基于ＧＩＳ的太湖县油菜种植适宜性评价

方海宝　张水香

摘要 通过对太湖县“测土配方施肥”项目采样调查结果的汇总分析和筛选,利用GIS和“县域耕地资源信息管理系统”对太湖县耕地油菜种植适宜性进行了定量评价分析。其中:高度适宜、适宜、勉强适宜和不适宜的面积分别约为5 384.40hm2、17 839.33hm2、11 624.40hm2和3 712.93hm2,分别占耕地总面积的13.7%、45.5%、29.6%和11.2%。

关键词 油菜种植;耕地;定量分析;GIS;安徽太湖

中图分类号 S565.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2009)13-0358-02

土地(壤)评价是农业科学领域一项重要的基础工作,国内在其理论和方法上进行了较多的介绍,也开展了大量的研究。近年来,GIS技术被广泛用于农业用地作物种植适宜性评价,并已成为土地适宜性评价中重要的技术手段。笔者以安徽省太湖县2005年开始进行的“测土配方施肥”项目所获取的耕地属性信息为基础,利用GIS和“县域耕地资源管理信息系统”,对其耕地的油菜种植适宜性进行了定量评价。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

太湖县位于安徽省西南部、大别山区南缘,介于北纬30°09′～30°46′和东经115°45′～116°30′之间。全县气候四季分明,具有北亚热带季风气候特征,是季风性气候十分典型的地区之一,属沿江1年2～3熟亚热带农业气候区。年平均气温16.4℃,年平均日照1 937.7h,无霜期249d,冬夏长而春秋短。年平均降雨量1 460.1mm,降水主要集中在4～8月份,气候特点总体适宜油菜生产。土壤类型主要有红壤、黄棕壤、棕壤、潮土、紫色土、石灰岩土、水稻土等。

1.2 基础工作条件

采用基础资料为:属性数据包括第2次土壤普查所编撰的土壤志、2005年开始进行的“测土面积配方施肥”项目所获得的耕地调查点资料(包括采样点坐标、基本情况、土壤农化分析数据)、县乡村基本情况统计以及其他相关文本资料和数据资料。空间数据包括1∶50 000土壤图、地形图以及行政界图、土地利用图等。数据处理和管理软件包括ACCESS数据库软件、SPSS统计分析软件、GIS地理信息系统软件和县域耕地资源管理信息系统软件。

1.3 技术流程

收集相关数据资料和图件,并按照统一的规范进行分析和处理,建立适宜性评价数据库;选取评价指标,确定单因素权重,即建立隶属函数模型及层次分析模型;利用土壤图、土地利用现状图及行政区划图确定评价单元,提取评价单元属性,包括土壤化验数据、田间调查数据、社会经济要素等评价指标属性;根据建立的评价模型确定评价单元等级,获得各等级耕地面积,编制适宜性分布图等。

1.4 基础数据处理

属性数据库的建立:历史数据主要来自第2次土壤普查编撰的《太湖土壤》中的土壤属性数据、利用Excel提取其中有效数据,并进行分类、整理,利用Access将所获取的数据建库。测土配方施肥项目数据主要包括田间试验示范数据、田间调查数据、土壤化验数据等,通过统一的测土配方施肥数据录入软件,建立测土配方施肥数据库。其他数据包括灌溉渠道、农田水利、湖泊、河流、公路等资料,经过筛选、分类、整理后建库。

空间矢量数据包括土壤图、土地利用现状图、行政区划图等图件,经过完整性检验后扫描得到图象文件,在GIS软件中经过矢量化、几何校正、建立拓扑关系以及投影转换后,以shape格式存入矢量数据库。空间栅格数据(测土配方采样点)经过完整性检查后数字化,得到采样点位图并作投影转换,将点位图通过关键字段连接外部数据库,通过克吕格插值得到栅格数据,存入栅格数据库。

1.5 参评因子选择及其权重确定方法

参评因子的确定:应综合考虑其对适宜性有较大的影响,在评价区域内的变异较大,便于划分等级,具有相对的稳定性和与生产的密切相关性等原则的前提下,确定地貌类型、耕层质地、耕层有机质、pH值、全氮、有效磷、速效钾、有效硼、有效锌、灌溉条件、排涝能力等11项评价指标。

参评因子赋值采用隶属函数模型,根据模糊数学的理论,将选定的评价指标与耕地生产能力的关系分为戒上型、峰型、直线型以及概念型等类型的隶属函数。利用县域资源管理信息系统隶属函数分析模块对太湖县11个评价指标确定隶属函数模型。参评因子权重确定采用层次分析模型进行,将太湖县11个评价指标通过建立层次结构、构建判断矩阵、层次单排序及其一致性检验、层次总排序及其一致性检验得出各因子的组合权重。

