GIS與綜合因子評(píng)價(jià)法結(jié)合的土地整治中耕地適宜性評(píng)價(jià)

孔輝

[摘 要] 耕作能力和耕地適宜性是直接衡量土地整治工程實(shí)施效益的重要參考指標(biāo)，因此，對(duì)于項(xiàng)目區(qū)耕地的適宜性進(jìn)行定性定量分析至關(guān)重要。本文利用層次分析法和德?tīng)柗拼蚍址▽?duì)項(xiàng)目區(qū)適宜性建立評(píng)價(jià)因子體系，并結(jié)合GIS技術(shù)，對(duì)治溝造地土地整治項(xiàng)目實(shí)施后的耕地質(zhì)量進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。

[關(guān)鍵詞] 耕地;土地整治;德?tīng)柗品?適宜性

[中圖分類號(hào)] F301;P208 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2020）14-117-2

耕地對(duì)保障國(guó)家糧食安全、農(nóng)業(yè)效益和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等具有重要作用。耕地面積的不斷減少是近年來(lái)我國(guó)所面臨的一個(gè)重大制約性問(wèn)題，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加快，耕地不斷受到侵占的同時(shí)，因自然災(zāi)害和不合理利用土地導(dǎo)致的地力下降、土壤環(huán)境污染等耕地質(zhì)量問(wèn)題日益凸顯，糧食安全與耕地保護(hù)面臨巨大壓力?？茖W(xué)、準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)耕地質(zhì)量，表征其空間差異、演變規(guī)律和影響因素，是有效管理耕地資源的核心[1]?；趯?duì)耕地質(zhì)量與產(chǎn)能的認(rèn)識(shí)，筆者從耕地質(zhì)量控制的多個(gè)因素因子出發(fā)，構(gòu)建耕地質(zhì)量與產(chǎn)能評(píng)價(jià)體系，并以土地整治區(qū)為例，選用土壤數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和水體數(shù)據(jù)，提取了影響當(dāng)?shù)馗剡m宜性的7個(gè)評(píng)價(jià)因子，根據(jù)層次分析法建立指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，最后得到該研究區(qū)的耕地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果[2]。

1 項(xiàng)目區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

項(xiàng)目區(qū)洛家溝片位于陜西省甘泉縣下寺灣鎮(zhèn)，涉及賀家村、洛家溝村2個(gè)行政村，地處東經(jīng)109°04′48″～109°07′19″、北緯36°24′43″～36°26′43″。項(xiàng)目區(qū)為黃土丘陵溝壑區(qū)，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年日照時(shí)間2 478.7 h，年輻射量為127.5 kcal/cm2，年平均氣溫8.6 ℃，>10 ℃積溫3 828.4 ℃，無(wú)霜期157 d，多年平均降水量550.9 mm，降水年際變化大，區(qū)內(nèi)分配不均勻。境內(nèi)土壤以黃綿土為主，有機(jī)質(zhì)含量在0.5%～1.0%，土壤養(yǎng)分缺乏，肥力低，pH值為8.0～8.6，耕地總面積101.2 hm2，人均耕地面積為0.1 hm2。項(xiàng)目區(qū)主要產(chǎn)業(yè)為種植業(yè)，種植結(jié)構(gòu)單一，以種植玉米為主。

本研究應(yīng)用DEM數(shù)據(jù)為地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/）30 m分辨率的GDEM-DEM數(shù)據(jù)，土壤數(shù)據(jù)為HSWD-中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，氣候數(shù)據(jù)為中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/）的陜西省站點(diǎn)數(shù)據(jù)及國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心的部分行政邊界和水系網(wǎng)的矢量數(shù)據(jù)。

2 土地適宜性評(píng)價(jià)體系及方法

依據(jù)《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407—2012）、自然資源部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《耕地后備資源調(diào)查與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》以及土地屬性對(duì)耕地利用的適宜程度，采取綜合分析和主導(dǎo)因子相結(jié)合的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。

2.1 技術(shù)路線

①收集并預(yù)處理參與GIS量化計(jì)算的土壤數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、水系矢量數(shù)據(jù)及氣象站點(diǎn)年溫度差值數(shù)據(jù)，利用行政區(qū)范圍線進(jìn)行Mask掩膜提取;②利用德?tīng)柗茖＜掖蚍址▽?duì)研究區(qū)當(dāng)?shù)氐脑u(píng)價(jià)因素進(jìn)行打分及權(quán)重分配，選擇適合的耕地適宜性評(píng)價(jià)因子并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，獲得并提取每個(gè)評(píng)價(jià)因子的信息;③結(jié)合德?tīng)柗茖＜掖蚍址ㄅc多因子層次分析法（AHP）確定因子體系，并計(jì)算單一因子權(quán)重和綜合加權(quán)和值;④通過(guò)ArcGIS軟件的空間分析計(jì)算，格網(wǎng)化研究區(qū)，結(jié)合專家打分和層次分析法對(duì)各單元分值及綜合分值進(jìn)行分析并劃分等級(jí)，分析計(jì)算得到每個(gè)格網(wǎng)評(píng)估單元的適宜性量化結(jié)果[4]。

2.2 評(píng)價(jià)因子體系確定

從土壤、供水條件、氣溫、地質(zhì)地形條件等幾個(gè)關(guān)鍵因素出發(fā)，打分、篩選、確定耕地適宜性評(píng)價(jià)因子，基于備選因子進(jìn)行德?tīng)柗茖＜掖蚍?，?jì)算權(quán)重得到適合的因子體系。本研究根據(jù)打分情況確定土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件7個(gè)因素（因篇幅不做打分過(guò)程闡述）。

