基于层次建模的河西灌区乡镇尺度甜叶菊种植适宜性评价

徐喜俊，王品山

（甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，甘肃 武威733000）

甜叶菊来自南美亚热带区域，虫害概率低，抗逆性低，适应性广泛，根系发育浅薄，土壤质地以砂壤为宜。河西绿洲灌区近年来随着经济作物的大力发展，甜叶菊种植面积逐年扩大。GIS方法在研究凉州区糖料作物适宜性评价方面已有应用[1-4]，如韩梅等人[2]发表的基于GIS的武威市凉州区甜菜种植适宜性分区，王祎等人[3]在县区尺度上运用地理信息系统理论方法和软件，做了凉州区甜叶菊适宜性评价研究。本文旨在通过GIS技术手段，在乡镇区域尺度上探究不同行政村的甜叶菊种植土壤肥力演变与科学施肥规律，为加强发展糖料作物提供依据，摸清研究区的甜叶菊生产适宜性区域，提高甜叶菊种植的利用效率，促进糖料作物在石羊河流域的科学、高效、生态发展，为河西灌区农业方案决策者、基层农业技术人员、糖料作物经营合作社（种植大户、家庭农场和散户）提供决策参考，保障甜叶菊等糖料作物的健康持续发展[1-5]。

1 研究区概况

研究区永昌镇地处武威城北，距城13km，辖22个村民委员会，182个村民小组，农业人口43629人，人均耕地1．7亩（0．1133hm2），农户10060户，劳动力28524人。境内地势平坦，土壤肥沃，光热充足，灌溉便利，金武公路、金色大道纵贯全镇，镇村道路纵横交错，交通十分便利，是优质粮食、糖料经济作物、蔬菜等作物的天然种植区。

2 材料与方法

2.1 研究资料

运用GIS软件和GIS方法，用行政村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，叠加合并空间图件和属性数据（表1）计算生成永昌镇的甜叶菊预测单元管理图。

2.2 层次模型建立

选定：灌溉保证率、剖面构型、精准施肥覆盖率、全氮、地块平整度、障碍层厚度、有效磷、海拔8个因子作为永昌镇甜叶菊生产适宜性评价的指标，然后根据各自的属性和特点，将它们分别归入到管理（灌溉保证率、精准施肥覆盖率）、养分（全氮、有效磷）、立地（地块平整度、海拔）、剖面状况（剖面构型、障碍层厚度）4个准则层中。按照层次判断矩阵标度（方法如表2所示），通过特尔斐法按照准则层对目标层、指标层各因素对准则层相应因素的相对重要性，给出数量化的评估。

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，最终所得到的组合权重即为各甜叶菊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=0．000000001＜0．1，总排序一致性检验通过。由层次分析结果可以看出，各评价因子对永昌镇甜叶菊生产适宜性的影响程度从大到小依次为：灌溉保证率、精准施肥覆盖率、剖面构型、全氮、地块平整度、障碍层厚度、有效磷、海拔。

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[2-4]。

利用累加模型计算永昌镇甜叶菊适宜性综合指数（IFI，Integrated Fertility Index），适宜性综合指数（IFI）=∑Fi×CiBi，i=1，2，3，……，n，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]。计算结果：高度适宜区 IFI＞0．5569， 适宜区 IFI 为 0．5569～0．2369，勉强适宜区 IFI＜0．2369。

图1 永昌镇甜叶菊种植适宜性分区

3 结果与分析

根据IFI值、表5和图1可知，研究区甜叶菊高度适宜区域面积为2338．25hm2，占全镇总耕地面积的65．93%，面积相对大的8个行政村是白云村、山高村、刘沛村、马洵村、南沟村、上源村、下源村、羊桐村，其面积分别为 337．74 hm2、247．88 hm2、128．03 hm2、100．64 hm2、129．42 hm2、170．10 hm2、141．23 hm2、105．92 hm2，面积较小的 3 个行政村是东坡村、和丰村、和寨村，其面积分别为 2．70 hm2、11．21 hm2、25．09 hm2；适宜等级区域面积为923．05 hm2，占全镇总耕地面积的26．03%，该等级全镇所有行政村均有分布，面积相对较大的3个行政村是和丰村、刘沛村、山高村，其面积分别为 96．76 hm2、94．29 hm2、81．35 hm2，面积较小的 3 个行政村是石碑村、下源村、中沟村；勉强适宜等级区域面积为285．32 hm2，占全镇总耕地面积的8．04%，该等级有8个行政村没有分布，面积相对较大的行政村是山高村，其面积为60．71 hm2，面积最小的是白云村，为0．97 hm2。

4 结论与讨论

4.1 河西灌区永昌镇甜叶菊生产适宜性预测的层次模型中，层次A为管理、养分、剖面、立地，其组合权重值分别为：0．4350、0．1877、0．2274、0．1500；层次 B 为因子层，权重值从大到小依次为灌溉保证率、精准施肥覆盖率、剖面构型、全氮、地块平整度、障碍层厚度、有效磷、海拔。

4.2 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，评价结果与甜叶菊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96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92%，基本符合实际情况占7．88%，不符合0．12%。

4.3 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，评价结果在量化上更为准确，为甜叶菊种植结构调整提供参考依据。

参考文献：

[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]谯显明，王祎．基于 GIS 的华池县耕地生产力分级评价与属性分析[J]．土壤与作物，2016，38（3）：198-205．

[3]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．

[4]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．

[5]刑基胜，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．