基于GIS和模糊综合评判法的烤烟种植土地适宜性评价

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摘 要：烤烟种植的土地适宜性评价是针对烤烟作物在特定地域种植的适宜程度作出的结论性评价。笔者以湖南省安仁县为研究区域，将GIS技术和模糊综合评判法相结合，进行烤烟种植的土地适宜性评价。研究表明，区划结果与目前安仁县的植烟布局实际情况基本吻合，该方法可作为县域尺度精准适宜性评价的一种重要方法。

关键词：适宜性评价；GIS；模糊综合评判法；县域

中图分类号：S572 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.06.008

Abstract： Land suitability assessment of tobacco-planting is a conclusion for adaptability-degree of tobacco planting in specific area. The combination of GIS and fuzzy comprehensive evaluation was applied to study the land suitability of Anren county. The results conformed to tobacco planting status of Anren county， so the method of evaluation can be used to accurate land suitability assessment at county scale.

Key words： land suitability assessment； GIS； fuzzy comprehensive evaluation； county scale

烤烟种植的土地适宜性评价是针对烤烟作物在特定地域种植的适宜程度作出的结论性评价。对烤烟作物在具体地域上能否适宜生长作出定性、定量和定位的评价，是区域烤烟作物种植布局的重要依据。其基本原理是以土地自然要素作为评价因子，采用科学方法和综合分析土地各构成要素对烤烟生长的适应性与限制性，以此反映土地对烤烟生长的适宜程度、质量高低及其限制强度，从而对烤烟种植适宜性进行分类定级。

目前，国内学者从不同角度对土地适宜性评价进行了诸多有益的研究[1-4]。从研究尺度来看，主要集中在省级和市级层面，在县级区域或更小区域的研究甚少，研究成果的指导性有限，需要进一步进行精细化研究。研究方法而言，有关数据量化处理，大多指标由专家分区间赋分，难以保证研究过程的客观性。

本研究以安仁县为例，从县域尺度，以最小耕地图斑为评价单元，采用GIS技术和模糊综合评判法相结合的研究方法，根据烤烟正常生长对立地条件的要求以及县域耕地资源的属性和优势等进行烤烟种植的土地适宜性评价。以期为区域的烤烟种植布局不断优化和现代烟草农业发展提供科学依据，为领导决策提供科学支撑，为烟叶管理者实现烟叶管理信息化现代化提供坚实基础。同时，为其他县域的烤烟种植土地适宜性评价提供参考和借鉴。

1 研究区域概况

安仁县位于湖南省的东南部，郴州地区的东北角，东与茶陵、陵县交界，南与资兴、永兴接壤，东与攸县、衡东毗邻，西与衡南、耒阳相连，四邻八县。地理坐标：北纬26°17′～26°50′，东经113°5′～113°36′之间，南北相距约80 km，东西横跨约30 km。全县共辖6个镇、15个乡。国土总面积为146 115 hm2，其中耕地面积为30 793 hm2，2013年，全县种植烤烟2 723.87 hm2。

2 烤烟种植土地适宜性评价

以土地适宜性评价理论做指导，以GIS为技术平台，构建适宜性评价指标体系，运用层次分析法确定各因子的权重。采用模糊综合评价法和加权指数求和法计算各评价单元综合分值。运用等距法划分烤烟种植的土地适宜性级别，得到适宜性评价等级图[5]。

其中关键步骤包括空间数据的获得，采用地块法从土地利用现状图中提取耕地图斑作为评价单元。属性数据的录入，通过图斑ID号关键字段，将属性数据（excel格式）与空间数据连接。

2.1 参评因子的选取原则

为确保评价结果的合理性和科学性，本研究综合考虑烤烟的生态特点、立地条件和管理条件，遵循主导性、区域分异性、可操作性和实际性等原则，筛选参评因子[6]。

2.2 评价体系构建

根据上述因子筛选原则，结合烤烟的一般生长要求，立足区域烤烟生长实际情况，参考中国烟草种植区划和湖南烟草种植区划中采用的评价指标，进行因子筛选。最终提取了3类12个评价因子。评价体系由土壤条件（耕层厚度、质地、有机质、pH值、碱解氮、有效磷、速效钾）、立地条件（地貌、坡度）和管理条件（排涝排潜能力、农田基础设施）构成（表1）。

2.3 因子权重确定

农作物土地适宜性评价中，需要根据各参评因子对适宜性的贡献确定权重。本研究采用专家咨询法和层次分析法（AHP）来确定各参评因子的权重。AHP是一种系统分析方法，通过定性方法评价后进行定量确定各因素的相对重要性。该方法是将专家经验思维数量化，来检验决策者判断的一致性，有利于实现较为准确的定量化评价[7]（表3）。

2.4 评价因子属性数据标准化

生态系统内各要素与生态适宜性存在极为复杂的关系。而土地适宜性评价也有较多的模糊性和不严格的概念[6]。为此，本研究引入模糊数学，对烤烟种植的土地适宜性评价采用模糊评价方法来确定。

该方法在处理不确定性、非线性复杂系统方面具有优势，已被广泛应用于不同的农业领域[8-10]，并取得了良好的成果。由于影响烟草的品质和产量的因素众多，且因素之间具有明显的不确定性和不精确性。因此，这一特征决定了模糊评价法在烤烟的土地适宜性综合评价中的适用性。在模糊数学中，一个评价因素指标实测值属于某一级别的程度称为隶属度，其值在0～1之间，越接近1，隶属于这一级别的程度就越大。这样，每给一个评价因素指标实测值，就对应一个隶属度，我们把这种对应关系称为隶属函数[11]。抛物线型、升梯型、降梯型和散点型为常用的4种隶属函数类型。

