论文部分内容阅读
摘要：为摸清桂林市五城区耕地地力现状，以指导五城区耕地资源的合理利用与改良，促进五城区农业可持续发展，利用测土配方施肥项目取得的数据，在收集整理相关图件和其它资料的基础上，在GIS支持下，将桂林市五城区土壤图和土地利用现状图叠加确定评价单元，按照农业部耕地地力评价因子选取的原则，选取立地条件、耕层理化性状及耕层养分状况等六个方面10个因子，采用模糊评价法、特尔斐法、层次分析法、累加法等对五城区耕地地力进行定量化分析和评价。评价结果表明：五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大，占耕地面积的57.53%，其次是一、二级耕地，占耕地面积的27.6%，五、六级耕地面积最少，占耕地面积的14.67%，可见五城区耕地地力处于中等偏上水平。
关键词：GIS；耕地；地力等级；评价
中图分类号：S518 文献标识码：A 文章编号：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
土地是人类赖以生存的物质基础，耕地是土地的精华，是农业生产不可替代的重要生产资料。耕地地力就是耕地的生产能力，是在一定区域内一定的土壤类型上，耕地的土壤理化性状，所处自然环境条件，农田基础设施及耕作施肥管理水平等因素的总和[1]。为摸清桂林市五城区耕地地力现状，文章利用测土配方施肥项目取得的数据，在收集整理相关图件和其它资料的基础上，应用GIS技术、特尔斐法、层次分析法、累加法等对五城区耕地地力进行评价，以指导五城区耕地资源的合理利用与改良，促进五城区农业可持续发展。
1 五城区概况
桂林市五城区位于广西东北部、湘桂走廊的通道上，地处北纬25°00′-25°22′、东经110°13′-110°29′。南北长约39.5km，东西最宽处16 km，总面积508.31km2，现有耕地面积7739.87hm2，其中水田4985hm2，占耕地面积64.41%，旱地2754.87hm2，占耕地面积35.59%。境内地形为以柘木镇为中心的广谷盆地，东、南、西、北为低石山、山地所围绕，东北为高大的尧山，西北、东南和东西为峰林密集的低石山所围屏，北面和西南则为丘陵和坡地。五城区属中亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，年平均无霜期长达320d，年平均温度为19.2℃，月平均气温10℃以上的积温为6400℃左右 [2]，光热水资源丰富，能满足多种农作物生长发育需要。
2 评价基础数据来源
属性数据来源于野外调查数据（包括采样地块基本情况调查、采样点农户施肥情况调查、实施测土配方施肥后农户的反馈调查等）、田间试验和示范数据（包括试验示范地基本情况、试验示范地土壤及植株测试结果等）、土壤检测数据（包括土壤物理性状、有机质、PH值及大、中、微量元素等检测数据）、历史资料（包括第二次土壤普查资料和历年的肥料试验资料等）。 空间数据资料来源于土壤图、土地利用现状图、农用地地块图、行政区划图、五城区地形图、耕地地力调查点点位图等。
3 评价方法
利用ARCGIS9.2作为空间数据处理与数据库管理软件，采用Excel、Access等软件处理属性数据，使用县域耕地资源管理信息系统V3.2作为耕地地力评价软件。将土壤图和土地利用现状图叠加生成评价单元，运用特尔非法和模糊评价法确定评价因子的隶属度，用层次分析法确定评价因子的权重值，采用累加法计算耕地地力综合指数，采用累积曲线法划分耕地地力等级。
4 耕地地力评价
4.1 评价因子的确定
土壤是个十分复杂的灰色系统，不可能将其所包含的全部信息提出来进行评价。因此，根据农业部耕地地力评价因子选取的原则 [3]和“农业部全国耕地地力调查与质量评价”指标体系，通过咨询有关专家，结合五城区耕地资源特点，采用特尔斐法选择有机质、有效磷、速效钾、成土母质、PH值、质地、耕层厚度、障碍因子、排水能力、灌溉能力共六大类10个因子作为五城区耕地地力评价因子。
4.2 评价单元的确定
耕地地力评价单元是耕地地力评价的基本单位，耕地地力评价就是要通过对每个评价单元的评价，确定其地力等级。根据评价目的，在确定评价单元时利用土地利用现状图（比例尺为1：1万）、土壤图（比例尺为1：1万）叠加形成的图斑作为五城区的耕地地力评价单元，一个图斑即为一个评价单元，这样每个评价单元内行政隶属关系明确，土壤类型、土地利用方式一致，耕作方法、土壤管理方式基本相同，五城区耕地地力划分为1421个评价单元。
