基于AHP层次分析和综合指数法的肥东县高标准基本农田适宜性分区评价

胡 波，焦团理

(安徽省地质调查研究院，安徽 合肥 230001)

自古以来，我国既是一个农业大国，也是一个人口大国，人多地少是我国目前面临的现实状况，诸多学者一直致力于研究人类与耕地的关系，当前人与耕地关系的紧张感仍然存在，尤其在我国，耕地形势非常严峻。据国土资源部印发的《全国土地利用总体规划纲要(2006-2020年)调整方案》统计，截止到2020年，全国耕地保有量为18.65亿亩，人均耕地面积不足2亩/人，保护耕地与保障粮食数量和质量密切相关。然而，城市化、现代化发展的速度以及盲目或过度的开发土地资源，导致土壤沙化严重，水土不断流失，耕地数量在不断减少，土地肥力下降，耕地质量水平下降。为保障耕地的数量和质量，推进“藏粮于地”战略，建设高标准基本农田是提高粮食综合生产能力的重要手段。

目前关于高标准基本农田的相关研究主要涉及基本农田的划定[1-2]、土地整治方法[3-4]、高标准基本农田评价体系[5-6]及绩效评价[7-8]等方面。其中对高标准基本农田适宜性评价，学者们多是使用熵权法、层次分析法、模糊综合评判法(FCE)等方法构建评价指标体系进行适宜性评价，为高标准农田规划布局与选址提供技术服务支撑。对一些基本问题，特别是能够突出区域空间分布特征问题如适宜性分区评价指标体系筛选和分区问题、与GIS空间数据信息结合分析等，均有待分析和应用研究。本文以“高标准基本农田建设示范县”肥东县为例，在全面收集研究区内气象、水文、地质地貌、水文地质、农业和农田水利建设等资料的基础上，依据高标准基本农田建设的基础条件，构建高标准基本农田适宜性评价模型，对评价结果进行分级。

图1 研究区地貌图

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

肥东县位于省会合肥市东侧，居皖中腹地，东望南京，南望东望南京，南滨巢湖，西融合肥，北襟蚌埠，有“吴楚要冲、包公故里”之誉。地理坐标为东经117°19′～117°52′，北纬31°34′～32°16′，总面积约2 216 km2，肥东县地处江淮江淮波状平原区的江淮中部波状平原亚区，江淮分水岭自西向东横贯县境北部，依据地貌形态特征可将肥东县的地貌单元划分为平原、丘陵和山地三种类型(图1)。全县辖18个乡镇、3个经济开发区、331个行政村，人口约88.8万，城镇化率51%。肥东县交通便捷，区位优越，紧邻合肥市区，是合肥构建区域性特大城市的东部组团，安徽“东向发展”的桥头堡，“长三角”向西延伸的必经地，是合芜蚌自主创新综合配套改革试验区的纵深腹地，皖江城市带承接产业转移示范区建设的核心区域。

1.2 数据来源

2 研究方法

本次采用AHP层次分析+综合指数法对肥东县农业适宜性进行评价，即通过AHP层次分析法确定评价指标权重，再通过综合指数法评价农业适宜性。AHP层次分析法是在结构模型基础上，通过矩阵形式的演算，使定性分析与定量分析相结合的一种评价和决策方法。

在评价过程中，遵循评价原则，选择少数最具代表性的几个因子进行评价，既能较好地反映出该地区的土地适宜性程度，又利于评价工作的简化。

2.1 评价指标体系构建

指标体系是由一系列能够从各个侧面反映被描述事物的数量或质量规定的各种因子形成的有机评价系统。指标的选择遵循可持续利用、综合性、主导性及现实性相结合的原则，依据工作区自然地理条件和土地利用现状特点，选择少数最具代表性的几个因子进行评价，既能较好地反映出该地区的土地适宜性程度，又利于评价工作简化。基于以上原则，根据现有的资料，确定以水文地质条件为重点，并加入土壤理化性状和土壤养分状况共同构建高标准农田适宜性评价指标体系，共确定了3个准则层和10个评价指标，具体见图2。

