基于ＧＩＳ的太湖縣油菜種植適宜性評價

方海寶　張水香

摘要 通過對太湖縣“測土配方施肥”項目采樣調查結果的匯總分析和篩選,利用GIS和“縣域耕地資源信息管理系統”對太湖縣耕地油菜種植適宜性進行了定量評價分析。其中:高度適宜、適宜、勉強適宜和不適宜的面積分別約為5 384.40hm2、17 839.33hm2、11 624.40hm2和3 712.93hm2,分別占耕地總面積的13.7%、45.5%、29.6%和11.2%。

關鍵詞 油菜種植;耕地;定量分析;GIS;安徽太湖

中圖分類號 S565.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2009)13-0358-02

土地(壤)評價是農業科學領域一項重要的基礎工作,國內在其理論和方法上進行了較多的介紹,也開展了大量的研究。近年來,GIS技術被廣泛用于農業用地作物種植適宜性評價,并已成為土地適宜性評價中重要的技術手段。筆者以安徽省太湖縣2005年開始進行的“測土配方施肥”項目所獲取的耕地屬性信息為基礎,利用GIS和“縣域耕地資源管理信息系統”,對其耕地的油菜種植適宜性進行了定量評價。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

太湖縣位于安徽省西南部、大別山區南緣,介于北緯30°09′～30°46′和東經115°45′～116°30′之間。全縣氣候四季分明,具有北亞熱帶季風氣候特征,是季風性氣候十分典型的地區之一,屬沿江1年2～3熟亞熱帶農業氣候區。年平均氣溫16.4℃,年平均日照1 937.7h,無霜期249d,冬夏長而春秋短。年平均降雨量1 460.1mm,降水主要集中在4～8月份,氣候特點總體適宜油菜生產。土壤類型主要有紅壤、黃棕壤、棕壤、潮土、紫色土、石灰巖土、水稻土等。

1.2 基礎工作條件

采用基礎資料為:屬性數據包括第2次土壤普查所編撰的土壤志、2005年開始進行的“測土面積配方施肥”項目所獲得的耕地調查點資料(包括采樣點坐標、基本情況、土壤農化分析數據)、縣鄉村基本情況統計以及其他相關文本資料和數據資料。空間數據包括1∶50 000土壤圖、地形圖以及行政界圖、土地利用圖等。數據處理和管理軟件包括ACCESS數據庫軟件、SPSS統計分析軟件、GIS地理信息系統軟件和縣域耕地資源管理信息系統軟件。

1.3 技術流程

收集相關數據資料和圖件,并按照統一的規范進行分析和處理,建立適宜性評價數據庫;選取評價指標,確定單因素權重,即建立隸屬函數模型及層次分析模型;利用土壤圖、土地利用現狀圖及行政區劃圖確定評價單元,提取評價單元屬性,包括土壤化驗數據、田間調查數據、社會經濟要素等評價指標屬性;根據建立的評價模型確定評價單元等級,獲得各等級耕地面積,編制適宜性分布圖等。

1.4 基礎數據處理

屬性數據庫的建立:歷史數據主要來自第2次土壤普查編撰的《太湖土壤》中的土壤屬性數據、利用Excel提取其中有效數據,并進行分類、整理,利用Access將所獲取的數據建庫。測土配方施肥項目數據主要包括田間試驗示范數據、田間調查數據、土壤化驗數據等,通過統一的測土配方施肥數據錄入軟件,建立測土配方施肥數據庫。其他數據包括灌溉渠道、農田水利、湖泊、河流、公路等資料,經過篩選、分類、整理后建庫。

空間矢量數據包括土壤圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖等圖件,經過完整性檢驗后掃描得到圖象文件,在GIS軟件中經過矢量化、幾何校正、建立拓撲關系以及投影轉換后,以shape格式存入矢量數據庫。空間柵格數據(測土配方采樣點)經過完整性檢查后數字化,得到采樣點位圖并作投影轉換,將點位圖通過關鍵字段連接外部數據庫,通過克呂格插值得到柵格數據,存入柵格數據庫。

1.5 參評因子選擇及其權重確定方法

參評因子的確定:應綜合考慮其對適宜性有較大的影響,在評價區域內的變異較大,便于劃分等級,具有相對的穩定性和與生產的密切相關性等原則的前提下,確定地貌類型、耕層質地、耕層有機質、pH值、全氮、有效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、灌溉條件、排澇能力等11項評價指標。

參評因子賦值采用隸屬函數模型,根據模糊數學的理論,將選定的評價指標與耕地生產能力的關系分為戒上型、峰型、直線型以及概念型等類型的隸屬函數。利用縣域資源管理信息系統隸屬函數分析模塊對太湖縣11個評價指標確定隸屬函數模型。參評因子權重確定采用層次分析模型進行,將太湖縣11個評價指標通過建立層次結構、構建判斷矩陣、層次單排序及其一致性檢驗、層次總排序及其一致性檢驗得出各因子的組合權重。

