1、    江西省耕地地力評價及養分分析    黃聰+趙小敏+郭熙+謝文+余錦鵬+張佳佳摘要：在應用gis軟件的基礎上，以江西省為研究區域、耕地為評價對象，通過土地利用現狀圖與土壤圖的疊加獲取評價單元，結合江西省實際情況，選取立地條件、剖面性狀、耕層狀況和土壤管理等4個方面的13個指標構建評價體系，遴選土壤樣點獲取耕地養分數據，在評價單元獲取相應屬性數據后，結合特爾菲法和層次分析法確定權重，在省級耕地資源管理信息系統中構建層次分析模型和隸屬度模型，計算耕地地力綜合指數，采用累積頻率曲線法對江西省耕地進行分等定級，并對耕地等級及其養分含量進行定量分析。此耕地地

2、力評價實現了自動化、批量化和可視化，評價結果對測土配方施肥和今后耕地資源的管理工作都有重要的指導意義。關鍵詞：耕地地力評價；地理信息系統；省級耕地資源管理信息系統；土壤養分；江西省；分等定級： f301.24 文獻標志碼： a：1002-1302（2016）09-0421-05耕地在農業生產過程中扮演著重要的角色，是最為基本的生產資料，耕地地力的高低能直接影響我國主要農產品的供應，以及農業生產和發展。耕地地力是耕地各因素組成的綜合基礎生產能力，是耕地土壤的剖面性狀、理化性狀、立地條件、自然環境、農田排灌及施肥情況等因素的綜合體現1。地理信息系統（gis）及相關數據庫軟件在土地評價當中的應用越來

3、越深入2。劉東海等對武漢市漢南區的耕地進行了耕地地力評價的研究3；侯浩等應用gis技術，基于耕地第二次土壤普查結果，結合“測土配方施肥”相關數據，對耕地進行分級4；另外，許泉立等學者對gis技術在耕地地力評價過程中的應用進行了探索5-7?；趃is的耕地地力評價，推動了評價向定量化及自動化的方向發展，并且對數據更新也可以做到及時化，使耕地地力評價工作的開展越來越高效8。本研究旨在探討運用gis技術，結合現代統計分析技術，進行江西省省級層面耕地地力評價。1 研究區概況與基礎資料1.1 研究區概況江西省在我國東南部，地處長江中下游靠南邊的位置，地理坐標為113°3436118°

4、2858e，24°291430°0441n。江西省地貌主要由山地和丘陵構成，地勢較高處大多位于省界。全省氣候溫暖，并且日照充足，雨量充沛，但總體有一定差異，東部和南部降雨較多。全省總面積16.69萬km2，承載著4 500多萬人口，下轄南昌市、贛州市和九江市等11個區市。江西省共有耕地3 084 983.79 hm2，其中水田為2 497 511.01 hm2，在總耕地面積中占比達到80.96%，旱地僅為18.48%，并且還有17 417.05 hm2的水澆地。江西土壤主要由紅壤、黃壤、山地黃棕壤、山地草甸土、紫色土、潮土、石灰土以及水稻土等土壤類型組成。1.2 基礎資料與

5、數據預處理江西省耕地地力評價收集的資料中，基礎數據資料有全省已完成的縣級耕地地力評價相關資料、全省縣級樣點數據庫、土壤野外調查資料等；專題圖件資料有江西省土地利用現狀圖、全省縣級排水和灌溉圖、地形圖、土壤圖、地貌圖、行政區劃圖、水土流失圖等；其他資料有農業部門第二次土壤普查資料、江西省統計年鑒、江西土壤、國土部門江西省土地變更調查表、江西省農用地分等相關資料、進行肥料試驗的數據、耕地資源管理信息系統數據字典等。首先要在收集數據的基礎上獲取評價單元，目前對耕地地力評價單元的劃分有很多方法，比如地塊法、網格法和疊加法等，但至今沒有一個系統的劃分標準9，此次耕地地力評價先通過土壤圖、行政區劃圖及耕地

