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摘要[目的]利用高分辨率遥感影像解译结合区域地质调查和土壤地球化学调查，对崇州市开展农业地质背景调查和适宜性评价。[方法]在Delphi专家调查的基础上借助层次分析法（AHP）对崇州市农业地质背景因子进行分析，得出各因子的单一和组合影响权重。选取权重影响较高的多个因子通过GIS手段进行综合分析，最终得出多因子叠加影响下崇州市农业地质背景适宜性评价的等级划分。[结果]崇州市西南部地质背景适宜性评价等级最高，最适宜主导农作物的种植和生长；中部和中北部适宜性评价较高，可作为示范基地扩展建设区域；中部和东部地区具有发展种植主导农作物的潜力。[结论]研究结果为崇州市的农作物种植和粮食基地建设提供了理论依据。
关键词 农业地质背景；层次分析法；GIS；崇州市
中图分类号 S127 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0058-05
Abstract[Objective] Agrogeological background survey and suitability evaluation of Chongzhou area were carried out by combining highresolution remotesensing image interpretation with regional geological and soil geochemical surveys.[Method] Based on Delphi experts investigation method，single weight and combinational weight were calculated from the analysis of factors about agrogeological background through the analytic hierarchy process （AHP）.Several factors with high weight values were analyzed comprehensively through GIS methods and obtained a rank partition chart of suitability evaluation on agrogeological background under the influence of multiplefactors in Chongzhou City.[Result] The suitability evaluation grade of agrogeological background in the southwest of Chongzhou City was the highest，so it was mostly suitable for planting and growth of main crop.The suitability evaluation grade of agrogeological background in the middle and northcentral of Chongzhou City was higher，so it could be as demonstration base extension construction area.The middle and east of Chongzhou City had potential of planting main crops.[Conclusion] The results provide theoretical basis for crop planting and grain base establishment of Chongzhou City.
Key words Agrogeological background； Analytic hierarchy process； GIS； Chongzhou City
近几十年来，国内外众多学者都从各个方面进行了不同程度的农业地质相关研究，利用勘查地球化学方法和资料进行环境监测与评价、区域地质研究和农业规划等成为农业地质学工作的重要任务[1-3]。近几年，我国农业地质学家越来越重视农业地质在农业生产中的实际运用，研究开发出适合我国农业发展的实用农业地質理论与应用系统[4]，并逐渐由过去只注重解决农业生产中遇到的实际问题发展到现在更重视地质环境和地质生态工作，着重评价和研究农业地质背景（环境）、土壤地球化学、土壤的化学污染与防治以及农业中的微量营养元素等[5-7]。
研究表明，在排除种子、气候、栽培管理技术等因素外，农产品的特殊品质受当地特定的生态地质因素控制，表现出与地质环境之间显著的相关性[8-9]。农业地质背景是大农业与相关的地质体及地质营力的特殊综合，对大农业能起到制约作用[10]，包括岩石体和第四纪地质体的作用、地质构造作用、地球化学条件制约作用、地形地貌、水文地质等[8，11]。特定地质环境下生产出来的农作物具有独特的品质，将农学与地质学相结合开展农作物品质与地质背景相关性研究，对农作物的地质背景进行适宜性评价，不仅可以指导农作物种育工作，提高农作物产量与质量，而且可大大提高农业科技水平，促进农业长远发展[12-13]。四川崇州作为“十万亩良田”建设的示范基地，基于GIS开展了农业地质背景适宜性评价，以期为崇州市的农作物种植和粮食基地建设提供理论支撑。
1 研究区概况与方法