2.2.1 土壤pH值。與有機(jī)質(zhì)類似，pH值是土壤理化性質(zhì)最重要的指標(biāo)之一，決定了土壤酸堿度，直接影響作物生長(zhǎng)，甚至直接嚴(yán)重破壞耕地的耕作能力，對(duì)作物產(chǎn)量有極大的影響。作為評(píng)價(jià)因子，本文以土壤pH值6.5～7.5為打分區(qū)間，低于6.5偏酸性、高于7.5偏堿性均屬于不適宜，介于范圍之間的耕地為高度適宜地區(qū)。

2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)這一土壤重要指標(biāo)是表示土壤肥力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，其含量對(duì)于耕地質(zhì)量及作物生長(zhǎng)生物量有直接關(guān)系。本研究以8～10的打分區(qū)間為準(zhǔn)，其中土壤有機(jī)質(zhì)值大于10為高度適宜地區(qū)，小于8為不適宜地區(qū)。

2.2.3 高程值。高程值是種植區(qū)的海拔參數(shù)，該因子宏觀上決定了地形、氣候、氣壓、溫度等其他因子，會(huì)隨著海拔的升高帶來(lái)很多附加限制因素，會(huì)使耕地破碎且不易耕種。因此，本研究以150～200 m高程值為打分區(qū)間，區(qū)間之外屬于不適宜區(qū)，區(qū)間內(nèi)屬于高度適宜區(qū)。

2.2.4 年均溫度。氣溫中的最高溫、最低溫、均溫均影響耕地產(chǎn)量、耕作制度和作物種類。本文以氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)差值獲得年平均溫度作為評(píng)價(jià)因子，其中溫度值在4～7 ℃的打分區(qū)間，7 ℃以上為高度適宜區(qū)，4 ℃以下為不適宜地區(qū)。

2.2.5 坡度。坡度衡量地面的陡峭程度，影響整個(gè)區(qū)域的水土流失情況、地表起伏程度。本研究以2°～23°為打分區(qū)域，小于2°的區(qū)域?yàn)槭歉哌m宜區(qū)域，超過(guò)23°被認(rèn)為是不適宜區(qū)域。

2.2.6 坡向。坡向直接對(duì)應(yīng)的是太陽(yáng)光照時(shí)長(zhǎng)，影響作物的光合作用，因此坡向因子也是評(píng)價(jià)耕地適宜性的重要因素之一。本研究以平面和南坡視為非常適宜區(qū)域，北坡及東北西北坡的區(qū)域被指定為不適宜區(qū)域。

2.2.7 供水條件。供水條件及措施是限制耕地的一個(gè)重要因素，周圍的水系、供水設(shè)施相距耕地的距離直接影響耕地的適宜性，同時(shí)其距離對(duì)耕地灌溉的便利度及設(shè)施建設(shè)成本有很大影響。本研究的評(píng)價(jià)打分以距離6～30 km為區(qū)間，小于6 km為高度適宜區(qū)，距離大于30 km為不適宜地區(qū)。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

已經(jīng)選取的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件等。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，結(jié)合德?tīng)柗茖＜掖蚍址ㄅc多因子層次分析法確定因子體系和權(quán)重，并結(jié)合ArcGIS軟件做空間量化處理，每個(gè)評(píng)價(jià)因素都以百分制打分，每位專家互不干擾打分3次，以平均分為最終結(jié)果。綜合每位的平均打分和全部的統(tǒng)計(jì)情況選出因子，其中最合適的打100分，最差情況打0分，臨界指標(biāo)條取5分。各評(píng)價(jià)因子權(quán)重見(jiàn)表1。并結(jié)合如下公式計(jì)算各個(gè)因子的質(zhì)量分：

式（1）中，C表示耕地質(zhì)量分（為無(wú)量綱數(shù)）;Wi1表示第1個(gè)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，F(xiàn)i1表示第1個(gè)評(píng)價(jià)因素的指標(biāo)分值，取值為0～100分;Win表示第n個(gè)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，F(xiàn)in表示第n個(gè)評(píng)價(jià)因素的指標(biāo)分值，取值為0～100分。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)論

項(xiàng)目區(qū)洛家溝片區(qū)土地整治后根據(jù)不同因子的確定，通過(guò)GIS方法量化了耕地適宜性，結(jié)合德?tīng)柗茖＜掖蚍址ㄅc多因子層次分析法確定了土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、高程值、年平均溫度、坡度、坡向和供水條件7個(gè)因子，并根據(jù)打分權(quán)重加權(quán)計(jì)算求和得到綜合分值結(jié)果，其中小于65分的為不適宜區(qū)，大于95分的為高度適宜區(qū)，85～95分為中度適宜區(qū)，75～85分為低度適宜區(qū)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

其中，高度適宜地區(qū)為0.08 km2，占比7.8%，主要分布在洛家溝片區(qū)東北部及洛家溝村與賀家村交界處;中度適宜地區(qū)為0.30 km2，占比29.5%，主要分布在洛家溝村東部及賀家村東北地區(qū)與西北地區(qū);勉強(qiáng)適宜地區(qū)為0.39 km2，占比38.6%，主要分布在洛家溝片區(qū)東南、西部及中部地區(qū);不適宜地區(qū)為0.24 km2，占比24.1%，主要分布在洛家溝村西北地區(qū)及賀家村南部。由GIS計(jì)算得出的數(shù)據(jù)和分布情況可知，該地區(qū)土地整治后適宜性集中在中度和低度的耕地較多，約占68.1%，高度適宜性為7.8%，整體上耕地質(zhì)量適宜農(nóng)作物耕作。

參考文獻(xiàn)

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