基于GIS的武威市凉州区甜菜种植适宜性分区

韩梅，王祎

基于GIS的武威市凉州区甜菜种植适宜性分区

韩梅，王祎*

（甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，武威733000）

选取14项与生产实际影响程度最大的评价因子袁建立层次模型袁通过地理信息系统渊Geographic Information System袁GIS冤技术软件计算出适宜性分区及制作专题地图遥结果表明院甜菜适宜性的影响程度从大到小依次为院有机质尧耕层厚度尧灌溉保证率尧成土母质尧海拔尧全氮尧有效磷尧缓效钾尧速效钾尧灌溉模数尧障碍层厚度尧pH尧地貌类型尧有效硫遥故而划分为3个适宜性区域院高度适宜性尧适宜性和勉强适宜性区域袁其种植面积分别占耕地面积的20.93%尧61.85%和17.22%。

甜菜种植；适宜性分区；地理信息系统

武威市凉州区地处黄土、青藏高原交汇地带，平均海拔1632m，属典型的大陆性气候，日照充足，地势平坦，长年有祁连山区冰雪融水灌溉，形成了河西走廊东端最大的一块沃野绿洲，自古以来是农业发达的地区，重要的商品粮油基地，物产资源比较丰富。目前文献报道对于甜菜的品种、产量等方面研究较多，国内尚未有甜菜种植适宜性的报道研究[1-5]。

1　材料与方法

1.1研究材料及数据获取

ArcGIS软件中将土壤图、土地利用图、地貌类型分区图和行政区划图进行叠加求交，得到基础管理单元图。考虑到系统的运行效率和管理单元的破碎程度，将实体面积小于15000m2的小多边形与其相邻的单元进行合并，最终得到凉州区甜菜适宜性评价单元图。在ArcGIS统计分析模块中通过其提供的各种数据探索分析方法，运用直方图、Voronoi图、QQplot图以及全局趋势分析等方法，对土壤采样点数据进行离群值剔除，最终选择了有效样本点上的数据作为插值所用的基础数据。

采用数据分布检验方法确定其分布状况。由于数据基本上符合克里格插值方法所要求的正态分布，因此，最终选用克里格插值方法进行插值，得到单元格大小为90m2×90m2的各个数据。然后，以耕地资源管理单元为统计区域，利用空间分析模块中的区域统计功能，可统计出位于各管理单元范围内的有机质栅格数据的最大最小值、方差及平均值等，最终将统计出的各管理单元范围内的有机质均值赋给各管理单元，至此确定出各管理单元上的土壤养分和理化性状层的各个因子的数值。

1.2研究方法

1.2.1层次模型分析建立召开高级农艺师和当地农学专家评议会，选定全氮、有效磷、缓效钾、速效钾、有效硫、障碍层厚度、耕层厚度、地貌类型、海拔、成土母质、pH、有机质、灌溉模数、灌溉保证率14个因子作为甜菜适宜性评价的指标，然后根据各自的属性和特点，将它们分别归入到土壤养分、剖面性状、立地条件、理化性状、农田管理5个层次中（表1）。

表1　凉州区甜菜评价指标体系

针对各准则层及指标层各指标之间的相互关系，由9位专家通过特尔斐法按照准则层对目标层、指标层各因素对准则层相应因素的相对重要性，给出数量化的评估，反复对比与分析，最终建立5个判断矩阵，通过计算偏离一致性CI与平均随机一致性指标RI比值<0.1，说明判断矩阵具有满意的一致性，故而表明一致性检验通过。

1.2.2隶属函数建立地貌类型、成土母质概念型因素，考虑其对甜菜适宜性影响，采用专家打分的方法分别给予赋值即以特征值作为其隶属函数（表2）。对于定量化的指标，采取特尔斐法确定指标的隶属函数。经过归纳、反馈、逐步收缩、集中，建立如表3指标的隶属函数。

表2　地貌类型及成土母质隶属度赋值

2　结果与分析

表3　数值型指标隶属函数

2.1权重计算

在县域耕地资源管理系统中，运行层次分析模型编辑菜单，系统根据所构建的判别矩阵，首先获得各判别矩阵的权重值，然后计算同一层次所有因素对于总目标相对排序权值，即进行层次总排序，最终所得到的组合权重即为各甜菜适宜性评价因子的权重值（表4）。

