邱燕 張杰 陳偉良 黃文靜

（菏澤市牡丹區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 山東省菏澤市 274000）

耕地質(zhì)量建設(shè)與管理關(guān)系到國家糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全以及農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。耕地占補平衡作為保護耕地的一項基本制度在我國耕地管理中發(fā)揮了重要作用，有效遏制了耕地面積的減少，對于堅守18 億畝耕地紅線，確保國家糧食安全，具有重要意義?！锻恋毓芾矸ā分幸?guī)定，補充與被占用耕地數(shù)量和質(zhì)量要相當(dāng)。在實際工作中，對于補充耕地的質(zhì)量等級評價評價因子較多，計算比較繁雜，影響了補充耕地的質(zhì)量等級評價進度。為了減少評價人員的工作強度，加快評價的進度，我們根據(jù)《第三次全國國土調(diào)查耕地質(zhì)量等級調(diào)查評價工作方案》（國土調(diào)查辦發(fā)[2018]19號）和《農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于做好耕地質(zhì)量等級調(diào)查評價工作通知》（農(nóng)辦農(nóng)[2017]18 號）的要求，依據(jù)《耕地質(zhì)量等級》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T33469-2016）、《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》（2019 年），我們開發(fā)了這套針對黃淮平原農(nóng)業(yè)區(qū)的地力評價系統(tǒng)。下面以牡丹區(qū)為例，將這一系統(tǒng)的應(yīng)用說明如下，以期更好地改進。

1 坐標(biāo)系的確定

確定評價所需工作空間的坐標(biāo)系統(tǒng)為：CGCS2000 坐標(biāo)系。

2 評價指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》確定評價指標(biāo)的權(quán)重（見表1）。

表1： 評價指標(biāo)權(quán)重

3 等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《耕地質(zhì)量等級》國家標(biāo)準(zhǔn)和《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》，結(jié)合黃淮平原農(nóng)業(yè)區(qū)耕地質(zhì)量實際情況，確定黃淮平原農(nóng)業(yè)區(qū)耕地質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。

表2： 黃淮平原農(nóng)業(yè)區(qū)耕地質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

4 使用工具

4.1 主要硬件

數(shù)據(jù)處理服務(wù)器（HUAWEI 2288H V5 2U12）3 臺、筆記本電腦（ThinkPad）6 臺、涉密處理臺式機（THTF S8500）3 臺。

4.2 使用軟件

縣域耕地資源信息管理系統(tǒng)（V4.4.4）2 套、ARCGIS（V10.2）3 套、MapGIS（6.7）2 套、MapGIS（9.1）1 套。

5 數(shù)據(jù)收集

根據(jù)《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》，結(jié)合《全國耕地資源管理信息系統(tǒng)》，確定評價需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容及來源。主要包括圖件和數(shù)據(jù)兩類，其中圖件包括土壤圖、地貌類型圖、行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、灌溉分區(qū)圖、排水分區(qū)圖、表層質(zhì)地圖、剖面構(gòu)型圖、耕地鹽漬化圖等，數(shù)據(jù)表為耕地質(zhì)量調(diào)查點基本情況和化驗結(jié)果數(shù)據(jù)表、行政區(qū)劃代碼表、行政區(qū)劃基本情況數(shù)據(jù)表和土壤類型代碼表。

表4： 數(shù)值型指標(biāo)隸屬函數(shù)

5.1 矢量數(shù)據(jù)

從自然資源和規(guī)劃部門獲取第三次國土調(diào)查的土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖；土壤圖、地貌圖、表層質(zhì)地圖、剖面構(gòu)型圖、耕地鹽漬化圖為第二次土壤普查成果。

5.2 參評數(shù)據(jù)收集整理

參與評價的耕地質(zhì)量等級調(diào)查采樣與檢測數(shù)據(jù)表格中包含以下內(nèi)容項：縣內(nèi)編號、統(tǒng)一編號、省名稱、市名稱、縣名稱、鄉(xiāng)名稱、村名稱、經(jīng)度、緯度、土類、土種、土屬、成土母質(zhì)、地貌類型、地形部位、有效土層厚、耕層厚度、耕層質(zhì)地、土壤容人次重、生物多樣性、農(nóng)田林網(wǎng)化程度、清潔程度、土壤PH、鹽漬化程度、地下水埋深、障礙因素、障礙層類型、灌溉能力、灌溉方式、水源類型、排水能力、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳、有效硼、有效鉬、有效硫、有效硅等。

5.3 灌排分區(qū)圖

根據(jù)水源類型、位置、灌溉方式、灌水量，綜合判斷灌溉用水量在多年灌溉中能夠得到滿足的程度，灌溉能力分為充分滿足、滿足、基本滿足和不滿足4 個級別。根據(jù)耕地的排水方式、排水設(shè)施現(xiàn)狀等，綜合判斷農(nóng)田保證作物正常生長，及時排除地表積水，有效控制和降低地下水位的能力，排水能力分為充分滿足、滿足、基本滿足和不滿足4 個級別。

