有水源林和天然草場8萬hm2。有西營、金塔、雜木、黃羊河等四條內(nèi)陸河，均發(fā)源于祁連山，年徑流量8～9億m3。地下水儲量近6億m3。

1.2 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采集

用涼州區(qū)耕地地力評價的空間數(shù)據(jù)結(jié)果中的耕地資源管理單元圖，在AICGIS9.3軟件中提取涼州區(qū)灌區(qū)耕地資源管理單元圖，依據(jù)是將研究區(qū)內(nèi)水澆地全部規(guī)劃為全區(qū)灌區(qū)，步驟見圖1。在AICGIS9.3軟件添加耕地資源管理單元圖，打開其屬性表，點擊Selectby Attributes選項，選出地類號為12的所有圖版單元，輸出新的SHP.格式文件，便成了水澆地管理單元圖，也就是我們研究所要用到的對象灌區(qū)耕地資源管理單元圖。

1.3 數(shù)據(jù)分析

屬性數(shù)據(jù)庫的建立主要應(yīng)用ArcGIS 9.3及MicrosoftOffice Access2003數(shù)據(jù)庫軟件，空間數(shù)據(jù)庫的建立主要應(yīng)用ArcGIS 9.3軟件，評價指標(biāo)的隸屬函數(shù)模型建立與層次分析主要應(yīng)用縣域耕地資源信息系統(tǒng)SPSS13.0。

1.4 評價指標(biāo)選取

綜合考慮涼州區(qū)灌區(qū)的特點，結(jié)合該地實際情況，依據(jù)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，最終選取8個評價指標(biāo)作為灌區(qū)效率適宜性分區(qū)的因子，即坡度、有機(jī)質(zhì)、有效磷、耕層厚度、灌溉模數(shù)、灌溉保證率、障礙層厚度、熟化層厚度。依據(jù)8項指標(biāo)要素間的關(guān)系，構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)圖，比較同一層次各因素對上層次的相對重要性，給出數(shù)字化的評估，形成判斷矩陣進(jìn)行計算。通過層次單元排序及一致性檢驗和層次總排序及一致性檢驗得各因子組合權(quán)重，即灌溉保證率為0.338 4，坡度為0.213 9，灌溉模數(shù)為0.153 8，有機(jī)質(zhì)為0.105 2，障礙層厚度為0.064 4，有效磷為0.059 4，熟化層厚度為0.035 8，耕層厚度為0.029 2。

圖1 灌區(qū)管理單元圖提取界面

表1 各因子隸屬函數(shù)關(guān)系

表2 不同節(jié)水效率分區(qū)的各灌區(qū)面積統(tǒng)計結(jié)果 hm2

圖3 不同節(jié)水效率分區(qū)的灌區(qū)面積

1.5 隸屬函數(shù)模擬

參評因子賦值采用隸屬函數(shù)模型，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)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，通過擬合建立函數(shù)關(guān)系（表1），求得各因子素隸屬度。

2 結(jié)果與分析

2.1 綜合指數(shù)分級及其灌區(qū)效率適宜性評價分區(qū)

利用加法模型（下式）計算IFI。

IFI=∑Fi×CiBi（i=1，2，3，……，n）

式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表效率分區(qū)指數(shù)；Fi為第i個因素隸屬度；CiBi為第i個因素的組合權(quán)重。采取累積曲線分級法劃分灌區(qū)節(jié)水效率分區(qū)等級，結(jié)果高效節(jié)水區(qū)IFI綜合值為0.700 036～0.922 291，潛能節(jié)水區(qū)IFI綜合值為0.627 345～0.699 466。

2.2 效率適宜性區(qū)域面積分析

利用分區(qū)結(jié)果數(shù)據(jù)和AICGIS數(shù)字專題制圖功能，生成涼州區(qū)灌區(qū)耕地節(jié)水效率適宜性分區(qū)圖（見圖2）。

圖2 涼州區(qū)灌區(qū)耕地節(jié)水效率適宜性分區(qū)

依據(jù)系統(tǒng)計算分區(qū)結(jié)果，通過AICGIS軟件導(dǎo)出涼州區(qū)灌區(qū)2種不同節(jié)水效率分級分區(qū)后所占面積數(shù)據(jù)（見表2），結(jié)合表2和圖3，整個灌區(qū)中高效節(jié)水區(qū)面積較大的是西營灌區(qū)、永昌灌區(qū)、雜木灌區(qū)，分別為20 707.0、20 329.0、21 018.9 hm2。潛能節(jié)水區(qū)域面積較大的是黃羊灌區(qū)，為20 348.3 hm2。

3 小結(jié)與討論

1）分析結(jié)果表明，涼州區(qū)灌區(qū)高效節(jié)水區(qū)IFI綜合值為0.700 036～0.922 291，潛能節(jié)水區(qū)IFI綜合值為0.627 345～0.699 466。影響節(jié)水效率的指標(biāo)因子的權(quán)重程度從大小依次為灌溉保證率、坡度、灌溉模數(shù)、有機(jī)質(zhì)、障礙層厚度、有效磷、熟化層厚度、耕層厚度，其權(quán)重依次為0.338 4、0.213 9、0.153 8、0.105 2、0.064 4、0.035 8、0.029 2；定量區(qū)分開了不同節(jié)水效率下各個灌區(qū)的面積，高效節(jié)水區(qū)面積較大的是西營灌區(qū)、永昌灌區(qū)、雜木灌區(qū)，潛能節(jié)水區(qū)域面積較大的是黃羊灌區(qū)。

2）面臨日益緊張的水資源問題，節(jié)水灌溉已是解決農(nóng)業(yè)缺水的很有力的技術(shù)途徑，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉也是當(dāng)務(wù)之急，也是長期的戰(zhàn)略性任務(wù)。本研究定量的區(qū)分灌區(qū)的節(jié)水效率面積和生成的涼州區(qū)灌區(qū)耕地節(jié)水效率適宜性分區(qū)圖，可為生態(tài)節(jié)水灌區(qū)的發(fā)展提供良好的理論依據(jù)和實踐標(biāo)準(zhǔn)。

［1］ 吳忠標(biāo).環(huán)境監(jiān)測［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［2］ 山 侖.中國節(jié)水農(nóng)業(yè)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［3］ 王洪慶，陶 戰(zhàn)，周 健.農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系探討［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1996（4）：31-33.

［4］ 王 祎，蔡立群，張興嘉，等.清水縣耕層土壤主要養(yǎng)分空間分布與變異研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，47（5）：121-128.

［5］ 袁政祥，王 祎.基于GIS的涼州區(qū)耕層土壤主要養(yǎng)分時空變化研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（4）：28-30.