兩種方法在山區耕地地力評價中的應用比較

摘 要：以貴州省赤水市山區耕地地力評價為例，選取了海拔、灌溉能力、剖面構型、耕層厚度、土體厚度、耕層質地、有機質、有效磷、速效鉀、耕地坡度級、地形部位共11個評價因子構建指標體系，運用結合特爾斐法的層次分析法和主成分分析法對赤水市耕地地力進行評價，在此基礎上運用相關分析法對兩種評價方法進行對比分析。結果表明，在山區耕地地力評價中，對于同一評價單元，采用層次分析法得出的分值與按照主成分分析法得出的分值存在很強的相關性，但也表現出一定的差異性。

關鍵詞：耕地；地力評價；主成分分析（PCA）； 層次分析法（AHP）；相關分析

中圖分類號：S158 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）11-0091-04

中國是個人口大國，糧食問題一直是關系國計民生的重大問題，保障糧食安全始終是我國建設現代農業的重要目標[1]。而糧食產量與耕地的質量、利用效率有直接關系，所以國家十分重視耕地的保護和評價工作。目前我國有兩個全國性的農用地評價體系：一是農業部實施的產量主導型農用地評價體系，又稱為耕地質量評價體系；二是國土資源部實施的綜合型農用地評價體系，又稱為農用地分等定級估價體系[2]。耕地地力評價屬于第一個評價體系，耕地地力由立地條件、土壤條件和農田基礎設施等因素影響和決定[3]。通過對耕地地力的評價，可以摸清耕地的特性，為生產和規劃服務。平原地區和山地地區的土壤采樣標準不同，采用統一標準會導致耕地地力評價結果不同，而耕地評價方法的選取對評價結果也有很大影響。本研究運用主成分分析法（PCA）和層次分析法（AHP）對貴州省赤水市山區耕地地力進行評價，比較兩種方法的差異。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

式中，Fi為第i個單元主成分的綜合得分。

為了更好地反映各個評價單元耕地地力情況，將耕地地力按照百分制折算。

2.2 層次分析法評價結果

本研究各評價指標權重值是運用市域耕地資源管理信息系統軟件中的“層次分析法模型”功能模塊來計算。將專家組構造的判斷矩陣輸入到軟件中，計算機自動計算各判斷矩陣的特征向量及其最大特征值，進行判斷矩陣的一致性檢驗、邏輯統一性檢驗，并進行層次總排序及一致性檢驗。權重計算結果見表2，其中A為目標層，B為準則層，C為指標層。

對于所有指標值的處理，則選取劃分隸屬度的方法進行處理。采用特爾斐法邀請專家對一組實測值評估出一組隸屬度，并用SPSS 16.0擬合隸屬函數，計算出隸屬函數的參數（見表3）。其中x為指標值，c為標準指標值，將每一單元某一指標的實測值帶入隸屬函數，就得到相應指標的隸屬度。對于定性描述的評價因子剖面構型、耕層質地2個指標，則采用特爾斐法直接打分給出隸屬度。再利用公式（4）計算每個評價單元的耕地地力綜合指數。

2.3 評價結果的比較分析

相關分析通過相關系數來衡量變量之間的緊密程度。相關系數大于1為正相關，小于1為負相關[7]。本文將兩種方法評價下的兩組數據當作兩組因子進行分析，如果兩組數據表現出很大的相關性，則說明兩種方法評價出的分值梯度曲線走勢相近，也就表明在評價過程中，運用兩種方法對相同條件的耕地地力進行評價，其結果沒有太大差異，兩種方法適用范圍一致。反之，結果差異性大，這兩種方法適用范圍還需要探討。

本研究首先利用散點圖判斷計算后的10 000組赤水市耕地地力數據是否具有相關趨勢，結果表明，兩種方法計算出的分值具有明顯的相關性[8]。然后利用SPSS 16.0對兩組數據進行相關性分析，其耕地地力綜合分值相關系數大于0.8，雙側檢驗概率均小于顯著水平0.01，再一次說明總體相關性大。

