基于GIS的精河縣耕地枸杞栽培適宜性評(píng)價(jià)

摘 要：該文在分析枸杞的生長(zhǎng)環(huán)境及土壤養(yǎng)分對(duì)其影響的前提下，結(jié)合精河縣測(cè)土配方施肥工作中耕地調(diào)查與土壤理化性質(zhì)的分析數(shù)據(jù)，利用ArcGIS空間插值和賦值技術(shù)，運(yùn)用指數(shù)和法，對(duì)精河縣枸杞栽培適宜性做出評(píng)價(jià)。其中精河縣40.82%的耕地為最適宜，多分布在托里鄉(xiāng)及大沿河子鎮(zhèn)附近；32.24%的耕地為中度適宜，主要分布在大沿河子鎮(zhèn)、茫丁鄉(xiāng)和托里鄉(xiāng)；12.8%的耕地為適宜。最適宜枸杞生長(zhǎng)的土壤類(lèi)型為灌溉草甸土和灰潮土，臨界適宜種植枸杞的土壤類(lèi)型為灌耕灰棕漠土和鹽化灌耕草甸土。

關(guān)鍵詞：精河縣 枸杞 適宜性 評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：S5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0007-03

枸杞是一種名貴的中藥材，果實(shí)和根皮可以入藥，果實(shí)性平味干[1]。根據(jù)《本草綱目》中說(shuō)枸杞子能夠“久服堅(jiān)筋骨，輕身不老，耐寒暑。補(bǔ)精氣不足，養(yǎng)顏，肌膚變白，明目安神，令人長(zhǎng)壽”。多項(xiàng)研究表明，枸杞能補(bǔ)腎益精，養(yǎng)肝明目，尤其適用于機(jī)體衰退的中老年人，長(zhǎng)期服用可增強(qiáng)骨質(zhì)，延緩衰老，并有防白發(fā)早衰的作用。另外能夠有效抑制癌細(xì)胞的生成，可用于癌癥的防治[2-4]。美國(guó)等西方國(guó)家已開(kāi)始把枸杞作為治療艾滋病的輔助藥物，這意味著枸杞有望進(jìn)入國(guó)際藥品市場(chǎng)，具有較好的市場(chǎng)前景。

枸杞耐鹽堿，耐干旱，耐脊薄，耐沙荒，對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性[5]。我國(guó)枸杞起源于寧夏，后又進(jìn)行大量的人工栽培移植，現(xiàn)今枸杞則是廣泛分布在我國(guó)西北至華北廣大的干旱、半干旱地區(qū)。在新疆，精河縣枸杞栽培發(fā)展歷史最早，規(guī)模最大，技術(shù)最為領(lǐng)先，目前，全疆枸杞栽培面積已達(dá)1.6萬(wàn)公頃，主要分布在以精河縣為中心的北疆區(qū)域，精河枸杞色澤紅潤(rùn)、顆粒飽滿(mǎn)、肉厚皮薄、甘甜味美、品級(jí)最優(yōu)[6-7]。

為了促進(jìn)精河縣枸杞產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，在分析枸杞的生長(zhǎng)環(huán)境及各個(gè)自然要素對(duì)其影響的前提下，利用GIS技術(shù)，結(jié)合精河縣耕地地力評(píng)價(jià)成果，對(duì)精河縣枸杞生長(zhǎng)適宜性做出分析評(píng)價(jià)，可為精河縣提高枸杞產(chǎn)量與品質(zhì)、制訂枸杞種植規(guī)劃、調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

精河縣位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部，準(zhǔn)噶爾盆地西南邊緣，天山支脈婆羅科努山北麓，東距新疆維吾爾自治區(qū)首府—烏魯木齊380 km。東鄰烏蘇市，西鄰博樂(lè)市，南鄰尼勒克縣、伊寧縣，北鄰?fù)欣锟h。地跨東經(jīng)81°43′～83°47′、北緯44°02′～45°10′之間，東西最長(zhǎng)166 km，南北最寬134 km，總面積1118712.12 hm2。精河縣地處亞歐大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，屬大陸性溫帶氣候。冬季寒冷，夏季炎熱，降水少、蒸發(fā)量大，相對(duì)濕度小，空氣干燥，日照充足，風(fēng)沙天氣多。平原年平均氣溫為7.2 ℃，最熱的7月多年月平均氣溫為25.2 ℃，年日照時(shí)數(shù)2709.6小時(shí)，≥10℃的積溫多年平均為3582 ℃，多年平均無(wú)霜期175 d，多年平均降水量為111.6 mm，蒸發(fā)量為1459.5 mm。境內(nèi)有兩河一湖：精河流域、大河沿子流域、艾比湖。

1.2 評(píng)價(jià)方法

本研究應(yīng)用地理信息技術(shù)、全球定位技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與數(shù)學(xué)模型的相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)方法的簡(jiǎn)單易行。