4.3 评价单元的赋值
根据各评价因子的空间分布图或属性数据库，将各评价因子数据赋值给评价单元。对点位分布图，采用插值的方法将其转换为栅格图，再与评价单元图叠加，通过加权统计给评价单元赋值；对矢量分布图，将其直接与评价单元图叠加，通过加权统计、属性提取，给评价单元赋值。
4.4 评价因子权重的确定
由于各评价因子对耕地地力的影响程度不同，因此必须确定他们的权重。本次评价应用层次分析法来确定每一个评价因子的权重，以实现定量与定性分析相结合，将人的主观判断用数量形式表达和处理，因而大大提高决策的有效性、客观性和科学性[4]。根据专家对各评价因子重要性的打分结果，通过建立层次结构，构造判断矩阵，用层次分析法计算出各评价因子的单因子权重和组合权重（见表1）。
4.5 评价因子隶属度的确定
根据模糊数学理论，将选定的评价因子与耕地生产能力的关系分为戒上型函数、峰型函数及概念型函数三种类型的隶属函数。对于戒上型函数、峰型函数两种函数，采用特尔斐法与隶属函数法结合的方法确定各评价因子的隶属函数，用特尔斐法拟合隶属函数，通过函数求得各因子隶属度（见表2）；对于概念型评价因子如成土母质、质地等，与耕地生产能力之间是一种非线性的关系，采用特尔斐法直接给出隶属度（见表3）。4.6 耕地地力评价综合指数计算
采用加法模型计算各评价单元耕地地力综合指数，模型公式如下：
IFI=∑Fi×Ci；（i=1，2，3，……，n）
式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地地力指数；
Fi=第i个因素评语；Ci=第i个因素的组合权重。
5 评价结果
5.1 耕地地力等级划分
耕地地力评价采用累积曲线法来确定耕地地力等级以及划分等级界限。用样点数与耕地地力综合指数制作累积频率曲线图，在曲线上升急速的位置制定划分线，将评价单元划分到相应的等级中。按照样点分布的频率，根据耕地地力评价综合指数和《全国耕地类型区、耕地地力等级划分》（NY/T309-1996） [5]，将五城区耕地地力分成6级，等级划分标准见表4。
5.2 各等级耕地面积
从评价结果看出（见表5），五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大，面积为4468.07hm2，占耕地总面积的57.53%，其次是一、二级耕地，面积为2136.47 hm2，占耕地面积的27.6%；五、六级耕地面积最少，面积为1135.33 hm2，占耕地面积的14.67%。
5.3 各等级耕地的空间分布
一级、二级耕地为高产田（地），主要分布河流两岸、峰林平原、山间平地、丘陵地区广谷区域，地形较平坦，成土母质以河流冲积物、为砂页岩为主，耕层深厚，养分含量较丰富，排灌条件较好，有充足的灌溉水源。三级、四级耕地为中产田（地），占耕地总面积比例最大，主要分布在河流阶地带、丘陵缓坡、山地丘陵中下部、山前平原地区。成土母质以石灰岩、砂页岩、第四纪红土母质为主。耕层深厚，养分含量中等偏上，排灌条件一般，能基本满足排灌要求，大部分靠水库、河流灌溉，少部分靠塘堰、泉水灌溉。五级、六级耕地为低产田（地），主要分布于低丘坡麓、丘陵谷地、宽谷坡地的中上部等。成土母质以洪积物、石灰岩、第四纪红土母质等为主。耕层存在障碍因子，养分含量低，排灌条件较差，水田大部分靠河流和水库灌溉，旱地多无灌溉条件，主要依靠天然雨水灌溉。
6 结论
根据获取的五城区耕地地力基础数据，在GIS的支持下，运用模糊评价法、特尔斐法、层次分析法和累加法完成了对五城区耕地地力的定量化、自动化的评价。评价结果表明：五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大，面积占耕地面积的57.53%，其次是一、二级耕地，占耕地面积的27.6%；五、六级耕地面积最少，占耕地面积的14.67%，可见五城区耕地地力处于中等偏上水平。
参考文献：
[1] 王瑞燕，赵庚星，李涛，等.GIS支持下的耕地地力等级评价[J].农业工程学报，2004，20（1）：307-310.
[2] 邓秀冬，李佳义，等. 桂林市郊区土壤[Z].桂林：桂林市郊区农牧渔业局， 1990：2.