參考《全國耕地類型區、耕地地力等級劃分》（NY/T309-1996）和《貴州省耕地地力評價技術規范》（DB52/T -2009），以耕地地力綜合指數為依據，采用等間距分級法，首先將用層次分析法得到的評價單元的分值排序后劃分成6個耕地地力等級。這里評價單元編號是唯一值，不同編號的評價單元都有AHP方法評價出的分值，再根據評價單元的編號，添加編號相同的運用PCA方法評價出的分值，確保評價單元的編號和由兩種評價方法得到的兩組分值前后一一對應。最后運用SPSS 16.0對兩組數據進行相關性分析，分析結果見表4。

表4中列出了每一等級兩個變量（層次分析綜合分值和主成分綜合分值）之間的相關系數，及雙側檢驗概率和數據組數?？芍械燃壍膬山M耕地地力綜合分值相關系數都大于0.6，而Sig. （2-tailed）均為0.00<0.01，即雙側檢驗概率均小于顯著水平0.01，這表明層次分析法計算出的耕地地力綜合分值和主成分分析方法計算出的綜合分值具有很強的線性相關性，但是仍然存在一定的差異。

3 結論與討論

對赤水市耕地地力評價方法的研究，有利于找到一種較好的評價方法，對提高屬于山地地區的赤水市農業綜合生產能力，實現農業增效、農民增收，促進農業的可持續發展有著非常重要的意義。準確的耕地地力評價配合測土配方施肥工作的開展，還可以明顯降低農業成本，減少能源消耗，保護農業生態環境[9]。

從本研究測算的耕地地力綜合分值來看，主成分分析法和層次分析法具有很強的線性相關性，通過雙側檢驗，其顯著性檢驗概率控制在0.01以下，表現出相對一致性。這說明兩種方法在一定條件下得出的結果差異不大，并且可以嘗試在今后耕地地力評價中，用兩種評價方法相互檢驗結果的正誤。兩種方法評價結果差異與兩種方法理論差異、確定的權重差異、結果數據處理差異等有關，此外還與逆向指標正向處理有關。

在對山區的耕地地力評價中，PCA和AHP兩種方法各有優劣，PCA數據處理繁雜，樣本數量不宜過多，所以對樣本的代表性要求較高；AHP主觀因素很重，受個人判斷因素影響很大。建議對于縣域范圍且樣本數量極大的耕地地力評價可用AHP，樣本數量適中且代表性強的縣域及其以下的耕地地力評價可用PCA。當然，不同的研究目的還應采用不同的研究方法，其適用條件還需在今后研究中進一步證實。

參 考 文 獻：

[1] 劉 濤，李明輝，王祥峰，等. 山東省科技興糧問題的幾點思考[J].山東農業科學，2012，44（2）：128-131.

[2] 李繼明.我國現行農用地評價體系比較研究[J].地域研究與開發，2009，28（3）：88-90.

[3] 江 滔.基于GIS的瀘縣耕地地力評價研究[D].重慶：西南大學，2011.

[4] 林澤陽.主成分分析法及其EXCLE實現[J].寧波職業技術學院學報，2012，16（5）：24-28.

[5] 趙 麗，朱永明，張蓬濤，等.主成分分析法和熵值法在農村居民點集約利用評價中的比較[J].農業工程學報，2012，28（7）：239-241.

[6] 劉黎明.土地資源調查與評價[M].北京：中國農業大學出版，2012，224-231.

[7] 高寶祥，董寒青.數據分析與SPSS應用[M].北京：清華大學出版社，2007，197-211.

[8] 林杰斌，林川雄，劉明德，等.SPSS12統計建模與應用實務[M].北京：中國鐵道出版社，2006，383-392.

[9] 吳德敏，汪世峰，原曉玲.招遠市測土配方施肥的措施及效果[J].山東農業科學，2011，5：59-63.