基于CLRMIS的武威市涼州區(qū)甜高粱種植適宜性分區(qū)

寧虎學(xué)，郭復(fù)海

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

基于CLRMIS的武威市涼州區(qū)甜高粱種植適宜性分區(qū)

寧虎學(xué)，郭復(fù)海*

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

利用地理信息系統(tǒng)軟件與縣域耕地資源管理系統(tǒng)（CLRMIS）相結(jié)合，進(jìn)行甜高粱種植適宜性分區(qū)評價。結(jié)果表明：武威市涼州區(qū)甜高粱種植區(qū)被劃分為4個區(qū)域，高度適宜性種植面積占耕地面積的48.01%，適宜性種植面積占耕地面積20.4%，勉強(qiáng)適宜性種植面積占耕地面積17.67%，不適宜種植區(qū)域面積占耕地面積13.92%。

甜高粱；耕地資源管理信息系統(tǒng)；種植適宜性；地理信息系統(tǒng)

縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)（CLRMIS）是用于管理耕地資源信息的工具軟件，以縣級區(qū)域內(nèi)的耕地資源為管理對象，以土地利用類型圖和土壤圖疊加形成管理單元，為農(nóng)業(yè)人員合理安排作物布局提供決策支持。本研究借助武威市涼州區(qū)耕地資源管理系統(tǒng)建立過程中積累的大量空間數(shù)據(jù)和土壤資源屬性信息，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)和方法，對涼州區(qū)甜高粱種植適宜性區(qū)域做分區(qū)評價。目前在耕層尺度上對甜高粱的種植布局規(guī)劃研究不多，國內(nèi)報道有張文龍以山東省非糧土地作為研究對象，以地理信息系統(tǒng)和SPSS為主要數(shù)據(jù)處理工具，通過綜合專家經(jīng)驗和相關(guān)研究資料，對山東省非糧土地甜高粱種植潛力進(jìn)行評估[1]；國內(nèi)關(guān)于甜高粱的研究主要針對以下方面：甜高粱的生長特性，生物能源，不同條件下長勢等[2-9]。涼州區(qū)甜高粱的種植是利用西北高原夏季日照充足，晝夜溫差大等特點，在高海拔地區(qū)大面積推廣與示范。本研究指出的種植適宜性分區(qū)結(jié)果，旨在科學(xué)地確定種植區(qū)域，提高種植水平，促進(jìn)涼州區(qū)高效農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

涼州區(qū)地處黃土、青藏高原交匯地帶，平均海拔1632m，屬典型的大陸性氣候，日照充足，地勢平坦，長年有祁連山區(qū)冰雪融水灌溉，形成了河西走廊東端最大的一塊沃野綠洲，自古以來是農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，重要的商品糧油基地，物產(chǎn)資源比較豐富。地下水儲量近6億m3。

表2 地貌類型情況

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型示意圖

2 材料與方法

2.1 研究材料

研究材料來源于涼州區(qū)耕地資源管理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)和文本資料主要有：第二次土壤普查成果資料，區(qū)劃統(tǒng)計資料，田間記載及化驗結(jié)果資料，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村近3年種植面積、糧食單產(chǎn)、總產(chǎn)統(tǒng)計資料，歷年土壤測試資料、測土配方施肥土壤采樣點所有化驗數(shù)據(jù)及GPS定位數(shù)據(jù)、農(nóng)村及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本情況資料、土壤類型代碼表、行政區(qū)劃代碼表等。圖件資料主要有：地形圖、土壤圖、耕地地力調(diào)查點位圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、地貌類型分區(qū)圖等。本研究所選評價因子整體情況見表1～2。

2.2 研究指標(biāo)

綜合考慮影響涼州區(qū)甜高粱種植生產(chǎn)的實際情況，選取10個評價指標(biāo)作為甜高粱種植適宜性分區(qū)評價因子：海拔、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、耕層厚度、灌溉模數(shù)、pH、障礙層厚度、成土母質(zhì)、地貌類型（圖1）。依據(jù)10項指標(biāo)因子間的關(guān)系，構(gòu)造5個層次結(jié)構(gòu)，分別為立地條件、農(nóng)田管理、理化性狀、土壤養(yǎng)分、剖面形狀，形成判斷矩陣。

2.3 研究方法與軟件處理

運用地理信息系統(tǒng)軟件疊加研究區(qū)的土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖，得到本研究要用到的甜高粱信息資源單元圖，在耕地資源管理系統(tǒng)中獲取作物信息、數(shù)據(jù)入庫、疊加生成評價單元、統(tǒng)計分析評價因子、劃分適宜性等級、評價結(jié)果分析、面積量算及成果圖的輸出。涼州區(qū)甜高粱種植分區(qū)采用加法模型計算適宜性分級綜合指數(shù)。該模型將10個參評因素的單因素評價指數(shù)相加得到總體適宜性區(qū)域綜合指數(shù)，其函數(shù)關(guān)系為：IFI=b1X1+b2X2+b3X3…+bnXn

IFI表示本研究區(qū)甜高粱種植適宜性的綜合指數(shù)，Xi為影響因子；bi為該參評因子對適宜性影響的貢獻(xiàn)率，可采用層析分析法或?qū)＜以u估法求得。

表3 層次判斷矩陣標(biāo)度

表4 評價因子權(quán)重值

圖2 函數(shù)隸屬度模型建立過程示意圖

圖3 適宜性等級劃分示意圖

表5 數(shù)值性指數(shù)隸屬函數(shù)模型

3 結(jié)果與分析

3.1 目標(biāo)層判斷矩陣及指標(biāo)權(quán)重

由9位研究區(qū)域的農(nóng)藝師通過特爾斐法按照準(zhǔn)層次結(jié)構(gòu)的相對性原則，對于各個層次結(jié)構(gòu)給出確定數(shù)量化評估，評估方法見表3。

