基于GIS的安徽蚌埠耕地地力評(píng)價(jià)

張振國(guó)， 于 弘， 韓阿迪， 劉吉?jiǎng)P

(1. 安徽科技學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100；2. 安徽弘業(yè)工程咨詢有限公司，安徽 合肥 230088)

耕地地力是耕地土壤的地形、地貌條件、成土母質(zhì)特征、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及培肥水平、土壤理化性狀等綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力。耕地地力評(píng)價(jià)是摸清耕地資源狀況、提高耕地利用效率、促進(jìn)耕地資源合理利用、切實(shí)保護(hù)耕地質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。近年來，我國(guó)已綜合運(yùn)用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)(3S信息技術(shù))，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)等分析技術(shù)，開展縣域耕地地力評(píng)價(jià)工作。但縣級(jí)耕地地力評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)量大，評(píng)價(jià)體系較混亂，各地的評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，并且鄰縣結(jié)合部連續(xù)性和區(qū)分性不完整、不直觀，決策者難以對(duì)評(píng)價(jià)成果進(jìn)行比較，很難做出準(zhǔn)確有效的判斷。因此，開展市級(jí)耕地地力評(píng)價(jià)，可以整合各縣區(qū)評(píng)價(jià)成果，明顯區(qū)分各區(qū)縣耕地地力等級(jí)，發(fā)掘縣域間耕地質(zhì)量差異和制約因素，為決策者提供參考。本研究以農(nóng)業(yè)部在安徽蚌埠開展的測(cè)土配方施肥項(xiàng)目為依托，在全面野外調(diào)查和室內(nèi)化驗(yàn)分析以獲取大量耕地地力相關(guān)數(shù)據(jù)和材料的基礎(chǔ)上，利用3S技術(shù)，對(duì)蚌埠市的耕地地力作出了評(píng)價(jià)，以期為開展市級(jí)耕地地力評(píng)價(jià)提供理論參考和技術(shù)支撐。

1 研究材料與過程

1.1 研究區(qū)概況

蚌埠市位于安徽省北部，淮河中游，北緯32°43′-33°30′，東經(jīng)116°45′-118°04′，總面積5 950.72 km。屬黃淮海平原與江淮丘陵的過渡地帶，處于江淮分水嶺的末稍。境內(nèi)以平原為主，南部散落丘陵；地面西北傾向東南，自然坡降為萬(wàn)分之一左右。季風(fēng)顯著，四季分明，年平均氣溫15.1 ℃。研究區(qū)詳見圖1。

圖1 蚌埠市行政區(qū)劃圖

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

專題地圖收集：1∶50 000行政區(qū)劃圖、1∶50 000土壤圖、0.5 m分辨率的DOM影像圖、1∶50 000數(shù)字地形圖、蚌埠市土地利用現(xiàn)狀圖以及Rapid Eye遙感影像。

土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)獲?。簠⒄胀寥缊D對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，全市共采集4 685個(gè)農(nóng)田耕作層土樣，并測(cè)定土樣的pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、有效磷、質(zhì)地等指標(biāo)。

土壤立地條件及管理狀況：采集土樣的同時(shí)，向農(nóng)戶了解并填寫地塊調(diào)査表，確定釆樣地塊的基本情況及管理情況。采用疊加法確定采樣地塊土壤侵蝕強(qiáng)度。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立：對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行人工矢量化，并通過外業(yè)核査提取耕地圖斑，同時(shí)進(jìn)行空間計(jì)算得到面積等相關(guān)信息。通過將地形圖數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，提取等高點(diǎn)和等高線，通過克里金插值生成DEM。采用ArcGIS GeoDataBase對(duì)蚌埠市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

利用德爾菲法和層次分析法計(jì)算出各個(gè)因子的比重。第一等級(jí)為目標(biāo)層，即耕地地力；第二等級(jí)為準(zhǔn)則層，分為立地條件、土壤管理、理化性狀、養(yǎng)分狀況、剖面性狀5個(gè)影響因素，請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的7個(gè)專家對(duì)本等級(jí)進(jìn)行打分；第三等級(jí)要素為指標(biāo)層，共有16個(gè)指標(biāo)因子，經(jīng)過專家打分確定其重要性。通過層次模型的判斷矩陣和一致性檢驗(yàn)，最后綜合計(jì)算16個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重(表1)。

表1 評(píng)價(jià)因子權(quán)重

2.2 評(píng)價(jià)因子的量化處理

本探究采用模糊數(shù)學(xué)與層次分析法確定單個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重和隸屬度，最終確定的評(píng)價(jià)因子屬于直線型、戒上型、峰型和概念型，其中前三類采用模糊數(shù)學(xué)方法計(jì)算個(gè)評(píng)價(jià)因子的隸屬度并進(jìn)行評(píng)價(jià)工作，對(duì)于概念型因子采用專家經(jīng)驗(yàn)法直接對(duì)概念因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，各評(píng)價(jià)因子隸屬函數(shù)具體見表2～3。

表2 數(shù)值型評(píng)價(jià)因子隸屬函數(shù)表

表3 概念型評(píng)價(jià)因子隸屬度表

2.3 地力評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分

依據(jù)安徽省縣域評(píng)價(jià)體系，均使用統(tǒng)一的方法得出各評(píng)價(jià)區(qū)域的土地地力指數(shù)，本文根據(jù)上述各評(píng)價(jià)因子的隸屬度和權(quán)重，采用加法模型計(jì)算蚌埠市的耕地地力綜合指數(shù)。模型是：

Fi

CiAi

i

n

IFI：地力綜合指數(shù)，F(xiàn)i：因子i的權(quán)重，CiAi：因子i組合的權(quán)重。

蚌埠市耕地地力分類采用累積曲線分級(jí)法，把蚌埠市土地地力分為了五個(gè)等級(jí)，最后經(jīng)過7個(gè)專家的一致性檢驗(yàn)，最終確定了全市土地地力各等級(jí)的所適應(yīng)的范圍生成地力等級(jí)分級(jí)結(jié)果(表4)，并形成了蚌埠市耕地地力等級(jí)圖(圖2)。

表4 地力等級(jí)分級(jí)

圖2 蚌埠市耕地地力等級(jí)圖

3 結(jié)論

本研究利用農(nóng)業(yè)遙感影像和GIS技術(shù)，提取分析安徽蚌埠耕地地力農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)信息。結(jié)果顯示蚌埠市一等地主要分布在懷遠(yuǎn)縣、五河縣和禹會(huì)區(qū)，分別占該市一等地耕地面積的27.85%、63.48%、6.34%，二等地主要是在懷遠(yuǎn)縣、五河縣、固鎮(zhèn)縣、禹會(huì)區(qū)地區(qū)，分別占該市二等地耕地面積的55.20%、31.18%、7.54%、2.89%，三等地主要分布在懷遠(yuǎn)縣、五河縣、固鎮(zhèn)縣、淮上區(qū)、龍子湖區(qū)，分別占該市三等地面積的33.79%、29.86%、27.95%、4.33%、2.09%，四等地主要是在懷遠(yuǎn)縣、固鎮(zhèn)縣、淮上區(qū)、龍子湖區(qū)、五和縣地區(qū)，各占該市四等地面積34.76%、29.88%、3.09%、7.44%、23.94%，五等地主要分布在懷遠(yuǎn)縣、龍子湖區(qū)，分別占該市五等地面積的95.40%、3.63%。