1.1 研究区概况 崇州市位于四川省岷江中上游川西平原西部（103°07′～103°49′ E，30°30′～30°53′ N），面积为1 090.17 km2（图1），主导农作物为水稻。按照成都市的总体部署，崇州市从2013年下半年开始率先推进“十万亩粮食高产稳产高效综合示范项目”建设，建成“田成方、土成型、渠成网、路相通、沟相连、土壤肥、无污染、产量高”的高产稳产旱涝保收的现代高标准农田。目前，8个乡镇进行了高标准农田建设，基本完成第一期“万亩核心区”基础设施建设[14]。 崇州市属山地、丘陵、平原兼有的地貌類型，西部为山地，中部为丘陵，东部为平原。地势从东南到西北逐渐升高，西北部山地海拔多在2 000 m以上，最高海拔为5 364 m；中东部丘陵和平原地区的平均海拔为560 m，最低海拔仅480 m（图2）。平原区土地利用类型为农作物种植区，主要耕地类型为水田。崇州属四川盆地亚热带湿润季风气候，年平均气温为15.9 ℃，年平均日照时数为1 161.5 h，年平均降雨量为1 012.4 mm。年平均风速为1.3 m/s，平均霜日19 d，平均无霜期为285 d，年平均雪日3 d。
1.2 分析方法
1.2.1 数据准备。
农业地质背景空间性较强，不同地质背景因子的空间尺度相差较大，像地形、地貌这种尺度大的因子，可根据遥感资料或地质地形图，通过GIS空间分析和遥感解译来获取，将各因子统一到相同地理坐标系统下，应用空间插值法将其表现出来[15]。图3、4分别为崇州市的高程和坡度等值线。
根据崇州市农村发展局2012年耕地调查数据，全市共采集水田表层土壤样2 857件，进行了化学元素测试分析和测土配方施肥测试。将调查数据通过GIS空间插值法处理，最终用等值线的形式表现出来。图5～8为部分分析结果的等值线。
1.2.2 层次分析法。
影响农作物品质的地质背景因子很多，该研究根据评价指标的选取原则和Delphi专家调查的结果，从诸多影响因子中选取了一定的主导因子。所选主导因子具有对土地和作物的适宜性影响大、稳定性强并且能够确切地反映农作物品质的内在差异[16-17]。由于所选因子部分为定性因子，故该研究选取层次分析法（AHP）进行评价。
首先，建立表1所示的递阶层次结构模型；其次，对各评价因子根据前人研究成果和相关专家调查结果构建两两比较的判断矩阵（表2～5）；最后，进行各指标单一权重系数和组合权重系数计算，并进行一致性检验[18-19]。
为了减少单一计算方法产生的偏差，使结果更加准确、可靠，该研究对地质背景因子权重的计算选取了算术平均法、几何平均法和特征向量法3种方法相结合的计算方法[20]。计算结果见表6、7，所有判断矩阵经验证均具有满意的一致性。
1.2.3 GIS叠加分析。
通过层次分析法计算出了各地质背景因子的单一和组合权重，但在实际情况中，农业地质背景因子对农作物的影响是综合的，表现为多种因子叠加影响的结果[21]。为了更好地说明农业地质背景多因子叠加时的综合影响情况，需开展多因子叠加综合分析。
选取单因子权重比例较高的10个地质背景因子，在统一系统下，根据层次分析法再次进行层次总排序，得出新的权重系数。在ArcGis平台下，根据对基础采样点数据进行插值运算定量化处理，将权重影响较高的10个因子确定的权重通过依权重栅格叠加计算综合分析，得到计算结果，对其重分类（自然打断法）为10级[12，22]，最终得到崇州市多因子叠加时农业地质环境的评价与等级划分结果。
2 结果与分析
要素层4类主影响因子的权重系数见表7，取3种算法的平均值，可得各因子的权重排序为0.521 2（土壤状况B3）>0.316 8（地质地貌B1）>0.116 9（其他因素B4）>0.045 1（气候条件B2）（图9）。说明土壤作为农业地质背景最重要的因子，对农作物的品质起决定性作用；其次，地质地貌对农作物的品质有重要影响；而作物品质等其他因素和气候条件的影响作用相对较弱。
对所选取的17个指标层因子进行权重排序，根据表6可以确定前10个重要影响因子大小排序为pH（0.189 8）、母质（0.159 3）、有机质（0.099 7）、坡度（0.083 7）、有效磷（0.074 3）、作物品种（0.063 0）、速效钾（0.047 9）、表土质地（0.047 8）、>10 ℃积温（0.045 1）、海拔（0.041 9）（图10）。说明土壤pH和母质对作物的品质影响明显，其次为有机质、坡度、有效磷和作物品种，而速效钾、表土质地、积温和海拔的影响相对较弱。
图11为崇州市多因子叠加时农业地质环境适宜性评价的等级划分。由图11可知，崇州市中部、东南部的适宜性评价等级为1～2级，西南部“十万亩良田”示范基地达到1级。东部地方多为4～6级，西部和西北部地区多在7～10级。因此，根据适宜性评价结果可知，“十万亩良田”示范基地所在的崇州市西南部地质背景因子综合评价等级最高，是最适合主导农作物生长和种植的地区。西部和西北部相对来说综合评价等级低，不适宜主导农作物的种植，更适合发展林牧业。崇州市中部、中北部的综合评价等级也较高，地质环境较适宜农作物生长，可作为下一步大力发展主导农作物种植和示范基地扩建的区域。东北部、东部及东南部的广大地区地质环境适宜性综合评价等级属于中等，也具有下一步发展主导农作物种植的潜力。
3 结论
在Delphi专家调查的基础上借助层次分析法得出了崇州市农业地质背景单因子权重影响大小排序为pH、母质、有机质、坡度、有效磷、作物品种、速效钾、表土质地、>10 ℃积温、海拔。
经过多因子叠加分析得出的崇州市农业地质背景适宜性综合评价等级划分结果显示：“十万亩良田”示范基地所在的崇州市西南部地质背景适宜性评价等级最高，最适宜主导农作物的种植和生长；中部和中北部适宜性评价较高，可作为示范基地扩展建设区域；中部和东部地区具有发展种植主导农作物的潜力。
参考文献
[1] 毕坤，王尚彦，李跃荣，等.农业生态地质环境与贵州优质农产品[M].北京：地质出版社，2002.
