天津市东丽区耕地地力评价研究

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摘 要：应用县域耕地资源管理信息系统（CLRMIS），对天津市东丽区耕地地力进行了评价，详细介绍了评价的全过程，包括确定评价因子、评价因子层次分析模型的建立、评价因子隶属函数模型的建立、耕地地力综合评价与分等定级、评价结果检验等，最终将东丽区耕地划分为4个等级。

关键词：东丽区；评价因子；耕地地力评价

中图分类号：F301.5 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.03.009

Study on Evaluation of Cultivated Land Productivity of Dongli District

Lü Xiong-jie1, SU Li-na2, SONG Zhi-wen1, WANG Jian-chun1, ZHANG Guo-hai3, LIU Jin3

(1.Information Institute, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China; 2. Tianjin Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China;3. Agricultural Technology Extension and Service Center of Dongli District , Tianjin 300300 , China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: This article evaluated cultivated land productivity of Dongli district based on CLRMIS and divided it into five levels, and the processing of evaluation of cultivated land productivity was introduced detailedly, including the selection of evaluation factors, the construction of models for analytical hierarchy process and membership function, the synthetical evaluation and classification of cultivated land productivity , and evaluation result test.

Key words: Dongli district; evaluation factors; evaluation of cultivated land productivity

耕地地力评价是充分利用测土配方施肥数据，全国第二次土壤普查成果和近年来土壤监测等在内的历史数据，摸清耕地生产潜力、土壤障碍因素，建立测土配方施肥数据库和县域耕地资源管理信息系统，对不同尺度或区域的耕地的基础地力（耕地养分状况、肥力状况、地力状况）进行评价，并开展成果应用[1]。

耕地地力评价是测土配方施肥补贴项目的一项重要内容，是摸清耕地资源状况，提高耕地利用效率，促进现代农业发展的重要基础工作。耕地地力评价工作的开展，可以为耕地质量建设、指导农业种植结构调整[2]、科学合理施肥、粮食安全生产提供科技支撑和决策依据，为政府部门进行耕地管理和农业决策提供技术信息支持，为农业结构调整、平衡施肥技术的推广应用、无公害农产品生产、中低产田改造、修复土壤等提供科学依据[3-4]。

天津市农业科学院信息研究所作为天津市东丽区测土配方施肥项目技术依托单位，承担了东丽区耕地地力评价工作，笔者将详细介绍工作流程及步骤。

1 研究区概况

东丽区位于天津市中部偏东、海河北岸，地处天津市中心城区和滨海新区核心区之间，是天津市辖区。东丽区气候属于暖温带半湿润大陆性季风型气候。区境介于东经117°13′～117°33′、北纬39°00′～39°14′之间。全区总面积477.34 km2。平均海拔3.2～3.3 m[3]。全区辖9个街道，60个居民委员会，114个村民委员会，全区户籍人口346 923人，农业人口202 540人[5]。

2 评价方法

2.1 基础资料

图件资料包括东丽区土壤图（1∶50 000）；东丽区最新土地利用现状图（1∶50 000）；东丽区最新行政区划图（1∶50 000）；耕地地力调查点点位图及其它相关图件。数据及文本资料包括东丽区第二次土壤普查有关文字资料；土壤、植株测试资料；1 020个测土配方施肥土壤采样点GPS 定位数据及所有化验数据；土壤类型代码表、行政区划代码表；2010年东丽区统计年鉴等有关文字资料。

2.2 县域耕地资源管理信息系统介绍

县域耕地资源管理信息系统（简称CLRMIS）是用于管理耕地资源信息的通用工具软件。该软件基于组件式GIS开发，以“全国耕地地力调查与质量评价技术规程”和“全国测土配方施肥技术规范”为技术标准，以《县域耕地资源管理信息系统数据字典》为数据标准，应用GIS技术构建耕地资源基础数据库和各类管理模型，对耕地、土壤、农田水利、农业经济等方面的空间数据和属性数据进行统计分析、专题评价、施肥咨询等专业应用。该系统以县级行政区域内耕地资源为管理对象，以土地利用现状图与土壤图叠加形成管理单元，对辖区内耕地资源系统、动态的管理，为农民、农业技术人员以及农业决策者合理安排作物布局、科学施肥、节水灌溉等农事措施提供决策支持[6-7]。