[3] 全国农业技术推广服务中心.耕地地力评价指南[M].北京：中国农业科学技术出版社，2006：75-76.
[4] 钟永红，彭世琪，崔勇.全国土壤监测论文集[C].北京：中国农业出版社，2003：12-19.
[5] NY/T309-1996.全国耕地类型区、耕地地力等级划分[S].
关键词：GIS；耕地；地力等级；评价
中图分类号：S518 文献标识码：A 文章编号：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
土地是人类赖以生存的物质基础，耕地是土地的精华，是农业生产不可替代的重要生产资料。耕地地力就是耕地的生产能力，是在一定区域内一定的土壤类型上，耕地的土壤理化性状，所处自然环境条件，农田基础设施及耕作施肥管理水平等因素的总和[1]。为摸清桂林市五城区耕地地力现状，文章利用测土配方施肥项目取得的数据，在收集整理相关图件和其它资料的基础上，应用GIS技术、特尔斐法、层次分析法、累加法等对五城区耕地地力进行评价，以指导五城区耕地资源的合理利用与改良，促进五城区农业可持续发展。
1 五城区概况
桂林市五城区位于广西东北部、湘桂走廊的通道上，地处北纬25°00′-25°22′、东经110°13′-110°29′。南北长约39.5km，东西最宽处16 km，总面积508.31km2，现有耕地面积7739.87hm2，其中水田4985hm2，占耕地面积64.41%，旱地2754.87hm2，占耕地面积35.59%。境内地形为以柘木镇为中心的广谷盆地，东、南、西、北为低石山、山地所围绕，东北为高大的尧山，西北、东南和东西为峰林密集的低石山所围屏，北面和西南则为丘陵和坡地。五城区属中亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，年平均无霜期长达320d，年平均温度为19.2℃，月平均气温10℃以上的积温为6400℃左右 [2]，光热水资源丰富，能满足多种农作物生长发育需要。
2 评价基础数据来源
属性数据来源于野外调查数据（包括采样地块基本情况调查、采样点农户施肥情况调查、实施测土配方施肥后农户的反馈调查等）、田间试验和示范数据（包括试验示范地基本情况、试验示范地土壤及植株测试结果等）、土壤检测数据（包括土壤物理性状、有机质、PH值及大、中、微量元素等检测数据）、历史资料（包括第二次土壤普查资料和历年的肥料试验资料等）。 空间数据资料来源于土壤图、土地利用现状图、农用地地块图、行政区划图、五城区地形图、耕地地力调查点点位图等。
3 评价方法
利用ARCGIS9.2作为空间数据处理与数据库管理软件，采用Excel、Access等软件处理属性数据，使用县域耕地资源管理信息系统V3.2作为耕地地力评价软件。将土壤图和土地利用现状图叠加生成评价单元，运用特尔非法和模糊评价法确定评价因子的隶属度，用层次分析法确定评价因子的权重值，采用累加法计算耕地地力综合指数，采用累积曲线法划分耕地地力等级。
4 耕地地力评价
4.1 评价因子的确定
土壤是个十分复杂的灰色系统，不可能将其所包含的全部信息提出来进行评价。因此，根据农业部耕地地力评价因子选取的原则 [3]和“农业部全国耕地地力调查与质量评价”指标体系，通过咨询有关专家，结合五城区耕地资源特点，采用特尔斐法选择有机质、有效磷、速效钾、成土母质、PH值、质地、耕层厚度、障碍因子、排水能力、灌溉能力共六大类10个因子作为五城区耕地地力评价因子。
4.2 评价单元的确定
耕地地力评价单元是耕地地力评价的基本单位，耕地地力评价就是要通过对每个评价单元的评价，确定其地力等级。根据评价目的，在确定评价单元时利用土地利用现状图（比例尺为1：1万）、土壤图（比例尺为1：1万）叠加形成的图斑作为五城区的耕地地力评价单元，一个图斑即为一个评价单元，这样每个评价单元内行政隶属关系明确，土壤类型、土地利用方式一致，耕作方法、土壤管理方式基本相同，五城区耕地地力划分为1421个评价单元。
4.3 评价单元的赋值
根据各评价因子的空间分布图或属性数据库，将各评价因子数据赋值给评价单元。对点位分布图，采用插值的方法将其转换为栅格图，再与评价单元图叠加，通过加权统计给评价单元赋值；对矢量分布图，将其直接与评价单元图叠加，通过加权统计、属性提取，给评价单元赋值。