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关键词 农业地质背景；层次分析法；GIS；崇州市
中图分类号 S127 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0058-05
Abstract[Objective] Agrogeological background survey and suitability evaluation of Chongzhou area were carried out by combining highresolution remotesensing image interpretation with regional geological and soil geochemical surveys.[Method] Based on Delphi experts investigation method，single weight and combinational weight were calculated from the analysis of factors about agrogeological background through the analytic hierarchy process （AHP）.Several factors with high weight values were analyzed comprehensively through GIS methods and obtained a rank partition chart of suitability evaluation on agrogeological background under the influence of multiplefactors in Chongzhou City.[Result] The suitability evaluation grade of agrogeological background in the southwest of Chongzhou City was the highest，so it was mostly suitable for planting and growth of main crop.The suitability evaluation grade of agrogeological background in the middle and northcentral of Chongzhou City was higher，so it could be as demonstration base extension construction area.The middle and east of Chongzhou City had potential of planting main crops.[Conclusion] The results provide theoretical basis for crop planting and grain base establishment of Chongzhou City.
Key words Agrogeological background； Analytic hierarchy process； GIS； Chongzhou City
近几十年来，国内外众多学者都从各个方面进行了不同程度的农业地质相关研究，利用勘查地球化学方法和资料进行环境监测与评价、区域地质研究和农业规划等成为农业地质学工作的重要任务[1-3]。近几年，我国农业地质学家越来越重视农业地质在农业生产中的实际运用，研究开发出适合我国农业发展的实用农业地質理论与应用系统[4]，并逐渐由过去只注重解决农业生产中遇到的实际问题发展到现在更重视地质环境和地质生态工作，着重评价和研究农业地质背景（环境）、土壤地球化学、土壤的化学污染与防治以及农业中的微量营养元素等[5-7]。
研究表明，在排除种子、气候、栽培管理技术等因素外，农产品的特殊品质受当地特定的生态地质因素控制，表现出与地质环境之间显著的相关性[8-9]。农业地质背景是大农业与相关的地质体及地质营力的特殊综合，对大农业能起到制约作用[10]，包括岩石体和第四纪地质体的作用、地质构造作用、地球化学条件制约作用、地形地貌、水文地质等[8，11]。特定地质环境下生产出来的农作物具有独特的品质，将农学与地质学相结合开展农作物品质与地质背景相关性研究，对农作物的地质背景进行适宜性评价，不仅可以指导农作物种育工作，提高农作物产量与质量，而且可大大提高农业科技水平，促进农业长远发展[12-13]。四川崇州作为“十万亩良田”建设的示范基地，基于GIS开展了农业地质背景适宜性评价，以期为崇州市的农作物种植和粮食基地建设提供理论支撑。
1 研究区概况与方法
