基于GIS的明光市耕地地力评价

土壤肥料科学ChineseAgriculturalScienceBulletinVol.24No.122008December耕地是农业的基础，也是人们赖以生存和发展的最根本的资源。目前中国耕地资源贫乏，耕地滥垦滥用现象普遍，原有耕地资源数据资料多已过时，传统的调查方法已经落后，已不能满足现代农业生产的需要。引入新的技术和方法，加大耕地管理力度，势在必行。GIS技术可以有效地管理具有空间特性的耕地资源。近年来随着3S等技术的应用，耕地资源管理与使用更加合理。另外计算机技术在土壤科学领域的应用和发展客观上要求对土壤构成要素的数字表达，因此耕地地力的自动化和定量化成为评价科学的发展趋势之一[1]。鉴于此，笔者以安徽省明光市为例，运用GIS技术建立了明光市耕地资源数据库系统，并在此基础上对其三大基金项目：农业部测土配方施肥补贴资金项目（农办财〔2006〕11号）。第一作者简介：方灿华，男，1984年出生，研究生，主要从事农业资源环境与信息技术研究。通信地址：230036皖合肥市长江西路130号安徽农业大学46号信箱，Tel：[phone]，Email：[e-mail]。通讯作者：马友华，男，1962年出生，教授、博士，主要从事农业资源环境与信息技术研究。Tel：[phone]，Email：[e-mail]。收稿日期：2008-07-28，修回日期：2008-10-14。基于GIS的明光市耕地地力评价方灿华1，马友华1，钱国平2，赵艳萍1，周福红2，王鹏举1，游建秋2（1安徽农业大学资源环境与信息技术研究所，合肥230036；2安徽省土壤肥料工作站，合肥230036）摘要：在明光市测土配方施肥和第二次土壤普查资料的基础上，运用GIS建立明光市耕地资源数据库。针对明光市三大耕地类型区（平原潮土耕地类型区、稻田耕地类型区、山地丘陵耕地类型区）特点，分别建立其耕地地力评价指标体系。在GIS的支持下，利用系统聚类方法、层次分析法、模糊评价等数学方法和数学模型成功地实现了耕地地力自动化、定量化评价。评价获取了明光市各耕地地力等级面积及其分布信息，经实地调查分析符合当地实际，表明运用该技术方法对耕地地力评价的可行性和科学性。关键词：耕地地力；耕地类型区；模糊评价；GIS中图分类号：S1；F301.5文献标识码：AEvaluationoftheFarmlandFertilityofMingguangcityBasedonGISFangCanhua1,MaYouhua1,QianGuoping2,ZhaoYanping1,ZhouFuhong2,WangpengJu1,Youjianqiu2(1InstituteofEnvironmentandInformationTechnologyinAnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230036;2WorkstationofSoilandFertilizer,AgriculturalDepartmentofAnhuiProvince,Hefei230036)Abstract:ThedatabaseofarablelandresourcesofMingguangcitywasbuildonthebasisofinformationintheBalancedFertilizationonSoilTestingandSecondSoilSurveywithGIS.Then,fertilityevaluationindexsystemswereestablishedineachtypeofcultivatedlandarea,accordingtothethreemajortypesofcultivat－edlandareacharacteristicsinMing-guangcity(Plaininfluxoffarmlandsoiltype,typeofpaddycultivatedlandarea,hillymountainareaofarablelandtypes).Theautomaticandquantitativevaluationprocedurewasrealizedbyadoptingvariousmathematicalmodelsandmethodssuchassystemcluster,AnalyticalHierarchyProgram,fuzzymath,etcandsupportedbyGIStechniques.TheareaandspatialdistributioninformationofcultivatedlandfertilitywereacquiredinMingguangcity,andtheresultswereconsistentwithlocalcondi－tionsaccordingtofieldsurveyandanalysis.Theapproachwasfeasibleandeffectiveincultivatedlandfer－tilityassessment.Thisresearchcontributessignificantlytoscientificmanagementandsustainableuseofcul－tivatedlandresources.Keywords:farmlandfertility,typeofcultivatedlandarea,fuzzyevaluation,GIS308··中国农学通报第24卷第12期2008年12月土壤肥料科学耕地类型区地力分别进行评价，为明光市耕地资源的科学管理和可持续利用提供依据。