6、圖層進行疊加裁剪獲取評價單元。2 研究方法本研究是以gis軟件為基礎，對江西省耕地地力進行評價，在基礎資料收集的基礎上劃分評價單元，然后依據江西省實際情況建立評價指標體系，并獲取評價單元屬性數據，通過構建層次分析模型和隸屬函數模型計算綜合評價分值，最后對評價單元進行分等定級。2.1 建立評價指標體系評價指標的選取是評價過程的關鍵環節，指標選取的科學性對評價結果的準確性有重要影響10。此次評價在獲取容易、差異性及穩定性顯著、可比性等原則下進行。針對江西省具體情況，邀請該領域有經驗的專家，依據全國耕地地力評價指標體系，從中選取確定了立地條件、剖面性狀、土壤管理和耕層狀況4方面的13個因素作為江西省

7、耕地地力評價的指標。耕地評價指標體系確定好后，要獲取影響評價單元地力的屬性數據，即建立空間數據庫。通過查看江西省第二次土壤普查的資料，獲取土體構型、土壤質地和成土母質等屬性；然后通過地形圖提取坡度；接著進行數字化來獲取土壤侵蝕圖；并對排灌圖和地貌類型圖進一步處理；最后是遴選土壤樣點，對樣點數據進行空間插值和豐缺度分析。江西省土壤樣點數據遴選是在縣級耕地地力評價的基礎上進行的，這些樣點數據量大，要對縣級土壤樣點數據進行遴選。遴選過程中，先對數據進行前期處理，如對字段進行標準化處理、樣點圖投影到與土地利用現狀圖同一投影坐標系、刪除異常樣點等；遴選時反復調整，選取最有代表性的樣點，采用網格法、配合a

8、rcgis軟件的抽稀功能、通過養分豐缺度分析進行人工反饋；對初步遴選結果進行定性定量分析，并作出相應的校正，檢查是否有點漂移，以及是否有屬性數據變異太大等情況11。通過以上對土壤樣點數據的嚴格篩選，最后在全省范圍內遴選出土壤樣點。具體如圖1所示。2.2 數據標準化及權重的確定評價指標體系確定之后，先對所有獲取的評價指標數據進行無量綱化處理。對于定性與定量化評價指標分別采用專家打分法和模糊評價法綜合確定各指標的隸屬度函數，隸屬度值范圍為01，完全符合該隸屬度時為1，部分符合時介于0到1之間12。指標分級中的專家打分范圍也是設定為01。此次評價指標與耕地地力之間的關系有戒上型、戒下型、概念型及峰型

9、4種不同類型的隸屬函數，也可進一步歸為數值型和概念型2種類型。對于概念型的指標，其隸屬度就是專家打分的分值；對于數值型，隸屬度由其隸屬函數計算而來，其中，戒上型的為有效磷含量、速效鉀含量、耕層厚度和有機質含量，戒下型的為坡度，峰型的為ph值。具體專家打分情況及擬合的隸屬函數如表1和表2所示。 越來越多的方法運用于評價因素權重的確定中，其中最主要的包含主成分分析法、模糊綜合評判法、層次分析法和特爾菲法等13。此次江西省耕地地力評價主要是結合了特爾菲法和層次分析法2種方法來確定所選評價指標的權重，首先請相關專家針對各層次的重要性給出各自的量化值，然后結合層次分析法，通過構造判斷矩陣，得出各評價指標

10、的組合權重（表3）。2.3 構建耕地資源管理信息系統江西省耕地地力評價過程中，在進行評價單元屬性數據獲取的階段，已經在arcgis中建立起了空間-屬性數據庫，在此基礎上運用江蘇省揚州市土壤肥料站開發的省級耕地資源管理信息系統，構建層次分析模型和隸屬函數模型，然后對耕地地力評價單元進行分等定級，最后輸出評價單元入庫表格和耕地地力評價分等圖。主要流程包括建立工作空間、導入評價單元、建立層次分析模型和隸屬函數模型、建立評價模型，最后進行分等定級。2.4 綜合地力指數確定與分級在長期的研究與實踐當中，累積頻率曲線法、聚類法和自然斷點法等是耕地地力評價的主要方法，本研究主要采用累積頻率曲線法對江西省耕地

11、進行分等定級。本研究采用加法模型來計算耕地地力的綜合指數（ifi），并通過累積頻率曲線對耕地等級進行劃分14。3 結果與分析3.1 耕地地力等級劃分結果利用省級耕地資源管理信息系統，對評價單元的屬性庫進行操作，將全省耕地共分為7個等級，然后統計各等級耕地面積及占比情況（表5）。由分析評價結果可知，江西省耕地地力等級從一等地到七等地的面積近似呈正態分布，質量較好的一等、二等地占耕地總面積的比例為22.53%，共695 246.32 hm2；三等到五等耕地的比例較高，占耕地總面積的比例依次為17.67%、21.09%和19.28%；生產力較低的六、七等地面積分別為426 321.54、173 00

