基于GIS的贵池区耕地地力评价

摘 要：在GIS支持下，应用第二次土壤普查和测土配方施肥资料及成果，利用池州市贵池区土壤图、土地利用现状图叠加划分法确定评价单元296个；采用层次分析法研究选取了土壤养分、立地条件、理化性状、土壤管理、剖面性状5大类共16个参评因子，并运用综合指数法对贵池区全区耕地进行了评价。结果表明：全区46 734.4hm2耕地可分为6级，其中一级地4 194.9hm2，二级地12 980.3 hm2，三级地15 795.5hm2，四级地6 808.1hm2，五级地4 128.8hm2，六级地2 826.8hm2，分别占耕地总面积的9.0%、27.8%、33.86%、14.6%、8.8%和6.0%。

关键词：GIS；耕地地力评价；层次分析法；综合指数法；池州市贵池区

中图分类号 S158 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）18-74-04

耕地是农业生产最基本的物质基础，耕地质量的好坏直接影响农业生产的发展。开展耕地地力评价工作对于摸清耕地资源状况，加强耕地质量建设，提高耕地利用效率，促进现代农业的可持续发展具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 池州市贵池区位于安徽省西南部，长江中下游南岸，地处北纬30°15′～30°48′、东经117°06′～117°50′，年均温16.1℃，无霜期220～240d，年降水量为1 400～1 700mm。境内南高北低，地形复杂，南部中低山区、中部丘陵岗地、北部沿江洲圩区。全区南北长约52.8km，东西宽约80.5km，总面积2 516km2，辖9个镇、11个街道办事处，158个行政村，总人口64.4万，其中农业人口50.8万人。根据1986年全国土地普查结果，全区耕地面积为4.19万hm2，其中水田2.8万hm2，占耕地66.88%，旱地1.39万hm2，占耕地33.12%。全区有红壤、黄棕壤、潮土、草甸土、紫色土、石灰土及水稻土7个土类，42个土属、66个土种。主产水稻、棉花、油菜三大作物。

1.2 评价数据来源

1.2.1 野外调查资料 按野外调查点获取，主要包括地形地貌、成土母质、水文、土层厚度、表层质地、耕地利用现状、灌排条件、作物产量水平、管理措施水平等。

1.2.2 室内化验分析资料 包括全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾等大量元素养分含量，交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅中量元素养分含量，有效铜、锌、铁、锰、硼等微量元素养分含量，以及pH、有机质含量等。

1.2.3 社会经济统计资料 以行政区划为基本单位的人口，土地面积，粮油、蔬菜、果茶面积以及各类投入产出等社会经济指标数据。

1.2.4 基础图件资料 市国土局、区水务局、区民政局等单位收集了土地利用现状图、水利工程图、1∶5万行政区划图、贵池区土壤图等。

1.3 基础数据处理 对第二次土壤普查的历史数据，测土配方施肥产生的田间试验示范数据、田间施肥调查数据、土壤化验数据等属性数据，利用Excel进行提取、分类与整理，采用Access建立相应的土壤养分库和土壤库等一系列属性数据库。对土壤图、行政区划图、土地利用现状图等图件资料，经完整性筛选后扫描得到图像文件，在ArcMap中矢量化、几何校正、建立拓扑关系以及坐标转换后，以shape格式存入空间数据库。

1.4 评价单元确定 采用土壤图、土地利用现状图的叠置划分法，相同土壤单元与土地利用现状类型的地块组成一个评价单元，即“土地利用现状类型―土壤类型”的格式。其中，土壤类型划分到土种，土地利用现状类型划分到三级利用类型，制图区界以基于遥感影像的贵池区最新土地利用现状图为准。同一评价单元内的土壤类型相同，利用方式相同，交通、水利、经营管理方式等基本一致。通过图件的叠置和对细碎图斑的合并取舍，将全区耕地划分为296个评价单元。

1.5 评价单元赋值 采取将评价单元与各专题图件叠加采集各参评因素的信息。具体的做法是：（1）按唯一标识原则确定评价单元编号；（2）在ARCVIEW环境下生成评价信息空间库和属性数据库；（3）在ARCMAP环境下从图形库中调出各化学性状评价因子的专题图，与评价单元图进行叠加，计算出各因子的均值；（4）保持评价单元几何形状不变，在耕地资源管理信息系统中直接对叠加后形成的图形的属性库进行“属性提取”操作，以评价单元为基本统计单位，按面积加权平均汇总评价单元各评价因子的分值，得到图形与属性相连的、以评价单元为基本单位的评价信息。

1.6 参评因子选取及其权重确定 针对本区耕地具体情况，从全国耕地地力评价指标体系框架中，选取了灌溉保证率、土壤侵蚀程度、地貌类型、耕层厚度、质地、剖面构型、成土母质、容重、pH、CEC、排涝能力、有机质、速效钾、有效磷、有效锌、有效硼16项评价指标。参评因子权重的确定采用层次分析模型法，经层次模型分析贵池区16项参评因子有效锌、有效硼、有效磷、速效钾、地貌类型、侵蚀程度、成土母质、pH、质地、有机质、容重、CEC、灌溉保证率、排涝能力、剖面构型、耕层厚度组合权重分别为0.005 3、0.006 2、0.019 3、0.036 6、0.221 3、0.063 9、0.046 1、0.021 3、0.043 4、0.130 9、0.014 2、0.028 1、0.043 3、0.151 4、0.099 3、0.069 5（见表1）。