1.6 评价单元确定与赋值方法

将土壤图、土地利用现状图、行政区划图3个图层进行数字化叠加,合并小单元格后形成评价单元图斑。该评价单元属于同一乡镇,具有相同的土壤类型、相同的土地利用类型,既满足了对耕地作物种植适宜性的评价,也便于耕地利用与管理,全县耕地共确定评价单元4 540个。评价单元中,点位数据如有机质、有效磷、速效钾等,先进行插值,形成栅格化的点位图,与评价单元图叠加后,采用加权统计的方法给评价单元赋值。矢量数据如耕层质地、地形地貌等,直接形成矢量图,与评价单元图叠加,再采用加权统计的方法为评价单元赋值。

1.7 耕地油菜种植适宜性评价方法

耕地油菜种植适宜性评价采用目前常用的自然要素评价的指数进行,其关系式为:IFI=b1x1+b2x2+……+bixi+……+bnxn

式中:IFI为耕地油菜种植适宜性指数;xi为耕地某自然属性(评价指标);bi为该属性对耕地油菜种植适宜性的贡献率(层次分析法获取的该属性的权重)。

采用累积曲线分级法对太湖县耕地油菜种植适宜性进行等级划分,分为高度适宜、适宜、勉强适宜和不适宜。

2 结果与分析

2.1 耕地油菜种植适宜性面积统计与空间分布

检索评价单元属性库,统计耕地油菜适宜性各等级的面积,太湖县耕地油菜种植高度适宜、适宜、勉强适宜和不适宜的面积及比例。

从太湖县耕地油菜种植适宜性评价,高度适宜耕地主要分布在太湖县沿长河和沿湖地区,适宜耕地广泛分布在太湖县零星地区,勉强适宜耕地集中于太湖县水库附近及丘陵地区,沿东西线分布较大,不适宜耕地分布在太湖县北部地区。

2.2 各等级耕地利用建议

2.2.1 高度适宜。此类耕地分布较为分散,新仓、徐桥、大石、江塘等地分布面积较大,其他地区亦有少量分布。此类耕地主要特点是地势平坦、水源充足、水利设施较好、灌溉排涝能力较强,灌溉保证率平均大于70%,且土壤养分含量丰富,无缺素现象。对于此类耕地,应当切实加强保护,尽量避免建设用地等占用此类耕地,同时注意做好养地,合理调整化肥施用量和投入比,防止土壤酸化和盐渍化。

2.2.2 适宜。此类耕地主要分布在晋熙、小池、北中、百里、弥陀等乡镇,占太湖县耕地总面积的45%。此类耕地地势相对平坦,灌溉能力较强,影响此类耕地油菜种植的不利因素主要是养分,尤其是有效磷含量不高,处于中等或中等偏低水平。由于适宜耕地分布面积较广,因此加强此类耕地的管理和保护是太湖县实现油菜高产、稳产的保证。针对适宜耕地养分特别是有效磷含量低的特点,可因时适量增加磷肥用量,合理调配复合肥比例,以提高土壤有效磷含量,改善土壤养分结构,达到以磷增氮的效果,消除农业生产中的不利因素。

2.2.3 勉强适宜。该类耕地集中分布在晋熙、小池等乡镇,其影响油菜种植的不利因素主要表现在灌溉水源及水利设施不配套,无法满足农田灌溉。另外,土壤养分含量不高,最重要的是此类土壤有效磷含量太低,难以维持油菜正常生长的生理需要。对于此类土壤应当加强农田基本建设,通过兴修农田水利工程和采取其他配套措施,调节农田水分状况和区域水利条件,增施磷肥,提高磷肥利用率,增加土壤有效磷含量,使之满足油菜生长需要。

2.2.4 不适宜。该类耕地面积较小,主要分布在寺前、天华、牛镇等山区丘陵一带,地势起伏较大,无灌溉条件,土壤速效钾、有效磷等含量都很低,且多是缺少人为管理的望天田,改良此类耕地难度较大。此类耕地可因地制宜的发展茶叶、药材等经济作物,以增加经济效益;坡度大的耕地,需退耕还林。

3 结论

将GIS技术引入到耕地作物种植适宜性评价中,实现了数据、资料的统一管理,规范了数据标准,实现了评价单元的自动划分,提高了工作效率和准确度。建立的数据库可以通过试验数据、遥感资料及时更新,增强了成果适用程度,具有明显的优势。

太湖县耕地油菜种植适宜性以适宜和勉强适宜级别为主,面积约为29 463.73hm2,分别为17 839.33hm2、11 624.40 hm2;耕地油菜种植高度适宜和不适宜的面积分别约为5 384.40 hm2、3 712.93hm2,分别占耕地总面积的45.5%、29.6%、13.7%、和11.2%。勉强适宜以上合计占耕地总面积的88.8%。

不同适宜性级别的耕地限制因素不一样,面临的问题也不一样。应该因地制宜,采取具有针对性的措施,维护和提高耕地的油菜生产力,确定耕地资源的可持续利用。

4 参考文献

[1] 卢祖瑶,杨平,李贤胜,等.基于GIS的广德县耕地油菜种植适宜性定量评价[J].安徽农学通报,2008(19):85-87,12.

[2] 杨林.油菜种植方式的调查及建议[J].农机质量与监督,2008(3):18-21.