基于GIS的河西走廊沿山冷凉区甜菜适宜性评价

王俊莲，张 柏

(1.甘肃省凉州区韩作乡人民政府农技站，甘肃 武威 733000；2.甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，甘肃 武威 733000)

河西绿洲灌区近年来随着经济作物的大力发展以及新型经营主体的规模扩大，甜菜种植面积逐年扩大。本文旨在通过GIS技术手段，摸清研究区的甜菜生产适宜性区域，提高甜菜种植的利用效率，促进糖料经济作物在石羊河流域的科学、高效、生态发展。为河西冷凉灌区农业方案决策者、基层农业技术人员、糖料经济作物经营合作社、糖料经济作物种植大户、糖料经济作物家庭农场、广大糖料经济作物散户提供决策参考，保障甜菜等糖料作物的健康持续发展[1-5]。

1 研究区概况

韩佐乡位于凉州城区南部，距市区22 km，平均海拨1 679 m，乡域面积31.4 km2，辖7个行政村、58个村民小组、2 223户、10 050人，耕地面积21 438亩，人均耕地2.13亩，农民人均纯收入达5 238元。属于冷凉山水灌区，农民收入主要以种植、养殖和劳务输出为主。

2 材料与方法

2.1 研究资料

运用GIS软件和GIS方法，以最小8 000 m2为最小单元单位，叠加合并空间图件和属性数据(表1)计算生成韩佐乡的甜菜评价对象单元图。

表1 空间资料和属性数据情况表

2.2 层次模型建立

选定灌溉条件、耕层厚度、速效钾、质地、坡度、有机质、成土母质、海拔8个因子做为韩佐乡甜菜生产适宜性评价的指标，然后根据各自的属性和特点，将它们分别归入到人为管理、土壤养分、立地条件、剖面状况四个准则层中。按照层次判断矩阵标度，通过特尔斐法按照目标层、准则层、指标层顺序给出数量化的评估，构造韩佐乡甜菜适宜性评价层次模型如表2所示。

表2 韩佐乡甜菜生产评价指标体系

2.3 因子权重计算

在GIS软件模块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，最终所得到的组合权重即为各甜菜生产适宜性评价因子的权重值(表3)。在软件系统检测，层次总排序一致性检验：CR=CI/RI=0.000 000 001<0.1，总排序一致性检验通过！对韩佐乡甜菜生产适宜性的影响程度从大到小依次为：灌溉条件、耕层厚度、速效钾、质地、降雨量、有机质、成土母质、海拔。

表3 韩佐乡适宜性评价各因素的组合权重计算结果

2.4 隶属函数模型建立及其适宜性预测计算

量化数据类型采用模糊数学方法；概念因子，采用多专家打分(详见表4)。构造隶属函数时，用特尔斐法对单个参评要素的一组实测值评估出相应的一组隶属度，然后建立该组实测值与评定的隶属度之间函数关系，要求两者之间的差值平方和最小，即满足最小二乘法要求的函数关系为该参评因素的隶属函数[4-5]。

表4 评价因子隶属度专家赋值表

利用累加模型计算韩佐乡甜菜适宜性指数(IFI)，

IFI=∑Fi×CiBi，i=1，2，3，…，n，式中：IFI(Integrated Fertility Index)Fi表示第i个因子隶属度；CiBi表示第i个因素的组合权重。[1-4]

3 结果与分析

由预测结果的表5、表6和图1可知，研究区甜菜高度适宜区域面积为111.2 hm2，占全镇总耕地面积的4%，区域相对由大到小的是阳畦村、宏化村、韩佐村、禅树村，其面积分别为65.24 hm2、22.67 hm2、13.57hm2、9.72 hm2，此模型评价下，二畦庄村、高坝沟村、头畦村三个行政村没有分布；适宜等级区域面积为2 514.45 hm2，占全镇总耕地面积的90.5%，该等级全乡所有行政村均有分布，面积相对较大的三个行政村是韩佐村、头畦村、宏化村，其面积分别为561.44 hm2、493.94 hm2、397.35 hm2，面积相对较小的四个行政村是禅树村、二畦庄村、高坝沟村、阳畦村，其面积分别为296.16 hm2、256.38 hm2、291.77 hm2、217.41 hm2；勉强适宜等级区域面积为154.01 hm2，占全乡总耕地面积的5.5%，该适宜等级有3个行政村没有分布，分别为二畦庄村、韩佐村、头畦村，其余四个行政村分布面积都相对很小：宏化村83.33 hm2、阳畦村54.86 hm2、高坝沟村11.13 hm2、禅树村4.69 hm2。

表5 韩佐乡甜菜种植适宜性等级预测结果表

表6 韩佐乡甜菜生产适宜性面积分布表

图1 韩佐乡甜菜适宜性预测分区图

4 结论与讨论

(1)次研究的层次模型中，目标层A为韩佐乡甜菜适宜性评价，准则层次B为剖面、管理、养分、立地，其组合权重值分别为：0.198 5、0.414 9、0.227 3、0.159 3；因子层C权重值从大到小依次为灌溉条件、耕层厚度、速效钾、质地、降雨量、有机质、成土母质、海拔；因子选取遵循依据为灌溉保证农业发展、耕层厚度保证土壤发育环境、速效钾为块茎作物的所需元素。

(2)高度适宜区域面积为111.2 hm2，占全镇总耕地面积的4%，适宜等级区域面积为2 514.45 hm2，占全镇总耕地面积的90.5%，勉强适宜等级区域面积为154.01 hm2，占全乡总耕地面积的5.5%，由于因子赋值权重理解、专家见解认识、从事行业限制等分歧和数学方法的局限，评价结果与甜菜的实际生产能力难免会发生一定的偏差。根据评价结果及其近年来河西地区甜菜种植情况，沿山冷凉区域的气候、海拔、土壤等条件能够保证高度适宜区域的甜菜高产。

(3)此研究方法基于乡镇级尺度的区域评价使得管理单元范围变小，更能切合实际到行政村范围评价适宜性，更为注重属性数据的精确化，能为河西灌区糖料作物适宜性预测作为参考；评价结果在量化上更为准确，且适宜性分区专题图形象直观，可直接为冷凉区域发展甜菜产业的新型主体、大户、农户的提供依据。