基于GIS的石羊河流域永昌镇甜菜生产适宜性分级评价

刘杰，张晓梅，王祎

（1.甘肃省武威市凉州区永昌镇人民政府农技站，武威733000；2.甘肃省武威市凉州区康宁乡人民政府农技站，武威733000；3.甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，武威733000）

基于GIS的石羊河流域永昌镇甜菜生产适宜性分级评价

刘杰1，张晓梅2#，王祎3*

（1.甘肃省武威市凉州区永昌镇人民政府农技站，武威733000；2.甘肃省武威市凉州区康宁乡人民政府农技站，武威733000；3.甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，武威733000）

运用GIS软件，叠加生成研究区甜菜生产评价单元，挂接研究区甜菜生产信息数据，采用累加法计算研究区甜菜的综合生产能力。结果表明：甜菜生产适宜性的影响程度从大到小依次为海拔、耕层厚度、坡向、年降水量、有机质、成土母质、无霜期和速效钾。研究区不适宜生产区域占总面积的0.029%，土壤障碍层最大，厚度平均为95cm，有机质最低，平均水平为0.73g/kg；勉强适宜生产区域占总面积的6.34%，适宜生产区域占总面积的71.76%，高度适宜生产区域占总面积的21.87%。

甜菜生产；乡镇尺度；永昌镇；GIS；适宜性

通过GIS技术手段，有效地掌握耕地甜菜生产的质量状态，逐步建立和完善甜菜种植适宜性的动态监测与预警体系，在乡镇区域尺度上探究不同行政村的甜菜种植土壤肥力演变与科学施肥规律，摸清永昌镇的耕地资源状况和区划甜菜生产适宜性区域，提高甜菜种植的利用效率，促进糖料作物在石羊河流域的科学、高效、生态发展[1-5]。为农业方案决策者、基层农业技术人员、糖料经营合作社、种植大户、糖料家庭农场、广大散户甜菜种植者提供决策参考，保障甜菜等糖料作物的持续发展，也是新形势下科技兴农的体现。

1 研究区概况与分析方法

1.1 研究区概况

研究区永昌镇位于甘肃省武威市凉州区北面15km处，永昌镇属于盆地平原地貌，土地平整、肥沃，是武威市的粮食生产基地。此地属温带大陆性气候，四季分明，时令交替明显。春季多风少雨，到4月中旬风季进入尾声，逐渐停止。

1.2 分析方法

1.2.1 研究资料运用GIS软件，用乡镇级代码提取永昌镇行政区划图、永昌镇土地利用现状图、永昌镇土壤图，以7000m2为最小单元，叠加合并计算生成永昌镇的甜菜评价单元管理图。采用地理信息系统软件ArcGIS和ArcView进行图形编辑、数字化、拓扑查错、图幅误差校正等步骤处理。研究所用统计软件为数据库管理FoxPro、ACCESS、SPSS。

1.2.2 层次模型建立选定：海拔、耕层厚度、坡向、年降水量、有机质、成土母质、无霜期和速效钾8个因子作为永昌镇甜菜生产适宜性评价的指标，然后根据各自的属性和特点，将它们分别归入到气候、立地条件、剖面性状、耕层养分状况4个准则层中。

1.2.3 因子权重计算在GIS软件中，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，即进行层次总排序，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1）。由层次分析结果可以看出，各评价因子对永昌镇甜菜生产适宜性的影响程度从大到小依次为：海拔、耕层厚度、坡向、年降水量、有机质、成土母质、无霜期和速效钾。

1.2.4 隶属函数模型建立及其适宜性计算可定量化的数据类型采用模糊数学方法；对于非定量因子，即定性指标（概念型指标），则直接采用多专家打分。构造隶属函数时，需要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]。