12、2.94 hm2。3.2 耕地地力等級空間分布對耕地評價單元分等定級之后，可以發現耕地等級的高低在地域分布上有明顯的規律，由平坦耕地到有坡度的耕地，耕地地力等級有明顯的變化15。江西省耕地地力等級分布情況見表6和圖2。總體來看，江西省優質耕地主要集中于南昌市周圍，也是圍繞鄱陽湖水系向外輻射分布。其中，一等地分布最多的是上饒市，面積達69 823.61 hm2，分布最少的是贛州市，面積僅有1 429.72 hm2；二等地主要分布區域是南昌市和宜春市；三等地分布最多的前2個市依次為吉安市和宜春市，占三等地總面積的41.41%；四等地面積分布最大的2個市為宜春市和上饒市；五等地面積分布最大的3個市依

13、次為上饒市、吉安市和贛州市；六等地中贛州市擁有的面積最大，有92 305.77 hm2；七等地的分布集中區域是九江市，占七等地總面積的35.34%。3.3 主要養分含量狀況根據各養分含量對作物的影響程度以及江西省養分含量的實際值，將有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量和ph值等4種養分含量進行分級（表7）。對江西省耕地主要養分值進行統計分析，結果見表8，結合表7養分分級情況進行分析，江西省耕地有機質含量均值為31.3 g/kg，處于中等水平，最小值都處于中下的水平，并且變異系數為17.0%，說明江西省耕地有機質含量整體上還是有一定差異性，整體水平有待提高；耕地有效磷含量的平均值處于中上的水平，為

14、21.8 mg/kg，但變異系數達34.7%，變異性處于中等偏上的水平，反映了有效磷在全省耕地中分布不均，各地有效磷含量需要有針對性的提升；速效鉀平均水平為89.3 mg/kg，處于中等水平，但最大值僅為185.0 mg/kg，處于二級水平，且變異系數是25.8%，變異性處于中等，整體來說，耕地速效鉀含量也有待提高；江西省耕地ph值平均值為5.2，并且變異系數只有6.4%，最大值也只有7.4，可見江西省耕地整體上偏酸性。4 結論針對耕地的自然屬性及相應的管理特征，進行耕地地力綜合評價，對今后耕地的管理以及測土配方施肥的順利實施都有重要的指導意義16-19。本研究對江西省耕地的立地條件、土壤管理

15、、耕層狀況和剖面形狀等條件進行了綜合考慮，以此構建耕地地力評價指標體系，并且通過gis軟件和省級耕地資源管理信息系統對耕地的屬性信息和空間信息進行了統一存儲，實現了耕地地力等級劃分的自動化、批量化和可視化，對今后耕地地力評價技術手段的改進和工作的開展有一定的指導意義。通過對江西省耕地分等定級結果分析，江西省耕地地力各級別包含的耕地范圍近似呈正態分布，前三等優質耕地所占的比例不高，總體看江西省耕地地力處于中等水平，且各級別耕地在各設區市分布不均，耕地地力有待提升。從耕地養分分析可知，江西土壤偏酸，需要通過科學施肥等相應措施對土壤酸度進行調節20，并且各養分含量總體處于中等水平，且具有一定的變異性

16、，可進一步結合測土配方施肥提出相應的對策。此次江西省耕地地力的研究，對江西省耕地進行了分等定級，反映了耕地地力的實際情況，其中充分考慮了耕地的自然性狀和對耕地的管理情況，為今后耕地地力的提升和耕地資源的保護提供了可靠的支持。對于評價結果，一方面可以結合測土配方施肥項目，對耕地土壤的養分狀況有針對性地進行改善；另一方面，可以為指導種植業的布局等現代農業生產活動提供科學的依據。參考文獻：1向永生，賀立源，鄧正緒.基于gis的恩施州耕地地力評價j. 湖北農業科學，2015，54（6）：1324-1327.2reshmidevi t v，eldho t i，jana r. a gis-integrat

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