基于GIS的贵州省兴义市水稻适宜性评价

牟桂婷　赵伦学　张珍明

[摘要]本文以贵州省兴义市耕地为研究对象，应用GIS和数学模型对兴义市水稻进行适宜性评价，利用累加模型对评价单元进行定量分析。结果表明，兴义市水稻适宜性等级的差异比较显著。其中，面积最大的有10 737.34hm2，为适宜等级，占耕地面积的65.29%;高度适宜的面积占比较小，仅为10.23%。该研究结果为农业生产实践、农业结构调整，以及合理规范管理土壤资源提供了科学依据。

[关键词]水稻;GIS;适宜性评价;兴义市

中图分类号：S511文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

土地适宜性评价是在相同生产管理手段下评定某种特定作物种植的适宜性，适宜性则表示某一土地单元及其利用种植关系间的度量[1-2]。水稻经过上千年的不断选育，已经成为我国乃至全球人类主要的粮食之一，其种植情况直接影响人类食物的供应情况，对维护社会和平起着至关重要的作用[3]。水稻是兴义市的主要粮食作物，兴义市种植的主要水稻品种有冈优906、特优航1号、金香优82、冈优22、冈优527[4]。

目前我国许多学者开展了单一用途的土地适宜性评价，如水稻、玉米、小麦、板栗和大蒜等。但这些研究对于掌握全国耕地的单一用途土地适宜性评价来说是杯水车薪，还需开展大量不同区域、不同耕地用途的土地适宜性评价[5-11]。本文应用GIS与数学模型集成技术，评价得出兴义市水稻种植用地的适宜等级、数量及其空间分布，为兴义市农业结构调整及合理规范管理土壤资源提供了科学依据。

1 研究区概况

兴义市位于贵州省的西南部，具有日照较长、雨量充沛等气候特点。全市耕地土壤的質地类型主要为壤土、黏土、黏壤土、砂土，耕地土壤类型以石灰土、黄壤、水稻土为主，粮食作物以水稻、玉米和小麦为主，经济作物主要有油菜、烤烟等。

2 资料收集与评价方法

根据兴义市水稻适宜性评价的需要，采集指标数据与图件数据，指标数据包括土壤化学计量学特征值、≥10℃积温、海拔等12个评价因子。以兴义市耕地中的水田为评价对象，参照联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）发布的《土地评价纲要》，首先生成适宜评价单元并建立属性数据库，再结合综合评价模型即可得到适宜性评价结果[12]。

3 适宜性评价

3.1 适宜性评价隶属函数

采用特尔斐法建立评价因子指标体系，隶属函数及参数结果见表1。

采用层次分析法确定各评价指标的权重，指标权重值计算结果见表2。

3.2 水稻适宜性模糊综合评价

利用累加模型计算水稻适宜性指数。

式中：RAI（Rice Adapt Index）为水稻适宜性指数;Fi为第i个评价指标分值;Ci为第i个因素的组合权重。本文根据平均值确定水稻的适宜性，参照标准为：RAI>60，高度适宜等级;50

4 结果与讨论

4.1 面积统计

利用ArcGIS软件，统计得到水稻各适宜性等级面积，结果见表3。

4.2 空间分布分析

高度适宜等级水田主要分布在马岭镇中南部、桔山街道西北部和东南部，以及郑屯镇的北部边缘;适宜等级水田主要分布在兴义市的中部和北部，包括桔山街道、下五屯街道、万屯镇—鲁屯镇—郑屯镇一带;勉强适宜等级水田主要分布在清水河镇的西北部、乌沙镇以及白碗窑镇;不适宜等级水田分布比较零星。具体分布见图1。

4.3 限制性影响因子分析

4.3.1 高度适宜

高度适宜等级的水田剖面发育完善，土层深厚。化学计量值（速效钾、有效磷、有机质）丰富，土壤质地松软，灌排能力强，有效积温高，所处海拔相对较低，基本无限制性因子。

4.3.2 适宜

与高度适宜等级的水田相比，适宜等级的水田受有效土层单因子的限制。高度适宜水田的有效土层最低为60cm、最高为100cm、平均厚度为76.45cm，水田土层大于80cm的水田面积为314.74hm2，占高度适宜水田面积的18.70%。而适宜水田的有效土层最低为40cm、最高为100cm、平均厚度为70.97cm，水田土层大于80cm的水田面积为321.88hm2，占适宜水田面积的3.0%。

4.3.3 勉强适宜

勉强适宜等级水田与适宜等级水田相比，水稻种植的主要限制性因子是灌溉能力和排水能力。勉强适宜等级水田面积为4 000.62hm2，全部的灌溉能力均为可以发展灌溉。但是，目前农田基础设施发展还不完善，其中还有1 135.38hm2属于望天田，只有靠降水才能满足灌溉，干旱季节缺水严重会影响水稻的生长。排水能力处于弱或较弱的水田面积为2 027.95hm2，占勉强适宜等级水田的50.69%，在丰雨季节可能会导致土壤滞水，影响土壤的氧化还原反应。