利用累加模型计算永昌镇甜菜适宜性指数（IFI），IFI=∑Fi×CiBi（i=1，2，3……n）

表1 永昌镇适宜性评价因素的权重

式中：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]。

IFI计算结果，高度适宜＞0．8952，适宜0．8952～0．5613，勉强适宜0．5613～0．3528，不适宜＜0．3528。

2 结果与分析

由表2和图1可知，研究区甜菜高度适宜区域面积为775．66hm2，占全镇总耕地面积的21．87%，有4个行政村没有分布该区，分别是：上源村、石碑村、梧桐村、中沟村；面积相对大的3个行政村是烟下村、和丰村、校东村，其面积分别为106．08、96．76、89．82 hm2，面积较小的4个行政村是羊桐村、和寨村、下源村、马珣村，其面积分别为0．54、0．96、5．69、9．48hm2。适宜等级区域面积为2544．93 hm2，占全镇总耕地面积的71．76%，该等级全镇所有行政村均有分布，面积相对较大的3个行政村是白云村、山高村、刘沛村，其面积分别为337．74、246．97、203．03 hm2，面积较小的4个行政村是东坡村、烟下村、和丰村，其面积分别为2．70、6．78、11．21 hm2。勉强适宜等级区域面积为224．99 hm2，占全镇总耕地面积的6．34%，该等级有13个行政村没有分布，面积相对较大的两个行政村是山高村、南沟村，其面积分别为60．86、44．78 hm2，面积最小的是白云村，为0．97 hm2。不适宜等级区域面积为1．04 hm2，占全镇总耕地面积的0．029%，全镇只有两个行政村分布该等级，为山高村和羊桐村，其面积分别为0．91、0．13 hm2。

3 结论与讨论

对永昌镇甜菜生产适宜性的影响程度从大到小依次为海拔、耕层厚度、坡向、年降水量、有机质、成土母质、无霜期和速效钾。研究区不适宜生产区域占总面积的0．029%，土壤障碍层最大，平均为95cm，有机质最低，平均水平为0．73g/kg；勉强适宜生产区域占总面积的6．34%，适宜生产区域占总面积的71．76%，高度适宜生产区域占总面积的21．87%。由于赋值权重理解、专家认识、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。在永昌镇不同村组抽样调查68块地块，根据当地施肥情况和地块产量对评价结果进行调查检验，结果表明符合或者基本符合实际情况[1－5]。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，此方法更注重属性数据的精确化。评价结果在量化上更为准确，且专题图形象直观，易于理解，可直接作为研究区甜菜种植结构布局调整的依据。

[1]王祎，蔡立群，张兴嘉，等．清水县耕层土壤主要养分空间分布与变异研究[J]．甘肃农业大学学报，2012，47（5）：121－128．

[2]邢基胜，赵河文，常熙琳，等．黄羊糖厂万亩丰产高糖甜菜栽培技术[J]．中国糖料，1997，19（3）：52－54．

[3]郭兰英，张新萍．垄作甜菜高产高糖栽培技术[J]．农村科技，2006（8）：7－8．

[4]韩梅，王祎．基于GIS的武威市凉州区甜菜种植适宜性分区[J]．中国糖料，2015，37（5）：36－37．

[5]王祎，张正鹏，杨百智．基于GIS的武威市凉州区甜叶菊种植适宜性评价[J]．中国糖料，2016，38（1）：40－42．

[30]Ni,Z.,Z.Hu,Q.Jiang,and H.Zhang.GmNFYA3,a target gene of miR169,is a positive regulator of plant tolerance to drought stress[J].Plant Mol.Biol.,2013,82(1):113-129.

[31]Qi,X.,S.Xie,Y.Liu,F.Yi,and J.Yu.Genome-wide annotation of genes and noncoding RNAs of foxtail millet in response to simulated drought stress by deep sequencing[J].Plant Mol.Biol.,2013,83(4):459-473.

[32]Ram,G.,and A.D.Sharma.In silico analysis of putative miRNAs and their target genes in sorghum(Sorghum bicolor)[J].Int.J. Bioinform.Res.Appl,2013,9(4):349-364.

[33]Lata,C.,A.K.Mishra,M.Muthamilarasan,V.S.Bonthala,Y.Khan,and M.Prasad.Genome-wide investigation and expression profiling of AP2/ERF transcription factor superfamily in Foxtail Millet(Setaria italica L.)[J].PLoS ONE,2014,9(11):e113092.

[34]Yan,H.,L.Hong,Y.Zhou,H.Jiang,S.Zhu,J.Fan,et al.A genome-wide analysis of the ERF gene family in sorghum[J].Genet. Mol.Res.,2013,12(APO):2038-2055.

[35]Dev Sharma,A.,S.Kumar,and P.Singh.Expression analysis of a stress-modulated transcript in drought tolerant and susceptible cultivars of sorghum(Sorghum bicolor)[J].J.Plant Physiol.,2006,163(5):570-576.

[36]Wang,S.,Y.Bai,C.Shen,Y.Wu,S.Zhang,D.Jiang,et al.Auxin-related gene families in abiotic stress response in Sorghum bicolor[J].Funct.Integr.Genomics,2010,10(4):533-546.

[37]Aglawe,S.,B.Fakrudin,C.Patole,et al.Quantitative RT-PCR analysis of 20 transcription factor genes of MADS,ARF,HAP2, MBF and HB families in moisture stressed shoot and root tissues of sorghum[J].Physiol.Mol.Biol.Plants,2012,18(4):287-300.

[38]Shen,C.,Y.Bai,S.Wang,S.Zhang,Y.Wu,M.Chen,et al.Expression profile of PIN,AUX/LAX and PGP auxin transporter gene families in Sorghum bicolor under phytohormone and abiotic stress[J].FEBS J.2010,277(14):2954-2969.