1.1 研究区概况 崇州市位于四川省岷江中上游川西平原西部（103°07′～103°49′ E，30°30′～30°53′ N），面积为1 090.17 km2（图1），主导农作物为水稻。按照成都市的总体部署，崇州市从2013年下半年开始率先推进“十万亩粮食高产稳产高效综合示范项目”建设，建成“田成方、土成型、渠成网、路相通、沟相连、土壤肥、无污染、产量高”的高产稳产旱涝保收的现代高标准农田。目前，8个乡镇进行了高标准农田建设，基本完成第一期“万亩核心区”基础设施建设[14]。 崇州市属山地、丘陵、平原兼有的地貌類型，西部为山地，中部为丘陵，东部为平原。地势从东南到西北逐渐升高，西北部山地海拔多在2 000 m以上，最高海拔为5 364 m；中东部丘陵和平原地区的平均海拔为560 m，最低海拔仅480 m（图2）。平原区土地利用类型为农作物种植区，主要耕地类型为水田。崇州属四川盆地亚热带湿润季风气候，年平均气温为15.9 ℃，年平均日照时数为1 161.5 h，年平均降雨量为1 012.4 mm。年平均风速为1.3 m/s，平均霜日19 d，平均无霜期为285 d，年平均雪日3 d。
1.2 分析方法
1.2.1 数据准备。
农业地质背景空间性较强，不同地质背景因子的空间尺度相差较大，像地形、地貌这种尺度大的因子，可根据遥感资料或地质地形图，通过GIS空间分析和遥感解译来获取，将各因子统一到相同地理坐标系统下，应用空间插值法将其表现出来[15]。图3、4分别为崇州市的高程和坡度等值线。
根据崇州市农村发展局2012年耕地调查数据，全市共采集水田表层土壤样2 857件，进行了化学元素测试分析和测土配方施肥测试。将调查数据通过GIS空间插值法处理，最终用等值线的形式表现出来。图5～8为部分分析结果的等值线。
1.2.2 层次分析法。
影响农作物品质的地质背景因子很多，该研究根据评价指标的选取原则和Delphi专家调查的结果，从诸多影响因子中选取了一定的主导因子。所选主导因子具有对土地和作物的适宜性影响大、稳定性强并且能够确切地反映农作物品质的内在差异[16-17]。由于所选因子部分为定性因子，故该研究选取层次分析法（AHP）进行评价。
首先，建立表1所示的递阶层次结构模型；其次，对各评价因子根据前人研究成果和相关专家调查结果构建两两比较的判断矩阵（表2～5）；最后，进行各指标单一权重系数和组合权重系数计算，并进行一致性检验[18-19]。
为了减少单一计算方法产生的偏差，使结果更加准确、可靠，该研究对地质背景因子权重的计算选取了算术平均法、几何平均法和特征向量法3种方法相结合的计算方法[20]。计算结果见表6、7，所有判断矩阵经验证均具有满意的一致性。
1.2.3 GIS叠加分析。
通过层次分析法计算出了各地质背景因子的单一和组合权重，但在实际情况中，农业地质背景因子对农作物的影响是综合的，表现为多种因子叠加影响的结果[21]。为了更好地说明农业地质背景多因子叠加时的综合影响情况，需开展多因子叠加综合分析。
选取单因子权重比例较高的10个地质背景因子，在统一系统下，根据层次分析法再次进行层次总排序，得出新的权重系数。在ArcGis平台下，根据对基础采样点数据进行插值运算定量化处理，将权重影响较高的10个因子确定的权重通过依权重栅格叠加计算综合分析，得到计算结果，对其重分类（自然打断法）为10级[12，22]，最终得到崇州市多因子叠加时农业地质环境的评价与等级划分结果。
2 结果与分析
要素层4类主影响因子的权重系数见表7，取3种算法的平均值，可得各因子的权重排序为0.521 2（土壤状况B3）>0.316 8（地质地貌B1）>0.116 9（其他因素B4）>0.045 1（气候条件B2）（图9）。说明土壤作为农业地质背景最重要的因子，对农作物的品质起决定性作用；其次，地质地貌对农作物的品质有重要影响；而作物品质等其他因素和气候条件的影响作用相对较弱。
对所选取的17个指标层因子进行权重排序，根据表6可以确定前10个重要影响因子大小排序为pH（0.189 8）、母质（0.159 3）、有机质（0.099 7）、坡度（0.083 7）、有效磷（0.074 3）、作物品种（0.063 0）、速效钾（0.047 9）、表土质地（0.047 8）、>10 ℃积温（0.045 1）、海拔（0.041 9）（图10）。说明土壤pH和母质对作物的品质影响明显，其次为有机质、坡度、有效磷和作物品种，而速效钾、表土质地、积温和海拔的影响相对较弱。
图11为崇州市多因子叠加时农业地质环境适宜性评价的等级划分。由图11可知，崇州市中部、东南部的适宜性评价等级为1～2级，西南部“十万亩良田”示范基地达到1级。东部地方多为4～6级，西部和西北部地区多在7～10级。因此，根据适宜性评价结果可知，“十万亩良田”示范基地所在的崇州市西南部地质背景因子综合评价等级最高，是最适合主导农作物生长和种植的地区。西部和西北部相对来说综合评价等级低，不适宜主导农作物的种植，更适合发展林牧业。崇州市中部、中北部的综合评价等级也较高，地质环境较适宜农作物生长，可作为下一步大力发展主导农作物种植和示范基地扩建的区域。东北部、东部及东南部的广大地区地质环境适宜性综合评价等级属于中等，也具有下一步发展主导农作物种植的潜力。
3 结论
在Delphi专家调查的基础上借助层次分析法得出了崇州市农业地质背景单因子权重影响大小排序为pH、母质、有机质、坡度、有效磷、作物品种、速效钾、表土质地、>10 ℃积温、海拔。
经过多因子叠加分析得出的崇州市农业地质背景适宜性综合评价等级划分结果显示：“十万亩良田”示范基地所在的崇州市西南部地质背景适宜性评价等级最高，最适宜主导农作物的种植和生长；中部和中北部适宜性评价较高，可作为示范基地扩展建设区域；中部和东部地区具有发展种植主导农作物的潜力。
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