5.4 數(shù)據(jù)檢查及標(biāo)準(zhǔn)化處理、修正

對收集整理的矢量圖件及數(shù)據(jù)表格進行檢查，對照評價體系和評價步驟及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行檢查、處理、修正。所有矢量圖需為CGCS2000 坐標(biāo)系，非此坐標(biāo)系的需要進行坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的圖層參照符合標(biāo)準(zhǔn)的行政區(qū)劃圖進行誤差修正。所有矢量圖數(shù)據(jù)字段參照《縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)》的空間檢測標(biāo)準(zhǔn)進行對照檢查，對缺失的數(shù)據(jù)項進行補正。耕地質(zhì)量等級調(diào)查采樣與檢測數(shù)據(jù)表參照評價指標(biāo)體系和評價步驟要求進行數(shù)據(jù)項及數(shù)據(jù)內(nèi)容的檢查。對缺失的數(shù)據(jù)項進行補正；對與評價指標(biāo)中要求的項目內(nèi)容不同的進行修改使符合評價要求；對數(shù)據(jù)表中的各項數(shù)據(jù)進行異常數(shù)值篩選，并對篩選出的異常數(shù)值進行檢查修正。

6 評價步驟

在各評價數(shù)據(jù)收集整理完成后，進入耕地質(zhì)量等級評價階段，評價的主要步驟按先后順序分別為：建立工作空間、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、生成農(nóng)用地地塊圖、生成點位圖、生成評價單元、建立評價模型、進行耕地質(zhì)量等級評價。

6.1 建立工作空間

新建評價單元工作空間，設(shè)置省市名稱、地市區(qū)域、空間名稱、單位名稱，坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置CGCS2000，空間路徑設(shè)置為工作空間文件夾存儲的位置。

6.2 導(dǎo)入數(shù)據(jù)

導(dǎo)入矢量數(shù)據(jù)（行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖、地貌圖、灌溉分區(qū)圖、排水分區(qū)圖、表層質(zhì)地圖、剖面構(gòu)型圖、耕地鹽漬化圖等）和各類原始數(shù)據(jù)庫表格（行政區(qū)劃代碼表、土壤類型代碼表、耕地質(zhì)量調(diào)查點基本情況及化驗結(jié)果數(shù)據(jù)表及行政區(qū)基本情況數(shù)據(jù)表）。

6.3 生成農(nóng)用地地塊圖

在土地利用現(xiàn)狀圖上按土地利用方式篩選出水田、水澆地與旱地并導(dǎo)出為農(nóng)用地地塊圖。

6.4 生成點位圖

根據(jù)調(diào)查與化驗數(shù)據(jù)表中的經(jīng)度和緯度生成矢量的耕地質(zhì)量調(diào)查點點位圖。

6.5 生成評價單元

在系統(tǒng)中將耕地地塊圖、土壤圖、地貌圖、行政區(qū)劃圖、點位圖添加進圖集進行生成評價單元圖的操作。

（1）疊加求交，即對{耕地地塊圖}、{土壤圖}和{行政區(qū)劃圖}進行疊加求交生成{管理單元圖}。

（2）空間插值，即對耕地質(zhì)量調(diào)查點位圖中的土壤養(yǎng)分指標(biāo)數(shù)據(jù)通過空間插值的方法提取到管理單元圖中。

（3）以點代面，即對耕地質(zhì)量調(diào)查點位圖中的耕層厚度、有效土層厚、生物多樣性、農(nóng)田林網(wǎng)化、障礙因素、清潔程度等與空間相關(guān)性不強的指標(biāo)數(shù)據(jù)通過以點代面操作將值提取到管理單元圖中。

（4）屬性提取，即將各矢量圖中的地貌類型、地形部位、耕層質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型、鹽漬化程度、灌溉能力及排水能力等通過屬性提取的方式賦值給管理單元圖。

通過以上操作最終生成耕地資源管理單元圖。

6.6 建立評價模型

如表3 所示，共建立兩種模型，第一種是層次分析模型，層次分析模型的構(gòu)建步驟為：

表3： 層次分析模型構(gòu)建矩陣

a.建立層次結(jié)構(gòu)模型；

b.構(gòu)造判斷矩陣；

c.層次單排序及其一致性檢驗；

d.層次總排序；

e.層次總排序一致性檢驗。

第二種是隸屬函數(shù)模型，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的理論，我們將選定的評價指標(biāo)與耕地生產(chǎn)能力的關(guān)系分為戒上型、戒下型以及概念型3 種類型的隸屬函數(shù)。

（1）戒上型函數(shù)模型:評價因子數(shù)值越大，耕地質(zhì)量水平越高，到了某一臨界值后，對耕地質(zhì)量的正貢獻效果趨于恒定（如圖1）。

圖1： 戒上型函數(shù)模型

（2）戒下型函數(shù)模型:評價因子數(shù)值越大，耕地質(zhì)量水平越低，到了某一臨界值后，對耕地質(zhì)量的負(fù)貢獻效果趨于恒定（如圖2）。

圖2： 戒下型函數(shù)模型

（3）概念型指標(biāo):這類指標(biāo)其性狀是定性的、非數(shù)值型的，與耕地質(zhì)量之間是一種非線性的關(guān)系，如地形部位、質(zhì)地構(gòu)型、耕層質(zhì)地等。這類因子不需要建立隸屬函數(shù)模型（見表5）。

表5： 概念型指標(biāo)隸屬度

6.7 質(zhì)量等級評價

在已生成的耕地資源管理單元圖上進行等級評價工作，通過菜單〖評價〗-〖耕地質(zhì)量評價（自定義）〗啟動評價（如圖3）。

圖3： 耕地質(zhì)量評價

選擇評價單元圖層，選擇層次分析模型和隸屬函數(shù)模型點擊確定進行對評價單元評分。在等級劃分界面讀取已設(shè)置好的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)重新設(shè)置各等級范圍，并設(shè)置各等級顯示樣式。點擊確定后將評價結(jié)果存入結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。

7 評價結(jié)果

通過評價，得到評價單元的綜合指數(shù)，按照耕地質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)確定評價單元的耕地質(zhì)量等級。