基于GIS的桂林市五城區耕地地力評價

朱華龍等

摘要：為摸清桂林市五城區耕地地力現狀，以指導五城區耕地資源的合理利用與改良，促進五城區農業可持續發展，利用測土配方施肥項目取得的數據，在收集整理相關圖件和其它資料的基礎上，在GIS支持下，將桂林市五城區土壤圖和土地利用現狀圖疊加確定評價單元，按照農業部耕地地力評價因子選取的原則，選取立地條件、耕層理化性狀及耕層養分狀況等六個方面10個因子，采用模糊評價法、特爾斐法、層次分析法、累加法等對五城區耕地地力進行定量化分析和評價。評價結果表明：五城區耕地地力等級以三、四級耕地面積最大，占耕地面積的57.53%，其次是一、二級耕地，占耕地面積的27.6%，五、六級耕地面積最少，占耕地面積的14.67%，可見五城區耕地地力處于中等偏上水平。

關鍵詞：GIS；耕地；地力等級；評價

中圖分類號：S518 文獻標識碼：A 文章編號：1003-4374（2013）05-0028-04

Abstract： In order to understand farmland productivity of five urban districts in Guilin， so as to guide resources' rational utilization and improvement， promote agricultural sustainable development， based on the data of soil test， relevant maps and documents， on the basis of the GIS support， the soil map and land utilization present situation of five urban districts in Guilin were overlaid to determine the evaluation unit， according to the factor selection principle of the ministry of agriculture farmland productivity assessment， ten factors in six aspects were selected such as selection of site conditions， top layer physical and chemical properties and the status of the top layer of nutrient； fuzzy evaluation method， Delphi method and analytic hierarchy process （ahp） and accumulative method were adopted with the quantitative analysis and evaluation on the farmland soil fertility. Evaluation results show that among the farmland soil fertility grades in five urban districts， three or four grade of cultivated land area occupied the largest area （57.53% of the total）， followed by the first and second grade accounting for 27.6% of the total； five and six grades accounting for 14.67% of the total arable land， which show that in general， the farmland productivity of five urban districts can reach to average and upper level.

Key words： GIS； arable land； evaluation of farmland productivity； evaluation

土地是人類賴以生存的物質基礎，耕地是土地的精華，是農業生產不可替代的重要生產資料。耕地地力就是耕地的生產能力，是在一定區域內一定的土壤類型上，耕地的土壤理化性狀，所處自然環境條件，農田基礎設施及耕作施肥管理水平等因素的總和[1]。為摸清桂林市五城區耕地地力現狀，文章利用測土配方施肥項目取得的數據，在收集整理相關圖件和其它資料的基礎上，應用GIS技術、特爾斐法、層次分析法、累加法等對五城區耕地地力進行評價，以指導五城區耕地資源的合理利用與改良，促進五城區農業可持續發展。

1 五城區概況

桂林市五城區位于廣西東北部、湘桂走廊的通道上，地處北緯25°00′-25°22′、東經110°13′-110°29′。南北長約39.5km，東西最寬處16 km，總面積508.31km2，現有耕地面積7739.87hm2，其中水田4985hm2，占耕地面積64.41%，旱地2754.87hm2，占耕地面積35.59%。境內地形為以柘木鎮為中心的廣谷盆地，東、南、西、北為低石山、山地所圍繞，東北為高大的堯山，西北、東南和東西為峰林密集的低石山所圍屏，北面和西南則為丘陵和坡地。五城區屬中亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，年平均無霜期長達320d，年平均溫度為19.2℃，月平均氣溫10℃以上的積溫為6400℃左右 [2]，光熱水資源豐富，能滿足多種農作物生長發育需要。

2 評價基礎數據來源

屬性數據來源于野外調查數據（包括采樣地塊基本情況調查、采樣點農戶施肥情況調查、實施測土配方施肥后農戶的反饋調查等）、田間試驗和示范數據（包括試驗示范地基本情況、試驗示范地土壤及植株測試結果等）、土壤檢測數據（包括土壤物理性狀、有機質、PH值及大、中、微量元素等檢測數據）、歷史資料（包括第二次土壤普查資料和歷年的肥料試驗資料等）。

空間數據資料來源于土壤圖、土地利用現狀圖、農用地地塊圖、行政區劃圖、五城區地形圖、耕地地力調查點點位圖等。

3 評價方法

利用ARCGIS9.2作為空間數據處理與數據庫管理軟件，采用Excel、Access等軟件處理屬性數據，使用縣域耕地資源管理信息系統V3.2作為耕地地力評價軟件。將土壤圖和土地利用現狀圖疊加生成評價單元，運用特爾非法和模糊評價法確定評價因子的隸屬度，用層次分析法確定評價因子的權重值，采用累加法計算耕地地力綜合指數，采用累積曲線法劃分耕地地力等級。

4 耕地地力評價

4.1 評價因子的確定

土壤是個十分復雜的灰色系統，不可能將其所包含的全部信息提出來進行評價。因此，根據農業部耕地地力評價因子選取的原則 [3]和“農業部全國耕地地力調查與質量評價”指標體系，通過咨詢有關專家，結合五城區耕地資源特點，采用特爾斐法選擇有機質、有效磷、速效鉀、成土母質、PH值、質地、耕層厚度、障礙因子、排水能力、灌溉能力共六大類10個因子作為五城區耕地地力評價因子。

