基于“3S”技術(shù)的昭平縣耕地地力評價

左華貴 黃勝自 黃慶裕

摘要? ? 本研究在野外調(diào)查和室內(nèi)化驗分析的基礎(chǔ)上，利用測土配方施肥項目所獲得的數(shù)據(jù)，篩選出有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、pH值、土壤質(zhì)地、成土母質(zhì)、耕層厚度、障礙因素、農(nóng)田建設(shè)、灌溉能力等10個評價因子，組成昭平縣耕地評價指標體系，利用GIS對耕地地力進行綜合評價，將昭平縣14 173.9 hm2耕地地力分為7個等級。實踐表明，以“3S”技術(shù)進行耕地地力評價能準確地反映耕地地力狀況，對耕地的高效、可持續(xù)利用具有重要意義。

關(guān)鍵詞? ? 耕地地力;評價體系;“3S”技術(shù);廣西昭平

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的寶貴資源，是社會和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，耕地地力的優(yōu)劣直接影響其生產(chǎn)能力。昭平縣地處桂東，是一個“九山半水半分田”的山區(qū)縣，屬桂中氣候帶，境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，轄12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，159個村（街），農(nóng)業(yè)人口37.59萬人，縣面積達327 300 hm2，僅有耕地14 173.9 hm2，且分布零散、地力變化大，人多地少矛盾突出，進行耕地地力評價顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的耕地質(zhì)量調(diào)查和評價方法得到的只是點上的數(shù)據(jù)信息，不能全面反映整個區(qū)域內(nèi)土壤養(yǎng)分和土體結(jié)構(gòu)等的空間差異及變化，應(yīng)用“3S”技術(shù)將RS、GIS、GPS 3種獨立技術(shù)領(lǐng)域中的有關(guān)部分有機結(jié)合，從而實現(xiàn)耕地資源信息的快速采集和處理，為耕地地力評價提供強有力的基礎(chǔ)信息資料和決策支持，特別是利用GIS強大的空間分析和圖形編輯功能，直觀、高效、準確地反映出當?shù)氐母氐亓顩r[1]。為了解昭平縣耕地的質(zhì)量、分布和利用現(xiàn)狀，找出耕地管理中的經(jīng)驗和問題，為高效、可持續(xù)利用耕地資源提供科學(xué)依據(jù)，應(yīng)用“3S”技術(shù)進行昭平縣耕地地力評價。本研究成果2012年12月已通過自治區(qū)級驗收，現(xiàn)將結(jié)果總結(jié)如下。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 數(shù)據(jù)來源

1.1.1? ? 基本圖件。主要包括地形圖、等高線圖、行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖等。

1.1.2? ? 經(jīng)濟資料。以行政區(qū)劃為基本單位的土地面積、人口、各種農(nóng)作物面積及其投入、產(chǎn)出等社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)。

1.2? ? 試驗方法

1.2.1? ? 野外調(diào)查。主要包括地理位置、地形地貌、土壤母質(zhì)、水文、土壤厚度、表層質(zhì)地、排灌條件、利用現(xiàn)狀、作物產(chǎn)量、管理水平等。

1.2.2? ? 化驗分析。包括有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等大量養(yǎng)分，以及鋅、硫等中微量養(yǎng)分含量，pH值、土壤污染元素等。

1.2.3? ? 評價方法。使用GPS定位采集土樣分析測試，使用RS獲取航片勾繪出土地利用現(xiàn)狀等圖件，使用GIS軟件作為空間數(shù)據(jù)處理工具，建立耕地資源信息管理系統(tǒng)。然后，確定評價因子和評價單元，評價因子的權(quán)重和隸屬度;在耕地資源信息管理系統(tǒng)中導(dǎo)入耕地地力評價單元圖;最后，采用累積頻率曲線法劃分出評價結(jié)果[1-3]。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 耕地資源信息系統(tǒng)建立

耕地資源信息系統(tǒng)包括屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、資源管理信息系統(tǒng)，是耕地地力評價的重要環(huán)節(jié)，建立統(tǒng)一標準和規(guī)范的空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，集成相關(guān)數(shù)據(jù)資料、分析模型和知識庫，可有效地管理、分析利用包括測土配方施肥在內(nèi)的數(shù)據(jù)資料，并為耕地地力評價提供數(shù)據(jù)來源。

2.2? ? 評價因子確立

耕地地力評價實質(zhì)就是評價地形地貌、成土母質(zhì)、土壤理化性狀等自然要素對農(nóng)作物生長的影響程度。參評因子的選擇直接影響評價結(jié)果的科學(xué)性和準確性，選取評價因子時遵循重要性、穩(wěn)定性、差異性、精簡性和易獲取原則，專家組按照特爾斐法及本地實際反復(fù)研究，篩選出有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、pH值、質(zhì)地、成土母質(zhì)、耕層厚度、障礙因素、農(nóng)田建設(shè)、灌溉能力等10個評價因子，并確定為3個層次，組成昭平縣耕地地力評價指標體系（圖1）。

2.3? ? 評價單元確定

耕地地力評價是通過對每個評價單元的評價定級，然后得出某個地區(qū)的耕地地力狀況。本次評價按照《全國耕地類型區(qū)、耕地地力等級劃分》（NY/T 1309—1996）為標準，以土壤圖和土地利用現(xiàn)狀圖拓撲疊加的方法劃分出1 823個評價單元。

2.4? ? 因子隸屬度確定

對定性型數(shù)據(jù)，采取專家打分法，經(jīng)過歸納、反饋、逐步收縮、集中最后獲得相應(yīng)的隸屬度（表1）。對于定量型數(shù)據(jù)，則采用特爾斐法與隸屬函數(shù)法結(jié)合的方法確定各評價因子的隸屬函數(shù)[3]，即根據(jù)專家打分評價，經(jīng)系列運算生成戒上型、戒下型和峰型函數(shù)（表2），最后將各評價因子的值代入隸屬函數(shù)，計算相應(yīng)的隸屬度。

2.5? ? 因子權(quán)重確定

由于每個評價因子對耕地質(zhì)量影響的程度不同，因而應(yīng)賦予相應(yīng)的權(quán)重，本次研究用層次分析法來確定各個因子的權(quán)重[4]。首先要建立層次結(jié)構(gòu)，如對于目標層A，則要對準則層B中的各因素進行相對重要性判斷，請專家采用打分法分別給予評估，從而得到準則層B對于目標層A的判斷矩陣。同理，可得到指標層C相對于準則層B的判斷矩陣。通過求它們的特征向量就可以得到準則層和指標層的權(quán)重系數(shù)，這樣就可以求得每個評價指標對耕地地力的權(quán)重;每個指標對相應(yīng)準則層的權(quán)重系數(shù)（Ci）乘以準則層對耕地地力影響的權(quán)重系數(shù)（Bi）求得各評價因素的組合權(quán)重（表3）。

2.6? ? 耕地地力綜合評分定級

在縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)（CLRMIS）中導(dǎo)入隸屬函數(shù)模型和層次分析模型，根據(jù)綜合指數(shù)的變化規(guī)律，采用累積頻率曲線法確定分級方案，將昭平縣耕地分為7級（表4）。經(jīng)系統(tǒng)運算，自動完成各評價單元定級，并可打印出各種成果圖件（圖2）。