图2 评价指标体系

2.2 适宜性量化分级

本次适宜性评价采用4个等级，分别为高度适宜、适宜、基本适宜、不适宜四类，单因子评价相应的量化分值为4、3、2、1，各因子量化分级见表1。

水文地质条件中，水资源保障程度分为高、较高、中等、低，区内主要以地表水作为灌溉水源，在遥感解译的水系分布图上，根据其距河流、水库的距离确定。地形地貌可分为平原、波状平原、浅丘状平原、山前斜地和丘陵等，平原区最有利于农业种植。地下水位埋深分为埋深<1 m、1～2 m、2～3 m、3～5 m和>5 m，水位埋深太大和太小均不利于农作物生长。地下水水质按农田灌溉水质量标准分为合格与不合格。土壤质地分为中壤、重壤、轻粘、中粘、轻壤、重粘和砂壤，其中壤土适宜农耕，砂质和粘质的相对适宜性较差。土壤pH分为强酸性(<4.5)、酸性(4.5～5.5)、弱酸性(5.5～6.5)、中性(6.5～7.5)和碱性(>7.5)，中性土壤最适宜农业种植，过酸或过碱都不适宜农业种植。土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾根据含量分为丰富(一级)、较丰富(二级)、中等(三级)、缺(四级)和极缺(五级)，一般情况下含量越高，越适宜耕种。

表1 评价因子及量化分级表

2.3 评价模型

本次评价数学模型采用综合指数评价模型，即按一定的标准给予评价区域中各要素的不同评价因子一定的评价值，再加权求和，其数学模型为：

(1)

式中：C评为评价综合指数；Ei为评价要素分值；Wi为评价要素的权重；n为评价因子总数。

3 结果与分析

3.1 单因子评价结果

水文地质中不同地质背景条件的个单因子适宜性差距较大。对于水资源保障程度，由于肥东县灌溉水源主要来自地表水，所以其受地表水的控制明显，河流、干渠两侧以及水库的下游地区大部分为高度适宜与适宜状态，而低山丘陵区等地表水不发育的地区绝大部分是不适宜状态。地形地貌方面，南淝河、滁河以及池河两侧的河漫滩、一级阶地是高度适宜状态，占全区大部分面积的波状平原为适宜状态，而江淮风水岭处的浅丘状平原与东部低山丘陵区的山前斜地大部分为基本适宜状态，波状平原的高岗处以及东部的基岩出露区则是不适宜状态。在地下水位埋深方面，全区大部分为高度适宜与适宜状态，不适宜区主要分布在东部低山丘陵区、南淝河下游河漫滩区，少量分布在元疃镇以西，石塘镇西南侧。而对于地下水水质全区均是合格状态。

土壤质地的适宜性大部分处于高度适宜和基本适宜状态；土壤pH值的适应性较好，全区均在高度适宜和适应状态。

图3 水资源保障程度适宜性评价图 图4 地形地貌适宜性评价图

关于土壤养分的有机质、氮、磷、钾分布也不均衡，有机质大部分是基本适宜状态，约占全区面积86%，余下绝大部分为适宜状态；全氮含量处于适宜和基本适宜状态；有效磷适宜状态占全区一半以上，余下部分高度适宜与基本适宜各半，不适宜零星分布；速效钾适宜和基本适宜占绝大多数，高度适宜与不适宜零星分布。

个单因子适宜性评价图见图3～图13。

图5 地下水位埋深适宜性评价图 图6 地下水水质适宜性评价图

图7 土壤质地适宜性评价图 图8 土壤pH适宜性评价图

图9 有机质适宜性评价图 图10 全氮评价图

3.2 评价指标权重

评价确定各因子的权重采用专家经验和层次分析法(AHP)相结合的方法进行，通过评议选取因子并对各评价因子的重要因素进行比较，然后通过层次分析法检验各因子权重的合理性。经计算，本次研究所得中间层的判断矩阵一致性比例CR为0.002，均满足一致性检验要求。各评价因子的权重见表2。

3.3 综合评价结果

通过评价模型流程图的验证和运行，实现多图层自动叠加分析和空间计算，根据ArcGIS中的累积曲线分级，根据样点分布的频率，采用自然间断点分级法(jenks)对计算得出的农业适宜性综合指数初步划分为高度适宜区、适宜区、基本适宜区和不适宜区四个级别分区。得到农业适宜性分布图(图12)，实现对农业适宜性评价工作。由于评价指标未考虑土壤环境质量，根据已有的资料，对存在明显污染的地区，采取一票否决，划分为不适宜性区。

图11 有效磷适宜性评价图 图12 速效钾适宜性评价图

表2 评价因子权重表

从适宜性评价综合指数分级及结果统计表(表3)可以看出，肥东县农业适宜性分区中适宜所占比重最高为40.59%，另外三种等级分布较均匀，其中高度适宜种植面积约占18.61%，基本适宜面积约占19.71%，而不适宜农业种植的面积约占21.09%。现将各分区特征描述如下：