借鉴相关研究成果[12]，结合专家经验法和理论分析确定各参评因子隶属函数，使土地适宜性指标的原始数据转换为0.1～1的数值。

隶属函数为抛物线型，函数表达式为：

隶属函数为升梯型，函数表达式为：

隶属函数为降梯型，函数表达式为：

隶属函数为散点型，函数表达式为：

已有研究表明[13]，植烟土壤的pH值、有机质、碱解氮等指标的隶属函数为抛物线型。植烟土壤耕层厚度、有效磷、速效钾含量的隶属函数为升梯型；坡度在一定的范围内与烟草产质量成负相关，隶属函数为降梯型。各因子的隶属函数拐点如表4所示。

质地、地貌、排涝排潜能力、灌溉能力、农田基础设施属于散点型评价因子，其隶属度根据专家经验直接进行赋值（表5）。

3 评价结果

采用等间距法划分适宜性级别，把（0.50，0.60]分为不适宜级别，（0.60，0.70]分为次适宜级别，（0.70，0.80]分为适宜级别，（0.80，0.90]分为最适宜级别。全县最适宜区为3 576 hm2，占全区的13%，主要分布在安平镇、永乐江镇、龙海镇、牌楼乡、平背乡、华王乡、渡口乡、坪上乡、竹山乡等乡镇。适宜区为18 582 hm2，占全区的66%，主要分布于永乐江镇、牌楼乡、安平镇、渡口乡、龙海镇等乡镇。次适宜区5 481 hm2，占全区的19%，不适宜区很小，仅占全区的2%。

4 结 语

选取耕层厚度、质地、pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、地貌、坡度、排涝排潜能力、灌溉能力、农田基础设施等12个指标进行烤烟种植的土地适宜性评价，其区划结果与目前安仁县植烟布局的实际情况基本吻合。

基于gis平台，利用土地利用现状图进行空间分析，以最小耕地图斑为评价单元，实现了小区域的精准烟草种植区划，可满足选择最佳植烟区域的需要。评价结果客观反映了烟草可种植区域，对指导烟草布局提供了科学支撑。

遵循生态指标的模糊性特点，通过对各类指标进行量化，提高了综合评判的准确性。研究表明，模糊综合评判法进行烤烟种植的土地适宜性评价是科学且可行的。该方法中，隶属函数的构建、拐点的设置、权重的确定是关键所在，它们将严重影响评价结果。

适宜性级别的划分方法通常有3种：等间距法、数轴法、总分值频率曲线法[12，14]。不同级别划分方法的运用，得到的评价结果会有一定出入。

从烤烟种植的土地适宜性评价图上显示，各适宜区图斑较为集中连片，但仍然存在插花式的图斑。由于此类图斑的综合分值可能出在分界线附近，导致区域分布有突变的现象。如何使适宜区更具地域差异性，适宜区之间平稳过渡，是今后研究中需要进一步解决的问题。

此评价方法可以拓展运用到其他农作物种植的土地适宜性评价当中。根据各类农作物生理生态特性，综合考虑气候因子以及经济因素（交通便利度、与当地产业发展相关度）、社会因素（劳动力分布情况、种植作物的积极性）、技术因素（相关技术推广程度）、市场因素（市场竞争力）等，选择参评因子，构建隶属函数和不同农作物种植的土地适宜性评价数据模型，从而建设区域型农作物种植适宜性数据库。这一新课题的开展将推动农业信息化的进程，为当地种植业的布局提供科学依据。

参考文献：

[1] 邵岩，周清明，黄成江，等.云南烟区土壤磷素含量与分布[J].湖南农业大学学报，2007，33（4）：423-426.

[2] 陆魁东，黄晚华，肖汉乾，等.气候因子小网格化技术在湖南烟草种植区划中的应用[J].生态学杂志，2008，27（2）：290-294.

[3] 莫静静，刘国顺，叶协锋，等.基于GIS和AHP的南阳市烟草种植生态适宜性评价[J].河南农业大学学报，2009，43（3）：331-334，348.

[4] 叶协锋，李亚娟，刘国顺，等.GIS支持下的植烟土壤肥力适宜性评价――以河南省许昌市为例[J].农机化研究，2007（2）：47-49.

[5] 唐磊，贾树海，张安，等.基于GIS的特色经济作物土地适宜性评价及布局研究――以沈阳市东陵区为例[J].沈阳农业大学学报，2013，44（1）：63-68.

[6] 叶协峰.河南烟草种植生态适宜性区划[D].杨凌：西北农林科技大学，2011.

[7] 刘英，朱雅玲，刘强，等.我国烟叶产区布局优化研究进展[J].湖南农业科学，2014（2）：82-84.

[8] 何小亚.烟草种植土地适宜性评价方法及综合应用[J].北京农业，2013（5）：12-13.

[9] 王洪云，陈爱国，赵国明，等.云南大理州烤烟生态适宜性评价[J].中国农学通报，2012，28（28）：280-285.

[10] 卢恩双，孙全敏，梁晓茹.作物生态适宜性模糊综合评判中权重矩阵量化方法及其应用[J].数学的实践与认识，2004，34（6）：70-76.

[11] 梁朝仪.土地评价[M].郑州：河南科学技术出版社，1992：256-264.

[12] 吴克宁，杨杨，吕巧灵.模糊综合评判在烟草生态适宜性评价中的应用[J].土壤通报，2007，38（4）：631-633.

[13] 陈海，刘国顺，刘大双，等.GIS支持下的河南省烟草生态适宜性综合评价[J].中国农业科学，2009，42（7）：2 425-2 433.

[14] 陈伟强，刘国顺，华一新，等. 基于GIS的河南省典型烟区土壤养分时空变异分析[J].河南农业科学，2007（11）：70-75.