由层次分析结果可以看出，各评价因子对甜菜适宜性的影响程度从大到小依次为：有机质、耕层厚度、灌溉保证率、成土母质、海拔、全氮、有效磷、缓效钾、速效钾、灌溉模数、障碍层厚度、pH、地貌类型、有效硫。

表4　凉州区甜菜适宜性评价各因素的组合权重计算结果

2.2综合指数分级及甜菜分区数字制图

利用加法模型计算IFI（Integrated Fertility Index），IFI =∑Fi×CiBi（i=1，2，3，…，n），式中IFI代表效率分区指数；Fi=第i个因素隶属度；CiBi=第i个因素的组合权重。采取累积曲线分级法划分甜菜种植适宜性等级；并统计得出各灌区的甜菜种植适宜性面积，高度适宜：0.66873～1，适宜：0.6123～0.6687，勉强适宜：0～0.6123。

结合图1与表5分析，高度适宜性种植面积占耕地面积的20.93%，适宜性种植面积占耕地面积61.85%，勉强适宜性种植面积占耕地面积17.22%。永昌灌区高度适宜区域最大，面积为17512.151hm2，清源灌区勉强适宜区域最大，面积为10463.550hm2，西营灌区适宜区域面积最大，面积为29752.370hm2。

表5　各灌区不同适宜性面积统计结果（hm2）

图1　武威市凉州区甜菜适宜性分区

3　结论与讨论

用GIS与数学模型结合的集成方法进行甜菜适宜性评价分区，影响程度从大到小依次为：有机质、耕层厚度、灌溉保证率、成土母质、海拔、全氮、有效磷、缓效钾、速效钾、灌溉模数、障碍层厚度、pH、地貌类型、有效硫。高度适宜性种植面积占耕地面积的20.93%，适宜性种植面积占耕地面积61.85%，勉强适宜性种植面积占耕地面积17.22%。其结果还需要经光照、施肥、灌溉、生产管理技术、社会因素校正，才能消除与土地产量的真实差距。此方法的优点在于降低评价过程中的人为影响干预，评价结果在量化上更为准确，且专题图形象直观，易于理解，可直接作为研究区甜菜种植结构布局调整的依据。

[1]王祎，蔡立群，张兴嘉，等.清水县耕层土壤主要养分空间分布与变异研究[J].甘肃农业大学学报，2012，47（5）：121-128.

[2]袁政祥，王祎，蔡立群.基于GIS的凉州区耕地生产潜力评价[J].甘肃农业科技，2013，（4）：3-5.

[3]刑基胜，赵河文，常熙琳，等.黄羊糖厂万亩丰产高糖甜菜栽培技术[J].中国糖料，1997（3）：52-54.

[4]李福.全膜双垄沟播技术[M].兰州：甘肃科学技术出版社，2011.

[5]郭兰英，张新萍.垄作甜菜高产高糖栽培技术[J].农村科技，2006（8）：7-8.

Regionalization of Suitabile Planting Sugarbeet in Wuwei Liangzhou District by GIS

HAN Mei,WANG Yi
(Agriculture Technology Extension Center of Wuwe City Liangzhou District,Wuwei 733000)

The data of 14 evaluation factors with large influence to production practice were used to establish hierarchy model,suitable planting sugarbeet regionalization were determined with thematic map drawn using geographic information system(GIS)technology software.Results showed that the influence degree for suitability to planting sugarbeet from big to small in the order:organic matter,plough layer thickness,probability of irrigation,soil parent material,altitude,total nitrogen,available phosphorus,slowly and rapidly available potassium,irrigation modulus,barrier layer thickness,pH,landform type,available sulphur.Three suitable regions were classified as high suitable planting area,suitable planting area and reluctant approximate suitable planting area accounts for 20.93%,61.85%and 17.22%of agricultural acreage,respectively.

sugarbeet planting;suitability regionalization;geographic information system(GIS)

S566.3

院A

1007-2624（2015）05-0036-02

10.13570/j.cnki.scc.2015.05.013

2015-02-11

韩梅（1971-），女，甘肃靖远人，高级农艺师，从事农业技术推广工作。E-mail：313438908@qq.com

王祎（1986-），男，甘肃会宁县人，土壤学硕士，研究方向为土壤质量。E-mail：wangyi860518@qq.com