基于GIS的安徽蚌埠耕地地力评价

张振国， 于 弘， 韩阿迪， 刘吉凯

(1. 安徽科技学院 资源与环境学院，安徽 凤阳 233100；2. 安徽弘业工程咨询有限公司，安徽 合肥 230088)

耕地地力是耕地土壤的地形、地貌条件、成土母质特征、农田基础设施及培肥水平、土壤理化性状等综合构成的耕地生产能力。耕地地力评价是摸清耕地资源状况、提高耕地利用效率、促进耕地资源合理利用、切实保护耕地质量的基础性工作。近年来，我国已综合运用遥感技术、地理信息系统和全球定位系统(3S信息技术)，结合数据库技术、模糊数学等分析技术，开展县域耕地地力评价工作。但县级耕地地力评价成果数据量大，评价体系较混乱，各地的评价指标标准存在差异，并且邻县结合部连续性和区分性不完整、不直观，决策者难以对评价成果进行比较，很难做出准确有效的判断。因此，开展市级耕地地力评价，可以整合各县区评价成果，明显区分各区县耕地地力等级，发掘县域间耕地质量差异和制约因素，为决策者提供参考。本研究以农业部在安徽蚌埠开展的测土配方施肥项目为依托，在全面野外调查和室内化验分析以获取大量耕地地力相关数据和材料的基础上，利用3S技术，对蚌埠市的耕地地力作出了评价，以期为开展市级耕地地力评价提供理论参考和技术支撑。

1 研究材料与过程

1.1 研究区概况

蚌埠市位于安徽省北部，淮河中游，北纬32°43′-33°30′，东经116°45′-118°04′，总面积5 950.72 km。属黄淮海平原与江淮丘陵的过渡地带，处于江淮分水岭的末稍。境内以平原为主，南部散落丘陵；地面西北倾向东南，自然坡降为万分之一左右。季风显著，四季分明，年平均气温15.1 ℃。研究区详见图1。

图1 蚌埠市行政区划图

1.2 数据来源与预处理

专题地图收集：1∶50 000行政区划图、1∶50 000土壤图、0.5 m分辨率的DOM影像图、1∶50 000数字地形图、蚌埠市土地利用现状图以及Rapid Eye遥感影像。

土壤养分数据获取：参照土壤图对采样点进行规划设计，全市共采集4 685个农田耕作层土样，并测定土样的pH、有机质、全氮、速效钾、有效磷、质地等指标。

土壤立地条件及管理状况：采集土样的同时，向农户了解并填写地块调査表，确定釆样地块的基本情况及管理情况。采用叠加法确定采样地块土壤侵蚀强度。

空间数据库的建立：对获取的遥感影像进行人工矢量化，并通过外业核査提取耕地图斑，同时进行空间计算得到面积等相关信息。通过将地形图数据格式转换，提取等高点和等高线，通过克里金插值生成DEM。采用ArcGIS GeoDataBase对蚌埠市基础地理信息数据库进行统一管理。

2 结果与分析

2.1 评价指标体系的建立

利用德尔菲法和层次分析法计算出各个因子的比重。第一等级为目标层，即耕地地力；第二等级为准则层，分为立地条件、土壤管理、理化性状、养分状况、剖面性状5个影响因素，请相关领域的7个专家对本等级进行打分；第三等级要素为指标层，共有16个指标因子，经过专家打分确定其重要性。通过层次模型的判断矩阵和一致性检验，最后综合计算16个评价因子的权重(表1)。

表1 评价因子权重

2.2 评价因子的量化处理

本探究采用模糊数学与层次分析法确定单个评价因子的权重和隶属度，最终确定的评价因子属于直线型、戒上型、峰型和概念型，其中前三类采用模糊数学方法计算个评价因子的隶属度并进行评价工作，对于概念型因子采用专家经验法直接对概念因素进行评价，各评价因子隶属函数具体见表2～3。

表2 数值型评价因子隶属函数表

表3 概念型评价因子隶属度表

2.3 地力评价等级的划分

依据安徽省县域评价体系，均使用统一的方法得出各评价区域的土地地力指数，本文根据上述各评价因子的隶属度和权重，采用加法模型计算蚌埠市的耕地地力综合指数。模型是：

IFI=∑

Fi

×

CiAi

(

i

=1,2,3,4，………………，

n

)

IFI：地力综合指数，Fi：因子i的权重，CiAi：因子i组合的权重。

蚌埠市耕地地力分类采用累积曲线分级法，把蚌埠市土地地力分为了五个等级，最后经过7个专家的一致性检验，最终确定了全市土地地力各等级的所适应的范围生成地力等级分级结果(表4)，并形成了蚌埠市耕地地力等级图(图2)。

表4 地力等级分级

图2 蚌埠市耕地地力等级图

3 结论

本研究利用农业遥感影像和GIS技术，提取分析安徽蚌埠耕地地力农业基础信息。结果显示蚌埠市一等地主要分布在怀远县、五河县和禹会区，分别占该市一等地耕地面积的27.85%、63.48%、6.34%，二等地主要是在怀远县、五河县、固镇县、禹会区地区，分别占该市二等地耕地面积的55.20%、31.18%、7.54%、2.89%，三等地主要分布在怀远县、五河县、固镇县、淮上区、龙子湖区，分别占该市三等地面积的33.79%、29.86%、27.95%、4.33%、2.09%，四等地主要是在怀远县、固镇县、淮上区、龙子湖区、五和县地区，各占该市四等地面积34.76%、29.88%、3.09%、7.44%、23.94%，五等地主要分布在怀远县、龙子湖区，分别占该市五等地面积的95.40%、3.63%。