2.3 确定耕地地力评价因子

评价因子是指参与评定耕地地力等级的诸属性。影响耕地地力的因素很多[8-9]，在本次东丽区耕地地力评价中选取评价因子的原则：一是重要性原则，选取的因子对耕地生产能力有比较大的影响；二是差异性原则，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；三是稳定性原则，选取的评价因素在时间序列上具有相对的稳定性；四是易获取原则，通过常规的方法即可以获取；五是精简性原则。

依据以上原则，同时结合东丽区的自然和耕作条件、土壤和农业生产等实际情况，通过专家组充分讨论商议，遴选出对东丽区耕地地力有较大影响的，在评价区域内变异较大的,在时间序列上具有相对稳定的，彼此之间独立性较强的县域耕地地力评价因子，具体包括4个大类10个因子：剖面性状（质地构型、耕层厚度、潜水埋深）、理化性状（质地、pH值）、养分状况（有机质、有效磷、速效钾）、障碍因素（耕层含盐量、盐化类型）。

2.4 确定评价单元

评价单元是由对耕地地力具有关键影响的各耕地要素组成的空间实体，是耕地评价的最基本单位、对象和基础图斑。同一评价单元内的耕地自然基本条件、耕地的个体属性和经济属性基本一致，不同耕地评价单元之间，既有差异性，又有可比性。

用土壤图（土种）、行政区划图、土地利用现状图叠加产生的图斑作为耕地地力评价的基本单元，这样形成的评价单元空间界线及行政隶属关系明确，地面类型及土壤类型一致，利用方式及耕作方法基本相同，得出的评价结果不仅可应用于农业布局规划等农业决策，还可用于指导生产实际的农事操作，为测土配方施肥及实施精准农业奠定良好的基础[10-11]。

根据东丽区实际情况，在土壤图中剔除水域；从土地利用现状图中提取旱地、灌溉水田、菜地得到农用地地块图；对土壤图、农用地地块图和行政区划图叠加求交集得到东丽区耕地资源管理单元图，共划分为518个评价单元。

2.5 耕地地力评价

2.5.1 评价单元赋值 利用ARC/INFO的地统计分析模块（Geostatistical Analyst），采用Kriging插值方法对耕地地力调查点位图中的属性字段：有机质、有效磷、速效钾、耕层含盐量、耕层厚度、潜水埋深、pH、全氮、碱解氮、缓效钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、水溶态硼、有效硫，进行空间插值，将这些离散点数据插值形成连续的表面（栅格数据）[12]，再利用ARC/INFO的空间分析模块（Spatial Analyst）中的区域统计 (Zonal Statistics) 方法以耕地资源管理单元图来统计这些栅格数据，即可获得相应的属性数据，从而给各个评价单元赋值。

2.5.2 确定各评价因子的权重 用于计算各参评因子的组合权重。把耕地生产性能作为目标层(A层)，把影响耕地生产性能的剖面性状、耕层理化性状、耕层养分状况、障碍因素作为准则层(B层)，再把影响准则层中各因素的项目作为指标层(C层)，建立耕地地力评价层次结构图。邀请天津市土肥站和东丽区具有一定学术水平和农业生产实践经验的12名专家采用特尔斐法与层次分析法相结合的方法确定各评价因子权重。东丽区耕地地力要素的层次结构见图1，各评价因子组合权重见表1。

2.5.3 确定各评价因子的隶属度 邀请专家对定性数据采用特尔斐法直接给出相应的隶属度，对定量数据采用特尔斐法与隶属函数法结合的方法确定各评价因子的隶属函数，将各评价因子的值代入隶属函数，计算相应的隶属度。

（1）概念性评价因子。对一些概念性的评价因子如质地、质地构型、盐化类型进行定性描述（表2）。

（2）数值型评价因子。用特尔斐法根据一组分布均匀的实测值评估出对应的一组隶属度，然后在计算机中绘制这两组数据的散点图，再根据散点图进行曲线模拟，寻求参评因素实际值与隶属度关系方程，从而建立起隶属函数。通过模拟共得到戒上型、戒下型、峰型3种类型的隶属函数，其中有效磷、速效钾、有机质、耕层厚度、潜水埋深属于戒上型隶属函数；耕层含盐量为戒下型隶属函数；pH为峰型隶属函数。数值型评价因子的隶属函数见表3~4。