4.3.4 不适宜

不适宜等级水田的限制性因子比较多，主要是海拔、灌溉能力和质地构型。勉强适宜等级水田海拔在1 300m以上的水田面积为2 825.29hm2，占勉强适宜等级水田面积的70.62%，而不适宜等级水田全部分布在海拔1 300m以上。不适宜等级水田的灌溉能力非常差，全部为可以发展灌溉，目前没有灌溉能力。不适宜等级水田的土壤质地全为砂土，该类型土壤保水性弱，水气容易扩散，易干不易涝，不能满足水稻生长的需求。砂质土壤养分比较容易流失，保肥性能差，易造成水稻后期脱肥，发生早衰。土壤黏粒和有机质比较少，不能黏结形成团聚体，秧苗不易着床，即使能够着床，也由于土粒沉实，稻苗发棵难、分蘖少。

5 结 论

本文运用GIS和数学模型技术手段，以兴义市的耕地为研究对象，在农业地质调查的基础上选择包括土体构型和理化性质、立地条件的12个评价因子，对水稻进行了适宜性评价。

（1）高度适宜等级水田主要分布在马岭镇中南部、桔山街道西北部和东南部，以及郑屯镇的北部边缘。这些区域土壤剖面发育完善，土层较厚;地形多为平坝地和沟谷地，地势平坦;化学计量（速效钾、有效磷、有机质）含量丰富，土壤质地松软，通透性高，土壤灌溉能力强，具备水稻生长的良好条件。因此，对这部分高产稳产田要加强培肥管理，精耕细作，使耕地质量不变或提高。

（2）适宜等级水田主要分布在兴义市的中部和北部，包括桔山街道、下五屯街道，以及万屯镇—鲁屯镇—郑屯镇一带。勉强适宜等级水田主要分布在清水河镇的西北部、乌沙镇以及白碗窑镇。这些区域地势相对平坦，水田多集中在平坝地、沟谷地和丘陵低山的缓坡地上，土壤养分状况基本满足水稻生长，灌溉能力多为可灌。因此，对这部分耕地需要增加资金、物质和技术投入，克服土地限制因素，加强对中低产田的改良和改造，如通過沙掺壤改善土壤质地，运用客土方法提高土层厚度，增施有机肥、种植绿肥以提高土壤肥力等。实施土地开发整理工程，因地制宜地建设局部平整的小块平地或者坡式梯田，修建沟渠、蓄水池，保证水田的灌排能力，加强以农田水利为中心的农田基本建设，改善生产条件，提高耕地地力。

（3）不适宜等级水田分布比较零星，这些区域海拔较高，土壤粘重，基本无灌溉条件，不适合水稻生长。对这部分因为海拔较高及其他限制因素而成为不适宜等级的耕地，应该因地制宜地种植其他粮食或经济作物，如花生、马铃薯。对部分坡度大的耕地实施退耕还林，积极造林和营林，发展速生丰产用材林和经济林，既增加经济效益，又能够防止水土流失，有利于保护生态环境。

参考文献

[1]荆新全.基于GIS的土地适宜性评价及其应用研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2011.

[2]罗奇云.三江平原水田适宜性评价[D].哈尔滨：东北农业大学，2016.

[3]周正平，占小登，沈希宏，等.我国水稻育种发展现状、展望及对策[J].中国稻米，2019，25（5）：1-4.

[4]陶谋立，冯育毅.贵州统计年鉴[M].北京：中国统计出版社， 2008.

[5]成宾宾.宣汉县水稻适宜性评价[D].重庆：西南大学，2010.

[6]韩慧杰，夏学齐，吴海东，等.基于GIS和土地质量地球化学数据的水稻种植适宜性评价——以安徽省青阳县为例[J].中国生态农业学报（中英文），2019，27（4）：591-600.

[7]董博，江晶，郭天文，等.镇原县玉米生态适宜性评价及种植区划[J].土壤通报，2013，44（3）：526-531.

[8]袁媛，瑚波，雷蕾，等.GIS支持下的商南县小麦生态适宜性评价及种植区划[J].中国农学通报，2017，33（21）：7-14.

[9]李玲，张少凯，张欢欢，等.基于农用地分等和地球化学调查的开封市大蒜适宜性评价及种植区划[J].资源科学，2015， 37（2）：370-378.

[10]刘聪.安仁县水稻及油菜耕地土壤适宜性评价研究[D].长沙：湖南农业大学，2013.

[11]亓雪龙，孙山，沈广宁，等.基于模糊综合评判法的山东省板栗生态适宜性评价[J].果树学报，2013，30（5）：808-812+905.

[12]李莉婕，童倩倩，孙长青，等.GIS支持下的贵州省赫章县耕地地力评价[J].湖北农业科学，2013，52（4）：798-802+806.