1.7 参评因子隶属函数模型 参评因子赋值采用隶属函数模型，根据模糊数学的理论，将参评因子与耕地生产能力的关系分为戒上型、戒下型、峰型、直线性和概念型5种类型的隶属函数。其中有机质、CEC、有效磷、速效钾、有效锌、有效硼、耕层厚度为戒上型，容重为戒下型，pH为峰型，地貌类型、 土壤侵蚀程度、成土母质、质地、灌溉保证率、排涝能力、剖面构型为概念型。全区各评价指标隶属函数与隶属度，如表2、表3所示。

1.8 计算耕地地力综合指数（IFI） 用指数和法来确定耕地的综合指数，公式为：IFI=∑Fi×Ci；式中：IFI代表耕地地力综合指数；Fi=第i个因素评语；Ci=第i个因素的组合权重。

在耕地资源管理系统中采用累积曲线分级法划分耕地地力等级，将贵池区耕地地力划分为6个等级。各等级耕地地力综合指数见表4。

2 结果与分析

2.1 耕地地力等级面积统计分析 贵池区耕地总面积为46 734.4 hm2，一、二、三、四、五、六级地面积分别为4 194.9、12 980.3、15 795.5、6 808.1、4 128.8和2 826.8hm2，分别占全区耕地总面积的9.0%、27.8%、33.86%、14.6%、8.8%和6.0%（见表5）。

2.2 耕地地力等级空间分布与主要属性分析 一级地主要分布在北部沿江洲圩平原区，主要集中在梅龙、阮桥、木闸、高岭、乌沙等到乡镇。其基本特征为：地形平缓，质地中壤，耕层厚度20cm左右，水源充足，灌排畅通，有稳定的保证，无障碍因素。土壤容重1.06g/cm3，CEC14.78cmol/kg，有机质平均含量28.92g/kg，全氮2.00g/kg，有效磷14.29mg/kg，速效钾100.73mg/kg，有效锌含量丰富，有效硼极缺。

二级地主要分布在涓桥、殷汇、观前等沿湖低丘黄红壤水稻土粮油渔区。其基本特征为：地貌类型以岗地为主，土壤轻度侵蚀，灌溉与排涝能力一般，耕层厚度16.3cm左右，土壤容重1.24g/cm3，CEC17.43cmol/kg，有机质平均含量28.64g/kg，有效磷13.55mg/kg，速效钾80.75mg/kg，pH值5.71，有效锌含量丰富，有效硼极缺。

三级地主要分布在马牙、墩上、茅坦、殷汇、牛头山、江口、高坦以及乌沙、晏塘、阮桥、木闸、高岭等乡镇的部分地区。其基本特征为：地貌类型以丘陵为主，质地轻粘，土壤中度侵蚀，灌溉与排涝能力较弱，耕层厚度11.7cm左右，土壤容重1.25g/cm3，CEC13.20cmol/kg，有机质平均含量29.20g/kg，有效磷12.70mg/kg，速效钾68.09mg/kg，pH值5.49，有效锌含量丰富，有效硼极缺。

四级地主要分布在里山、殷汇、茅坦、晏塘等乡镇。其基本特征为：地貌类型以丘陵为主，土壤中度侵蚀，灌溉与排涝能力较弱，耕层厚度14.1cm左右，土壤容重1.23g/cm3，CEC13.63cmol/kg，有机质平均含量25.40g/kg，有效磷11.07mg/kg，速效钾64.68mg/kg，pH值5.42，有效锌含量中等，有效硼缺。

五级地主要分布在唐田、牌楼、高坦、梅村、梅街、解放等乡镇。其基本特征为：地貌类型以山地为主，土壤中度侵蚀，灌溉与排涝能力较弱，耕层厚度12.67cm左右，土壤容重1.20g/cm3，CEC13.03cmol/kg，有机质平均含量11.33g/kg，有效磷5.88mg/kg，速效钾40.29mg/kg，pH值4.63，有效锌含量低，有效硼很低。

六级地主要集中在棠溪、刘街两乡镇。其基本特征为：地貌类型以山地为主，土壤重度侵蚀，灌溉与排涝能力弱，耕层厚度2.95cm左右，有机质平均含量5.51g/kg，有效磷2.87mg/kg，速效钾16.93mg/kg，pH值3.98，有效锌、有效硼含量极低。

3 结论与讨论

通过利用和发挥GIS强大的数据处理和分析功能，实现了数据、资料的统一规范管理，提高了工作效率和准确度，具有明显优势。

全区耕地以二、三级地为主，面积为28 775.8hm2，占耕地总面积的61.6%。全区中低产田（三至六级）面积为29 559.2hm2，占耕地总面积的63.2%。

针对全区不同等级耕地应采取有针对性的耕作措施，因地制宜地维护好高产田，提高中低产田地力，确保全区耕地资源的可持续利用。 （责编：陶学军）