1.2.1 評(píng)價(jià)的技術(shù)流程及資料

枸杞適宜性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)工作流程簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。

（1）采集、收集精河縣縣域數(shù)據(jù)、圖件，包括：精河縣土壤圖（1∶5萬(wàn)），2009年精河縣土地利用現(xiàn)狀圖（1∶1萬(wàn)），行政區(qū)劃圖（1∶10萬(wàn)）、地貌類(lèi)型分區(qū)圖（1∶10萬(wàn)）、渠道分布圖（1∶1萬(wàn)）、防護(hù)林分布圖（1∶1萬(wàn)）、道路分布圖（1∶1萬(wàn)）、測(cè)土配方點(diǎn)位調(diào)查圖（1∶1萬(wàn)）、精河縣農(nóng)用地地塊圖（1∶1萬(wàn)）等基礎(chǔ)圖件，精河縣二次土壤普查報(bào)告。

（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，在ARCGIS中建立屬性和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）確定枸杞栽培耕地適宜性評(píng)價(jià)因素、指標(biāo)和權(quán)重。

（4）利用GIS系統(tǒng)確定評(píng)價(jià)單元并給各單元賦值。

（5）計(jì)算枸杞適宜性評(píng)價(jià)綜合指數(shù)。

（6）確定分級(jí)方案。

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

影響枸杞生長(zhǎng)適宜性的因素是多方面的，評(píng)價(jià)因素選擇時(shí)，要盡可能的反映實(shí)際情況，將有影響的因素都包括進(jìn)來(lái)。因精河縣地處新疆枸杞最適種植氣候區(qū)域[7-10]，所以本文以土壤條件作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，本研究選擇的參評(píng)因子有：有效土層厚度、耕層質(zhì)地、土壤鹽分、地下水埋深、有機(jī)質(zhì)含量、有效磷和速效鉀等作為精河縣枸杞栽培適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)（表1）。

土壤養(yǎng)分分析方法：

（1）土壤有機(jī)質(zhì)：油浴加熱—重鉻酸鉀氧化容量法測(cè)定。

（2）土壤有效磷：碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定。

（3）土壤速效鉀：乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定。

（4）土壤鹽分：質(zhì)量法。

1.3 評(píng)價(jià)單元的獲取及賦值

1.3.1 評(píng)價(jià)單元的劃分

該研究利用精河縣土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖疊加后提取耕地所在的圖斑，一個(gè)圖斑即為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，共劃分出6218個(gè)評(píng)價(jià)單元，然后在ARCGIS中給每個(gè)單元賦值。

1.3.2評(píng)價(jià)單元賦值

（1）土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、耕層含鹽量點(diǎn)位圖，在ARCGIS中進(jìn)行插值形成柵格化的點(diǎn)位圖，與評(píng)價(jià)單元圖疊加后，采用加權(quán)統(tǒng)計(jì)的方法給評(píng)價(jià)單元賦值；

（2）耕層質(zhì)地：根據(jù)調(diào)查點(diǎn)資料、土種資料、精河縣二次土壤普查報(bào)告等資料互相補(bǔ)充校驗(yàn)，然后直接給評(píng)價(jià)單元賦值；

（3）地下水埋深：利用《新疆地下水資源》中的地下水埋深分布圖，獲得項(xiàng)目區(qū)的地下水埋深數(shù)據(jù)，然后給評(píng)價(jià)單元賦值。

1.4 適宜度等級(jí)劃分

適宜性分析評(píng)價(jià)采用的主要方法包括經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。本研究采用指數(shù)和法對(duì)精河縣枸杞適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)精河縣枸杞栽培環(huán)境條件評(píng)價(jià)指標(biāo)，在當(dāng)?shù)貙?zhuān)家經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試，采用累積曲線(xiàn)分級(jí)法對(duì)6218個(gè)評(píng)價(jià)單元的適宜性指數(shù)進(jìn)行劃分，確定精河縣枸杞栽培適宜性定為四個(gè)等級(jí)，其中IFI值>0.80為最適宜，IFI值在0.80～0.65之間為中度適宜，IFI值在0.65～0.50之間為適宜，IFI值<0.50為臨界適宜。

2 結(jié)果分析

2.1 精河縣耕地枸杞栽培適宜性等級(jí)與分析

由評(píng)價(jià)結(jié)果（表2）可以看出，精河縣耕地總面積43808.27 hm2，其中最適宜枸杞生長(zhǎng)的耕地面積為17884.96 hm2，占耕地總面積比例40.82%，多分布在托里鄉(xiāng)及大沿河子鎮(zhèn)附近；中度適宜地區(qū)面積是14123.87 hm2，占耕地比例的32.24%，主要分布在大沿河子鎮(zhèn)、茫丁鄉(xiāng)和托里鄉(xiāng)；適宜地區(qū)面積為5606.15 hm2，占耕地比例的12.8%；臨界適宜地區(qū)面積為6193.29 hm2，占耕地比例的14.14%，主要分布在托里鄉(xiāng)附近，大沿河子鎮(zhèn)和茫丁鄉(xiāng)有零星分布。