1研究区概况明光市位于安徽省东北部边缘，地处东经117°至119°，北纬32°至34°之间，全市总面积2335km2，丘陵面积占总面积的50%，山区占35%，平原占10%，湖泊占5%，现有耕地面积109185hm2。明光市处于江淮分水岭北侧，地形复杂，地势起伏较大，南高北低。全市海拔高程由11.5-393.3m，相对高程381.8m，具有北亚热带与暖温带过渡的气候特点，四季分明，光照充足，梅雨显著，降雨集中，雨热同季，易旱易涝。年均降雨量为939.7mm，年平均气温为14.8-15.0℃，年平均日照时数为2260.7h，年均≥10℃积温4849.2℃，年平均无霜期为219天[2]。总人口64.3万人，乡村人口51万人，农业资源丰富。发育的土壤有黄棕壤、潮土及水稻土，土层较厚，养分含量高；全市以小麦、水稻种植为主，近年来随着产业结构的调整，农副产品增多，农业经济稳步发展，是国家商品粮和小杂粮基地县、平原绿化先进县和全国水产百强县。2耕地资源数据库的建立2.1数据资料的整理数据资料主要包括图件资料和属性数据资料。图件资料包括：明光市地形图、行政区划图、土壤图、基本农田保护块现状图、水利分区图、土地利用现状图、地貌类型分区图、采样点位图等，比例尺为1：50000。属性数据资料包括：明光市土壤普查农化样点资料、4000个各类样点的采样分析测试数据、基本农田保护块资料、347个村近3年农业生产基本情况抽样调查资料、粮食产量与种植面积统计资料以及各类图件的属性数据等。2.2属性数据库的建立研究采用字母数字组合的编码格式表示层次型分类编码体系，反映专题要素分类体系的基本特征，如土壤有机质编码为SO120203[3]。属性数据的录入采用键入法在VisualFoxPro下独立进行，建立DBF格式数据库。表1以有机质为例，说明明光市耕地资源数据库中属性数据库的设计描述。表1有机质量库
 !#$%&’()’2.3空间数据库的建立空间数据库的建立以MapGis和县域耕地资源管理信息系统软件为工具，空间数据的输人采用对图件扫描后进行矢量化的方式进行。用不同的数据库分层方案，分别建立点要素层、线要素层和多边形要素层。对地图数字化过程中的错误，用目视检查结合拓扑检查进行，直到将问题和错误降至符合数据库设计要求。对投影变换后的空间数据与属性数据通过要素关键字段联结。研究中空间数据规范采用1：50000比例尺作为县级地图空间数据框架基础，采用克拉索夫斯基椭球体参数，高斯.克吕格60分带投影，北京54坐标系，1956年黄海高程基准系统；纠正后控制点点位图面值绝对误差不超过0.2mm，图幅下方两内廓点的连线与水平线的角度误差不超过0.2°；栅格数据转换为Grid格式存储，矢量数据转换为Shape格式存储。以减少耕地资源数据来源不统一、格式各异[4]，难以共享的应用困难。3耕地地力评价3.1评价单元的确定根据评价目的，将明光市数字化土壤图、土地利用现状图(带行政)进行叠加生成评价单元图斑，然后按1：50000比例尺最小上图面积0.04cm2进行综合取舍[5]，产生明光市耕地地力评价单元图，一个图斑即为一个评价单元。明光市耕地地力共划分为7686个评价单元，其中平原潮土耕地类型区620个，稻田耕地类型区2365个，山地丘陵耕地类型区4701个。3.2评价因子的确定评价因子是指参与评定耕地地力等级的耕地的诸属性。影响耕地地力的因素很多，在评价因子的选取时遵循以下原则[3]：（1）选取的因子对耕地地力有比较大的影响，如土壤因素、灌排条件等。（2）选取的因子在评价区域内的变异较大，便于划分耕地地力的等级。（3）选取的评价因素在时间序列上具有相对的稳定性。（4）选取评价因素与评价区域的大小有密切的关系。依据以上原则，经专家组充分讨论，同时结合明光市土壤和农业生产等实际情况，针对明光市三大耕地类型区特点，用特尔菲法[6]分别从全国共用的地力评价因子总集中选择如下评价因子作为明光市的耕地地力评价因子，见表2。3.3评价因子权重的确定———以平原潮土耕地类型区为例单因素的权重通过AHP[7]来确定，根据明光市平原潮土耕地类型区耕地地力指标各个要素间的关系构309··土壤肥料科学ChineseAgriculturalScienceBulletinVol.24No.122008December造其耕地地力要素层次结构图（图1）。然后请专家比较同一层次各因素对上一层次的相对重要性，给出数量化的评估，形成判断矩阵，根据判断矩阵计算矩阵的最大特征根与特征向量，并进行一致性检验，结果均为CR0.1，具有满意的一致性，最终求得各评价因素的组合权重，即为评价指标的实际权重(见表3)表2明光市耕地地力了评价因子总集平原潮土耕地类型区稻田耕地类型区山地丘陵耕地类型区平原潮土耕地类型区稻田耕地类型区山地丘陵耕地类型区地形部位地形部位地形地貌灌溉条件排涝能力有效硼成土母质成土母质地形部位排涝能力障碍层类型有效锌耕层质地耕层质地土壤侵蚀程度质地构型障碍层出现深度有效钼CECCEC地形坡度耕层厚度障碍层厚度灌溉条件PHpH成土母质剖面构型障碍层类型有机质有机质耕层质地耕层厚度障碍层出现深度有效磷有效磷CEC土体有效厚度障碍层厚度速效钾速效钾PH剖面构型有效硼有效硼有机质耕层厚度有效锌有效锌有效磷土体有效厚度有效锰灌溉条件速效钾土体砾石含量
 !#$%&’(’)*+),’)-C!./#01C234C564C’)7’)8C表3明光市耕地地力评价因子权重表图1平原潮土耕地类型区耕地地力影响因素层次结构
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