1.6 評價單元確定與賦值方法

將土壤圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖3個圖層進行數字化疊加,合并小單元格后形成評價單元圖斑。該評價單元屬于同一鄉鎮,具有相同的土壤類型、相同的土地利用類型,既滿足了對耕地作物種植適宜性的評價,也便于耕地利用與管理,全縣耕地共確定評價單元4 540個。評價單元中,點位數據如有機質、有效磷、速效鉀等,先進行插值,形成柵格化的點位圖,與評價單元圖疊加后,采用加權統計的方法給評價單元賦值。矢量數據如耕層質地、地形地貌等,直接形成矢量圖,與評價單元圖疊加,再采用加權統計的方法為評價單元賦值。

1.7 耕地油菜種植適宜性評價方法

耕地油菜種植適宜性評價采用目前常用的自然要素評價的指數進行,其關系式為:IFI=b1x1+b2x2+……+bixi+……+bnxn

式中:IFI為耕地油菜種植適宜性指數;xi為耕地某自然屬性(評價指標);bi為該屬性對耕地油菜種植適宜性的貢獻率(層次分析法獲取的該屬性的權重)。

采用累積曲線分級法對太湖縣耕地油菜種植適宜性進行等級劃分,分為高度適宜、適宜、勉強適宜和不適宜。

2 結果與分析

2.1 耕地油菜種植適宜性面積統計與空間分布

檢索評價單元屬性庫,統計耕地油菜適宜性各等級的面積,太湖縣耕地油菜種植高度適宜、適宜、勉強適宜和不適宜的面積及比例。

從太湖縣耕地油菜種植適宜性評價,高度適宜耕地主要分布在太湖縣沿長河和沿湖地區,適宜耕地廣泛分布在太湖縣零星地區,勉強適宜耕地集中于太湖縣水庫附近及丘陵地區,沿東西線分布較大,不適宜耕地分布在太湖縣北部地區。

2.2 各等級耕地利用建議

2.2.1 高度適宜。此類耕地分布較為分散,新倉、徐橋、大石、江塘等地分布面積較大,其他地區亦有少量分布。此類耕地主要特點是地勢平坦、水源充足、水利設施較好、灌溉排澇能力較強,灌溉保證率平均大于70%,且土壤養分含量豐富,無缺素現象。對于此類耕地,應當切實加強保護,盡量避免建設用地等占用此類耕地,同時注意做好養地,合理調整化肥施用量和投入比,防止土壤酸化和鹽漬化。

2.2.2 適宜。此類耕地主要分布在晉熙、小池、北中、百里、彌陀等鄉鎮,占太湖縣耕地總面積的45%。此類耕地地勢相對平坦,灌溉能力較強,影響此類耕地油菜種植的不利因素主要是養分,尤其是有效磷含量不高,處于中等或中等偏低水平。由于適宜耕地分布面積較廣,因此加強此類耕地的管理和保護是太湖縣實現油菜高產、穩產的保證。針對適宜耕地養分特別是有效磷含量低的特點,可因時適量增加磷肥用量,合理調配復合肥比例,以提高土壤有效磷含量,改善土壤養分結構,達到以磷增氮的效果,消除農業生產中的不利因素。

2.2.3 勉強適宜。該類耕地集中分布在晉熙、小池等鄉鎮,其影響油菜種植的不利因素主要表現在灌溉水源及水利設施不配套,無法滿足農田灌溉。另外,土壤養分含量不高,最重要的是此類土壤有效磷含量太低,難以維持油菜正常生長的生理需要。對于此類土壤應當加強農田基本建設,通過興修農田水利工程和采取其他配套措施,調節農田水分狀況和區域水利條件,增施磷肥,提高磷肥利用率,增加土壤有效磷含量,使之滿足油菜生長需要。

2.2.4 不適宜。該類耕地面積較小,主要分布在寺前、天華、牛鎮等山區丘陵一帶,地勢起伏較大,無灌溉條件,土壤速效鉀、有效磷等含量都很低,且多是缺少人為管理的望天田,改良此類耕地難度較大。此類耕地可因地制宜的發展茶葉、藥材等經濟作物,以增加經濟效益;坡度大的耕地,需退耕還林。

3 結論

將GIS技術引入到耕地作物種植適宜性評價中,實現了數據、資料的統一管理,規范了數據標準,實現了評價單元的自動劃分,提高了工作效率和準確度。建立的數據庫可以通過試驗數據、遙感資料及時更新,增強了成果適用程度,具有明顯的優勢。

太湖縣耕地油菜種植適宜性以適宜和勉強適宜級別為主,面積約為29 463.73hm2,分別為17 839.33hm2、11 624.40 hm2;耕地油菜種植高度適宜和不適宜的面積分別約為5 384.40 hm2、3 712.93hm2,分別占耕地總面積的45.5%、29.6%、13.7%、和11.2%。勉強適宜以上合計占耕地總面積的88.8%。

不同適宜性級別的耕地限制因素不一樣,面臨的問題也不一樣。應該因地制宜,采取具有針對性的措施,維護和提高耕地的油菜生產力,確定耕地資源的可持續利用。

4 參考文獻

[1] 盧祖瑤,楊平,李賢勝,等.基于GIS的廣德縣耕地油菜種植適宜性定量評價[J].安徽農學通報,2008(19):85-87,12.

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