[39]Dugas,D.V.,M.K.Monaco,A.Olson,R.R.Klein,S.Kumari,D.Ware,et al.Functional annotation of the transcriptome of Sorghum bicolor in response to osmotic stress and abscisic acid[J].BMC Genom.,2011,12(1):514.

[40]Paterson,A.H.,J.E.Bowers,R.Bruggmann,I.Dubchak,J.Grimwood,H.Gundlach,et al.The Sorghum bicolor genome and the diversification of grasses[J].Nature,2009,457(7229):551-556.

[41]王龙海.甜高粱SSADH基因克隆鉴定及耐盐高粱品种的筛选[D].绵阳：西南科技大学，2015.

[42]Wood,A.J.,H.Saneoka,D.Rhodes,R.J.Joly,and P.B.Goldsbrough.Betaine aldehyde dehydrogenase in sorghum(molecular cloning and expression of two related genes)[J].Plant Physiol.,1996,110(4):1301-1308.

[43]Aneeta,S.N.N.Tuteja,and S.Kumar Sopory.Salinity-and ABA-induced up-regulation and light-mediated modulation of mRNA encoding glycine-rich RNA-binding protein from Sorghum bicolor[J].Biochem.Biophys.Res.Commun.,2002,296(5):1063-1068.

[44]Maheswari,M.,Y.Varalaxmi,A.Vijayalakshmi,S.Yadav,P.Sharmila,B.Venkateswarlu,et al.Metabolic engineering using mtlD gene enhances tolerance to water deficit and salinity in sorghum[J].Biol.Plant.,2010,54(4):647-652.

[45]苏蔓.甜高粱抗逆与蔗糖转运相关基因克隆与功能验证[D].北京：中国科学院研究生院，2011.

Abstract:The research progress on genetic improvement of sweet sorghum resistance to leaf stay-green drought stress and molecular mechanisms of drought stress response was summarized,in order to provide references for the development of China's sweet sorghum breeding and germplasm improvement.

Key words:sweet sorghum;abiotic stress;resistance to drought stress;genetic improvement;research progress

Evaluation of Sugarbeet Production Suitability in Yongchang Town of Shiyang River Basin by GIS

LIU Jie1,ZHANG Xiao-mei2#,WANG Yi3*
(1.Agrotechnical Station,People's Government of Yongchang Town,Liangzhou District,Wuwei 733000,Gansu; 2.Agrotechnical Station,People's Government of Kangning Township of Liangzhou District,Wuwei 733000,Gansu; 3.Agricultural Technology Service Center of Liangzhou District,Wuwei 733000,Gansu)

The comprehensive production capacity of sugarbeet production area was calculated with summation method by Geographic Information System(GIS)software,which superimposed forming evaluation object unit and hung in related data of sugarbeet planting.The results showed that the influence degree of factors on the sugarbeet production suitability from high to low was as follows:altitude,plough layer depth,slope,annual precipitation,organic matter,soil parent material,frost free period and available K.Of the total area,unsuitable planting area accounted for 0.029%,the soil barrier layer was maximum with the average of 95 cm,and organic matter was the lowest with the average level of 0.73 g/kg;barely suitable sugarbeet production area accounted for 6.34%;suitable for the sugarbeet production area accounted for 71.76%;highly suitable sugarbeet production area accounted for 21.87%.

sugarbeet production;villages and towns scale;Yongchang town;GIS;suitability drought tolerance and lead to improved corn yields on water-limited acres[J].Proc.Natl Acad.Sci.,2007,104(42):16450-16455.

Research Progress on Genetic Improvement of Sweet Sorghum Resistance to Drought Stress

ZHAO Wen-guang1,ZHANG Wen-bin2,LI Hong-xia2,3*
(1.Agricultural Technology Extension Station of Jinyang Town in Liangzhou District,Wuwei 733000,Gansu;2.Crop Academy of Heilongjiang University/Sugar Beet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080;3.Key Laboratory of North Sugar Crop Resource and Utilization,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080,Heilongjiang)

图1 永昌镇甜菜适宜性等级分区图

表2 永昌镇甜菜生产适宜性面积分布

S566.3

A

1007－2624（2017）05－0032－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.05.011

2017-05-23

刘杰（1983-），男，甘肃武威凉州人，助理农艺师，从事基层农业技术推广工作。QQ：409317173

#执笔人：张晓梅（1984-），女，甘肃武威凉州人，农学专业，从事基层农业技术推广工作。Tel：13884530348

王祎（1986-），男，甘肃会宁人，土壤学硕士，从事耕地质量建设、土肥评价工作。Tel：13830543554