造成這種分布趨勢(shì)的原因主要有以下幾點(diǎn)。

（1）精河縣土壤以壤土居多，但有效土層厚度不理想成為影響枸杞生長(zhǎng)的一個(gè)較為關(guān)鍵的因素。精河縣除個(gè)別鹽化較重耕地以外，大多數(shù)耕地土壤鹽堿程度偏低加之枸杞比較耐鹽堿，因此精河縣土壤鹽堿對(duì)枸杞生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)不是最主要限制因子。

（2）枸杞喜歡透水性良好的土壤，地下水埋深成為影響枸杞生長(zhǎng)的重要因素。托托鄉(xiāng)因地下水埋深較深，加之土壤狀況較為理想，成為精河縣枸杞生長(zhǎng)最為理想的片區(qū)。托里鄉(xiāng)大部分土地地下水埋深在3 m以上，土壤透水性良好，土壤質(zhì)地基本上均是壤土，耕層含鹽量也較低，是枸杞適宜生長(zhǎng)的區(qū)域，但由于部分土地地下水埋深在一米以?xún)?nèi)，加之有效土層較薄，對(duì)枸杞生長(zhǎng)帶來(lái)很大不利因素，也影響了枸杞在托里鄉(xiāng)的適宜性評(píng)價(jià)等級(jí)。茫丁鄉(xiāng)因有效土層厚度較薄，加之土壤質(zhì)地多為粉砂壤土和砂壤土，所以枸杞生長(zhǎng)條件以中度適宜為主。精河鎮(zhèn)與大河沿子鎮(zhèn)地下水埋深和土壤養(yǎng)分含量都很理想，但因有效土層厚度沒(méi)有達(dá)到最理想的程度，所以?xún)蓚€(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)枸杞生長(zhǎng)不如托托鄉(xiāng)和托里鄉(xiāng)，但也比較適宜。

2.2 精河縣耕地枸杞生長(zhǎng)適宜性土壤評(píng)價(jià)與分析

將土壤類(lèi)型圖和枸杞生長(zhǎng)適宜性等級(jí)圖疊加分析可以得出（表3）：最適宜枸杞生長(zhǎng)的土壤類(lèi)型中，灌溉草甸土和灰潮土面積較大，面積分別是3934.85 hm2和4242.69 hm2。臨界適宜種植枸杞的土壤類(lèi)型面積較大的是灌耕灰棕漠土和鹽化灌耕草甸土，面積分別是2314.96 hm2和2867.07 hm2。各類(lèi)土壤種植枸杞的適宜性見(jiàn)表3。

3 結(jié)論

（1）本研究利用GIS軟件，運(yùn)用空間插值法和指數(shù)和法，對(duì)精河縣耕地枸杞栽培進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。分析得出全縣有85.86%的耕地適宜種植枸杞，主要分布在精河縣的托里鄉(xiāng)、茫丁鄉(xiāng)和大河沿子鎮(zhèn)，目前托里鄉(xiāng)已是精河縣枸杞種植主產(chǎn)區(qū)，因此該縣在進(jìn)一步擴(kuò)大枸杞種植面積時(shí)，可以?xún)?yōu)先考慮茫丁鄉(xiāng)和大河沿子鎮(zhèn)。

（2）最適宜枸杞生長(zhǎng)的土壤類(lèi)型中，灌溉草甸土和灰潮土面積較大，臨界適宜種植枸杞的土壤類(lèi)型面積較大的是灌耕灰棕漠土和鹽化灌耕草甸土。

（3）通過(guò)GIS支持下的枸杞栽培適宜性評(píng)價(jià)，可以獲知每一障礙因素的分布及限制強(qiáng)弱，為今后改良障礙因素提供了技術(shù)支持。

（4）評(píng)價(jià)中也存在著一些問(wèn)題，比如參評(píng)因子的選擇沒(méi)有考慮到不同種類(lèi)枸杞生長(zhǎng)的差異性、病蟲(chóng)害的影響以及市場(chǎng)價(jià)格對(duì)枸杞種植面積的影響等。據(jù)初步分析，各地枸杞品質(zhì)，藥物作用效果有較大差異。從系統(tǒng)科學(xué)研究的角度而言，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究影響枸杞有效成分的主要制約因素是與土壤微量元素含量有關(guān)，還是與枸杞品種或其它環(huán)境條件有關(guān)，只有弄清這些問(wèn)題之后，才能提高枸杞產(chǎn)品的數(shù)量與品質(zhì)，同時(shí)在產(chǎn)品銷(xiāo)售中真正體現(xiàn)其商業(yè)價(jià)值。相信今后將會(huì)在結(jié)合市場(chǎng)價(jià)格、政策、栽培技術(shù)和交通條件等方面對(duì)枸杞栽培耕地的適宜性方面做出更深入的研究。

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