2.6 计算耕地地力综合指数

采用累加法计算每个评价单元的综合地力指数。IFI=∑(Fi×Ci)，式中：IFI——耕地地力综合指数(Integrated Fertility Index)；Fi——第i个评价因子的隶属度；Ci——第i个评价因子的组合权重。具体操作过程：在县域耕地资源管理信息系统4.0中，在“评价”模块中编辑剖面性状、障碍因素、理化性状、养分状况的层次分析模型以及各评价因子的隶属函数模型，然后选择“耕地生产潜力评价”功能模块进行耕地地力综合指数的计算。

3 评价结果

3.1 耕地地力等级划分

计算耕地地力综合指数之后，在“县域耕地资源管理信息系统”中选择累计曲线分级法进行评价，根据曲线斜率的突变点（拐点）来确定等级的数目和划分综合指数的临界点，将东丽区耕地地力共划分为4级。

3.2 评价结果检验

在拟合隶属函数和评估各个评价因子对耕地地力的权重时，都依赖于专家的知识和经验，由于专家认识程度的分歧以及数学方法的局限，第一轮评价结果与耕地的实际生产能力难免会发生一定的偏差。评价工作完成后，我们组织了科技人员根据耕地地力等级图中各等级地分布位置深入全区范围内，共走访了100户农户进行实地验证，调查近3年粮食平均产量，然后邀请参与制定隶属函数和层次分析判断矩阵的专家依据概念性产量对评价结果进行评估，若两者相差太大，则重新拟合隶属函数和评估各个因子对耕地地力的权重。如此经过若干个回合，直至绝大多数专家对评价结果满意为止，从而使这次耕地地力评价结果符合东丽区实际情况。

全区耕地面积13 137.66 hm2，按照地力等级的划分指标，对照分级指标确定每个评价单元的地力等级，将全区耕地地力分为4个等级。汇总结果见表4。

东丽区各等级耕地分布情况见图2。一级地较少，分布在金钟街。二级地和三级地面积较大，分布较广。二级地主要分布在金钟街、华明街、幺六桥乡和新立街，万新街和无暇街也有零星分布。三级地主要分布在华明街和新立街，么六桥乡和军粮城街也有少量分布。四级地主要分布在军粮城街、华明街、新立街和无瑕街，幺六桥乡有零星分布。

参考文献：

[1] 成武县农业局.成武县耕地地力评价与测土配方施肥专题报告[R/OL].www.省略/news_view.asp?id=67&csub=测土施肥.

[2] 李铮，王晋民，王海景.耕地地力调查成果在耕地资源合理配置方面的探索与应用[J].山西农业科学，2006,34（1）：16-18.

[3] 舒锟，何腾兵，王仕玥，等. 基于耕地地力评价的基本农田调整研究——以贵州省金沙县城关镇为例[J].天津农业科学，2011，17（2）：42-46.

[4] 朱静华，王正祥，黄峰. 土壤养分状况系统研究法在土壤诊断施肥中的应用[J]. 天津农业科学，1999，5（3）：36-41.

[5] 天津市东丽区地方志编修委员会.东丽区志[M].天津：天津社会科学院出版社，1996.

[6] 全国农业技术推广服务中心. 耕地地力调查与质量评价[M]. 北京: 中国农业出版社，2005.

[7] 何琳，刘顺国，徐志强，等. 基于CLRM IS的大洼县耕地地力评价[J]. 辽宁农业科学，2010（4）：31-33.

[8] 吴克宁，郑义，康鸳鸯，等.河南省耕地地力调查与评价[J].河南农业科学，2004（9）：49-52.

[9] 李月梅，杨文辉，韩燕.基于GIS的青海省县级耕地地力评价研究[J].河南农业科学，2011,40（9）：66-69.

[10] 田有国，辛景树，栗铁申，等.耕地地力评价指南[M].北京：中国农业科学技术出版社，2009.

[11] 张炳宁，彭世琪，张月平，等.县域耕地资源管理信息系统数据字典[M].北京：中国农业出版社，2007.

[12] 吕雄杰，宋治文，王建春，等. 天津市北辰区耕地地力评价基础数据处理[J]. 天津农业科学，2011，27（6）：56-59.

收稿日期：2012-02-21；修订日期：2012-03-21

作者简介：吕雄杰（1977-），男，湖北武汉人，硕士，主要从事3S技术在农业方面的应用研究。