表3 农业适宜性评价综合指数分级及评价结果统计表

3.3.1 高度适宜区

高度适宜区面积为330.73 km2，占土地面积的18.61%。主要分布在长乐社区、撮镇东部、张集-梁园一带以及响导乡北部。高度适宜区表层土壤质地以中壤、重壤为主，土壤pH值多在5.5～6.5之间，土壤养分状况中有机质含量较缺乏，全氮、有效磷含量中等。速效钾含量中等-较缺乏。灌溉水资源丰富，地形地貌以南淝河、滁河、池河下游的漫滩阶地为主，少量坡度较缓的波状平原，总体地势平坦，地下水埋深多在1～2 m之间。本区自然环境条件非常适合农业种植生长需要，适合在该区域开展规模化生产，扩大种植面积，提高单产量和作物品质。

3.3.2 适宜区

适宜区面积为721.50 km2，占土地面积的40.59%，为查区分布面积最大的分区。主要分布在石塘镇、古城镇、梁园镇和张集乡北部、响导乡南部。适宜区表层土壤质地以中壤、重壤和重黏为主，土壤pH值多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之间。土壤养分状况中有机质含量较缺乏，全氮含量较缺乏-中等，有效磷含量中等-较丰富，速效钾含量较缺乏-中等。灌溉条件以适宜为主，小部分为基本适宜，地形地貌为本区广泛分布的波状平原，地势垄畈起伏，岗坳相间，绝对标高一般在25～50 m之间，地下水位埋深1～3 m。该区自然环境条件相对于高度适宜区次之，相对比较适合在该区域内发展农业种植，通过改进生产技术、改善自然环境条件，积极扩大和发展农业规划面积。

图13 研究区高标准基本农田适宜性分区图

3.3.3 基本适宜区

基本适宜区面积为350.42 km2，占土地面积的19.71%。主要分布在肥东县北部的杨店乡、八斗镇和陈集乡附近。表层土壤质地以中壤、重壤为主，土壤pH值多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之间。土壤养分状况中有机质含量较缺乏，全氮含量中等，有效磷含量较丰富-中等，速效钾含量较缺乏-中等。该区灌溉水资源较缺乏，地形地貌以浅丘状平原为主，少量山前斜地，绝对标高一般在50～80 m之间，地下水位埋深2～3 m。本区自然环境条件相对较差，在一定程度上制约了农业种植面积的扩大。发展高标准农田应放在以坡改梯、田块平整、加强灌溉条件上以优化农业生产。

3.3.4 不适宜区

不适宜区面积为374.95 km2，占土地面积的21.09%。主要分布在县城规划区附近、白马山、桴槎山一带的低山丘陵区，少量分布在北部白龙镇-元疃镇一带的低丘与长临河镇以西的漫滩。表层土壤质地在县城周围以中壤、重黏为主，白龙镇以轻壤居多，土壤pH值多在多在5.5～6.5(弱酸)、6.5～7.5(中性)之间。土壤养分状况中有机质含量较缺乏，全氮含量中等，有效磷、速效钾含量在县城周围和东部的丘陵区为较缺乏-中等，在白龙镇-元疃镇一带为中等-较丰富。县城所在的店埠镇、撮镇地势平坦开阔，为南淝河、店埠河的一级阶地，绝对标高在10～25 m之间，灌溉水资源较丰富，地下水位埋深多为2～3 m，县城中心可达3～5 m；长临河镇以西为南淝河、巢湖的河湖漫滩，地势平坦，绝对标高5～10 m，灌溉水资源丰富但易受涝灾影响，地下水位埋深多在1 m以下；在白龙镇-元疃镇以及江淮风水岭上为零星分布的浅丘，坡度较大，绝对标高在50～80 m之间，灌溉水资源缺乏。桥头集镇、包公镇东部的低山丘陵区，地形峰脊走向北北东向，坡缓峰圆，连绵起伏，标高一般100～350 m，最高峰桴槎山。这些不利因素限制或制约了农业种植发展，对于作物单产量和品质提高都会产生较大影响。对于不利影响因子主要为地形地貌、灌溉条件的农田，通过适当的土地平整、农田水利设施的改善可将其改造为高标准农田，但相对的改造成本要远大于高度适宜与适宜区的农田。

4 结语

本文依据高标准基本农田建设的基础条件，结合区内的地质背景条件，以水文地质条件为主要评价因子，补充土壤理化性质及养分状况，建立了适宜性分区评价指标体系，采用层析分析法和专家打分法确定单因子权重，采用综合指数评价模型，以ArcGIS空间分析中扩展模块提供的自然间距法进行划分，将工作区划分为高度适宜、适宜、基本适宜和不适宜四个区，并对各区特征进行了详细的论述。研究结果为高标准基本农田建设规划提供水文地质方面的依据，为肥东县开展高标准基本农田建设提供一定参考。