4.4 评价因子权重的确定
由于各评价因子对耕地地力的影响程度不同，因此必须确定他们的权重。本次评价应用层次分析法来确定每一个评价因子的权重，以实现定量与定性分析相结合，将人的主观判断用数量形式表达和处理，因而大大提高决策的有效性、客观性和科学性[4]。根据专家对各评价因子重要性的打分结果，通过建立层次结构，构造判断矩阵，用层次分析法计算出各评价因子的单因子权重和组合权重（见表1）。
4.5 评价因子隶属度的确定
根据模糊数学理论，将选定的评价因子与耕地生产能力的关系分为戒上型函数、峰型函数及概念型函数三种类型的隶属函数。对于戒上型函数、峰型函数两种函数，采用特尔斐法与隶属函数法结合的方法确定各评价因子的隶属函数，用特尔斐法拟合隶属函数，通过函数求得各因子隶属度（见表2）；对于概念型评价因子如成土母质、质地等，与耕地生产能力之间是一种非线性的关系，采用特尔斐法直接给出隶属度（见表3）。4.6 耕地地力评价综合指数计算
采用加法模型计算各评价单元耕地地力综合指数，模型公式如下：
IFI=∑Fi×Ci；（i=1，2，3，……，n）
式中：IFI（Integrated Fertility Index）代表耕地地力指数；
Fi=第i个因素评语；Ci=第i个因素的组合权重。
5 评价结果
5.1 耕地地力等级划分
耕地地力评价采用累积曲线法来确定耕地地力等级以及划分等级界限。用样点数与耕地地力综合指数制作累积频率曲线图，在曲线上升急速的位置制定划分线，将评价单元划分到相应的等级中。按照样点分布的频率，根据耕地地力评价综合指数和《全国耕地类型区、耕地地力等级划分》（NY/T309-1996） [5]，将五城区耕地地力分成6级，等级划分标准见表4。
5.2 各等级耕地面积
从评价结果看出（见表5），五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大，面积为4468.07hm2，占耕地总面积的57.53%，其次是一、二级耕地，面积为2136.47 hm2，占耕地面积的27.6%；五、六级耕地面积最少，面积为1135.33 hm2，占耕地面积的14.67%。
5.3 各等级耕地的空间分布
一级、二级耕地为高产田（地），主要分布河流两岸、峰林平原、山间平地、丘陵地区广谷区域，地形较平坦，成土母质以河流冲积物、为砂页岩为主，耕层深厚，养分含量较丰富，排灌条件较好，有充足的灌溉水源。三级、四级耕地为中产田（地），占耕地总面积比例最大，主要分布在河流阶地带、丘陵缓坡、山地丘陵中下部、山前平原地区。成土母质以石灰岩、砂页岩、第四纪红土母质为主。耕层深厚，养分含量中等偏上，排灌条件一般，能基本满足排灌要求，大部分靠水库、河流灌溉，少部分靠塘堰、泉水灌溉。五级、六级耕地为低产田（地），主要分布于低丘坡麓、丘陵谷地、宽谷坡地的中上部等。成土母质以洪积物、石灰岩、第四纪红土母质等为主。耕层存在障碍因子，养分含量低，排灌条件较差，水田大部分靠河流和水库灌溉，旱地多无灌溉条件，主要依靠天然雨水灌溉。
6 结论
根据获取的五城区耕地地力基础数据，在GIS的支持下，运用模糊评价法、特尔斐法、层次分析法和累加法完成了对五城区耕地地力的定量化、自动化的评价。评价结果表明：五城区耕地地力等级以三、四级耕地面积最大，面积占耕地面积的57.53%，其次是一、二级耕地，占耕地面积的27.6%；五、六级耕地面积最少，占耕地面积的14.67%，可见五城区耕地地力处于中等偏上水平。
参考文献：
[1] 王瑞燕，赵庚星，李涛，等.GIS支持下的耕地地力等级评价[J].农业工程学报，2004，20（1）：307-310.
[2] 邓秀冬，李佳义，等. 桂林市郊区土壤[Z].桂林：桂林市郊区农牧渔业局， 1990：2.
[3] 全国农业技术推广服务中心.耕地地力评价指南[M].北京：中国农业科学技术出版社，2006：75-76.
[4] 钟永红，彭世琪，崔勇.全国土壤监测论文集[C].北京：中国农业出版社，2003：12-19.
[5] NY/T309-1996.全国耕地类型区、耕地地力等级划分[S].