4.2 評價單元的確定

耕地地力評價單元是耕地地力評價的基本單位，耕地地力評價就是要通過對每個評價單元的評價，確定其地力等級。根據評價目的，在確定評價單元時利用土地利用現狀圖（比例尺為1：1萬）、土壤圖（比例尺為1：1萬）疊加形成的圖斑作為五城區的耕地地力評價單元，一個圖斑即為一個評價單元，這樣每個評價單元內行政隸屬關系明確，土壤類型、土地利用方式一致，耕作方法、土壤管理方式基本相同，五城區耕地地力劃分為1421個評價單元。

4.3 評價單元的賦值

根據各評價因子的空間分布圖或屬性數據庫，將各評價因子數據賦值給評價單元。對點位分布圖，采用插值的方法將其轉換為柵格圖，再與評價單元圖疊加，通過加權統計給評價單元賦值；對矢量分布圖，將其直接與評價單元圖疊加，通過加權統計、屬性提取，給評價單元賦值。

4.4 評價因子權重的確定

由于各評價因子對耕地地力的影響程度不同，因此必須確定他們的權重。本次評價應用層次分析法來確定每一個評價因子的權重，以實現定量與定性分析相結合，將人的主觀判斷用數量形式表達和處理，因而大大提高決策的有效性、客觀性和科學性[4]。根據專家對各評價因子重要性的打分結果，通過建立層次結構，構造判斷矩陣，用層次分析法計算出各評價因子的單因子權重和組合權重（見表1）。

4.5 評價因子隸屬度的確定

根據模糊數學理論，將選定的評價因子與耕地生產能力的關系分為戒上型函數、峰型函數及概念型函數三種類型的隸屬函數。對于戒上型函數、峰型函數兩種函數，采用特爾斐法與隸屬函數法結合的方法確定各評價因子的隸屬函數，用特爾斐法擬合隸屬函數，通過函數求得各因子隸屬度（見表2）；對于概念型評價因子如成土母質、質地等，與耕地生產能力之間是一種非線性的關系，采用特爾斐法直接給出隸屬度（見表3）。4.6 耕地地力評價綜合指數計算

采用加法模型計算各評價單元耕地地力綜合指數，模型公式如下：

IFI=∑Fi×Ci；（i=1，2，3，……，n）

式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地地力指數；

Fi=第i個因素評語；Ci=第i個因素的組合權重。

5 評價結果

5.1 耕地地力等級劃分

耕地地力評價采用累積曲線法來確定耕地地力等級以及劃分等級界限。用樣點數與耕地地力綜合指數制作累積頻率曲線圖，在曲線上升急速的位置制定劃分線，將評價單元劃分到相應的等級中。按照樣點分布的頻率，根據耕地地力評價綜合指數和《全國耕地類型區、耕地地力等級劃分》（NY/T309-1996） [5]，將五城區耕地地力分成6級，等級劃分標準見表4。

5.2 各等級耕地面積

從評價結果看出（見表5），五城區耕地地力等級以三、四級耕地面積最大，面積為4468.07hm2，占耕地總面積的57.53%，其次是一、二級耕地，面積為2136.47 hm2，占耕地面積的27.6%；五、六級耕地面積最少，面積為1135.33 hm2，占耕地面積的14.67%。

5.3 各等級耕地的空間分布

一級、二級耕地為高產田（地），主要分布河流兩岸、峰林平原、山間平地、丘陵地區廣谷區域，地形較平坦，成土母質以河流沖積物、為砂頁巖為主，耕層深厚，養分含量較豐富，排灌條件較好，有充足的灌溉水源。三級、四級耕地為中產田（地），占耕地總面積比例最大，主要分布在河流階地帶、丘陵緩坡、山地丘陵中下部、山前平原地區。成土母質以石灰巖、砂頁巖、第四紀紅土母質為主。耕層深厚，養分含量中等偏上，排灌條件一般，能基本滿足排灌要求，大部分靠水庫、河流灌溉，少部分靠塘堰、泉水灌溉。五級、六級耕地為低產田（地），主要分布于低丘坡麓、丘陵谷地、寬谷坡地的中上部等。成土母質以洪積物、石灰巖、第四紀紅土母質等為主。耕層存在障礙因子，養分含量低，排灌條件較差，水田大部分靠河流和水庫灌溉，旱地多無灌溉條件，主要依靠天然雨水灌溉。

6 結論

根據獲取的五城區耕地地力基礎數據，在GIS的支持下，運用模糊評價法、特爾斐法、層次分析法和累加法完成了對五城區耕地地力的定量化、自動化的評價。評價結果表明：五城區耕地地力等級以三、四級耕地面積最大，面積占耕地面積的57.53%，其次是一、二級耕地，占耕地面積的27.6%；五、六級耕地面積最少，占耕地面積的14.67%，可見五城區耕地地力處于中等偏上水平。

參考文獻：

[1] 王瑞燕，趙庚星，李濤，等.GIS支持下的耕地地力等級評價[J].農業工程學報，2004，20（1）：307-310.

[2] 鄧秀冬，李佳義，等. 桂林市郊區土壤[Z].桂林：桂林市郊區農牧漁業局， 1990：2.

[3] 全國農業技術推廣服務中心.耕地地力評價指南[M].北京：中國農業科學技術出版社，2006：75-76.

[4] 鐘永紅，彭世琪，崔勇.全國土壤監測論文集[C].北京：中國農業出版社，2003：12-19.

[5] NY/T309-1996.全國耕地類型區、耕地地力等級劃分[S].