本研究5個判斷矩陣在系統(tǒng)計算結(jié)果為CI=9.99995000050546E-06；RI=0；CR=CI/RI=0.00000000＜0.01；偏離一致性CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI比值小于0.01，說明判斷矩陣具有滿意的一致性，故而表明一致性檢驗通過。在縣域耕地資源管理系統(tǒng)中，運行層次分析模型編輯菜單，系統(tǒng)根據(jù)所構(gòu)建的判別矩陣，首先獲得各判別矩陣的權(quán)重值，然后計算同一層次所有因素對于總目標(biāo)相對排序權(quán)值，即進(jìn)行層次總排序，進(jìn)行計算最終得到的甜高粱適宜性評價因子的權(quán)重值（表4），從大到小，權(quán)重份量排序為：有機(jī)質(zhì)、速效鉀、灌溉模數(shù)、成土母質(zhì)、地貌類型、海拔、障礙層厚度、耕層厚度、有效磷、pH。

3.2 隸屬函數(shù)模型的建立及其隸屬度的確定

本研究所選因子用到了戒上型、戒下型、正直線型三種函數(shù)模型，其中耕層厚度為正直線型函數(shù)、海拔和障礙層厚度為戒下型函數(shù)、其余因子都是戒上型函數(shù)，具體類型和函數(shù)關(guān)系見圖2、表5。縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)提供了隸屬函數(shù)擬合模塊，隸屬函數(shù)在系統(tǒng)中的擬合過程見圖3。

3.3 適宜性評價計算及其結(jié)果

在縣域耕地資源管理新系統(tǒng)中，對涼州區(qū)區(qū)域內(nèi)所有耕地進(jìn)行甜高粱種植適宜性評價，采用累積曲線分級法來劃分適宜性評價等級。在劃分等級過程中，充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，結(jié)合高級農(nóng)藝師建議，確定將涼州區(qū)適宜性評價定為4個等級（圖3），其高度適宜區(qū)的IFI值區(qū)間為0.7780以上，適宜區(qū)的IFI值區(qū)間為0.7780～0.7632，勉強(qiáng)適宜區(qū)的IFI值為0.6756～0.7532，不適宜區(qū)的IFI值為0.6756以下。4個部分所占的評價單元個數(shù)依次為：6022、2559、2216、1746。

涼州區(qū)甜高粱高度適宜性種植面積占耕地面積的48.01%，適宜性種植面積占耕地面積20.40%，勉強(qiáng)適宜性種植面積占耕地面積17.67%，不適宜種植區(qū)域面積占耕地面積13.92%。采用地理信息系統(tǒng)數(shù)字制圖技術(shù)生成涼州區(qū)甜高粱種植適宜性分區(qū)圖（見圖4），評價結(jié)果分布圖可直觀地反映各個適宜性區(qū)域的分布和面積，便于指導(dǎo)合理利用耕地及其高效合理地推廣甜高粱種植。

圖4 武威市涼州區(qū)甜高粱種植適宜性分區(qū)

4 結(jié)論與討論

利用地理信息系統(tǒng)軟件與CLRMIS相結(jié)合，獲取作物信息、數(shù)據(jù)入庫、疊加生成評價單元、統(tǒng)計分析評價因子、劃分適宜性等級、評價結(jié)果分析、面積量算及成果圖的輸出，得出結(jié)果為：影響涼州區(qū)甜高粱種植生產(chǎn)的因素權(quán)重大小順序是：有機(jī)質(zhì)、速效鉀、灌溉模數(shù)、成土母質(zhì)、地貌類型、海拔、障礙層厚度、耕層厚度、有效磷、pH。涼州區(qū)甜高粱高度適宜性種植面積占耕地面積的48.01%，適宜性種植面積占耕地面積20.40%，勉強(qiáng)適宜性種植面積占耕地面積17.67%，不適宜種植區(qū)域面積占耕地面積13.92%。研究表明運用耕地資源管理信息系統(tǒng)來支持耕地評價工作的全過程已成為當(dāng)前耕地地力調(diào)查和質(zhì)量評價的重要手段，同時也是評價各種作物適宜性分區(qū)的科學(xué)方法。與傳統(tǒng)的評價方法相比，可以節(jié)約時間、較為準(zhǔn)確和靈活。

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Suitable Planting Division of Sweet Sorghum by CLRMIS in Wuwei Liangzhou Area

NING Hu-xue,GUO Fu-hai
(Agriculture Technology Extension Center of Wuwe City Liangzhou Area,Wuwei 733000)

The suitable planting division of sweet sorghum was evaluated by software Arc-GIS9.3 and cultivated land resources management information systems(CLRMIS).Results showed that the sweet sorghum planting division in Wuwei Liangzhou area was divided into four areas,i.e.the most suitable planting area, suitable planting area,border planting area and not suitable planting area,each area covers 48.01%,20.40%, 17.67%and 13.92%of the total cultivated land in Liangzhou area.

sweet sorghum;the cultivated land resource management information system(CLRMIS);planting suitability;geographic information system

S566.5

A

1007-2624（2015）02-0053-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.02.021

2014-09-30

寧虎學(xué)（1963-），男，甘肅省武威市人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：1054686021@qq.com。

郭復(fù)海（1974-），男，甘肅省武威市人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：wangyi860518@qq.com。