唐雪香+王桂保+刘轩

摘要： 以河南省新郑市红枣的核心主产区孟庄镇为研究区域，利用GIS技术和空间插值方法，建立土壤适宜性评价模型，并将评价结果与空间模拟数据进行叠置分析，对耕地种植枣树适宜性进行评价。结果表明：孟庄镇耕地种植枣树适宜性综合指数最大值为87，最小值为38。综合考虑坡度、地貌类型等限制性因素，将孟庄镇耕地适宜种植枣树地区依次划分为最适宜、较适宜、次适宜。将适宜性评价结果与土壤pH值、硝态氮、可溶性总氮含量空间模拟数据进行多图层叠置分析，孟庄镇灰枣、鸡心枣、冬枣种植适宜区面积分别为2 323 78、1 785 42、2 233 99 hm2，分别占耕地总面积比例为36 63%、28 15%、35 22%。

关键词： 土地适宜性评价；空间插值；种植适宜区；枣树

中图分类号：S665 104 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）08-0179-03

土地适宜性评价指对特定区域一定土地相对于某种利用方式，评估其利用适宜程度高低的特性。它是确定最适宜的土地利用方式、充分发挥土地生产潜力以及科学编制土地利用规划的基本依据 [1]。河南省新郑市是“中国红枣之乡”，新郑大枣以其皮薄、肉厚、核小、味甜倍受人们青睐，成为枣类中的佼佼者。近年来，新郑市充分挖掘红枣的经济价值、文化价值，制定了符合地区实际的政策、发展规划，形成了育种、种植、加工、销售、生态旅游为一体的完整产业链。孟庄镇是新郑大枣的主要种植区域，是原生态枣树种植区，因此，探讨该镇种植枣树的土地适宜性，有利于充分利用土地资源、开发土地潜力、实现枣树增产高产、优化枣树种植总体布局。近年来，GIS技术 [2]、RS技术 [3]在土地评价中得到广泛应用，许多学者对耕地适宜性评价进行了研究，取得了一定的研究成果。杨奇勇等以山东省禹城市为例，采用灰色关联分析法与Delphi法结合筛选参评因素，建立土壤适宜性综合评价模型，进行了盐渍土改良区耕地土壤适宜性评价研究 [4]。杨洋等基于GIS空间分析技术，综合考虑普洱茶树的自然立地条件与大规模种植的便利条件，建立种植栽培型普洱茶树用地适宜性评价模型，划分适宜性等级，分析统计适宜地区的土地数量和空间分布规律 [5]。王江思等基于GIS空间分析技术，运用SPSS软件进行主成分分析，依据因子的贡献率调整BP神经网络初始权值，建立评价模型，对中原城市群的农用地适宜性评价方法进行研究 [6]。但是多数学者在综合评价指标的筛选方面不够重视。由于影响耕地适宜性的指标很多，评价指标对耕地适宜性的影响程度也不同，因此，在选择评价指标时，应该根据地区实际，选择具有代表性的评价指标，从而使耕地适宜性更具实际意义。本研究结合耕地地力调查结果，以孟庄镇为研究区域，利用ArcGIS等相关软件，对耕地种植枣树适宜性进行评价，将适宜性评价结果与插值分析进行叠置分析，旨在为孟庄镇枣树种植的总体布局与区域划分提供参考。

1 材料与方法

1 1 研究区概况

孟庄镇位于新郑市东北部，东临郑州市新郑综合保税区，北靠郑州市区，西接龙湖宜居教育城，是新郑市加快城市化进程的重点镇。全镇总面积76 km2，耕地总面积6 343 2 hm2，辖23个行政村，35个自然村，总人口3 3万。孟庄镇是新郑红枣的核心主产区，红枣主要品种为灰枣、鸡心枣、冬枣，是著名的“优质大枣基地”和“红枣之乡”，枣林面积2 800 hm2，年产大枣15 000 t。

1 2 数据来源

1 2 1 图件与空间数据 采用2012年新郑市测土配方施肥项目耕地调查获得的地形数据、基本耕种情况、城镇中心、道路数据等资料以及2012年年底新郑市土地利用变更调查数据、土壤图、DEM高程图。

1 2 2 方法 选择孟庄镇不同村的10块不同类型枣树地，每20 cm为1个层次，采集0～100 cm土层土壤样品，每个点共5个层次。将采集样品在实验室进行化验，测定土壤有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、pH值、可溶性总氮含量、硝态氮含量。采用Excel软件分析数据。

2 结果与分析

本研究以新郑市耕地地力调查项目为基础，应用GIS技术，对新郑市土地利用变更调查数据、土壤图进行数字化，从中提取有效数据。结合耕地地力调查项目实地农田采样点的养分值以及相关的地图资料，进行空间内插，得到土壤有机质等养分分布栅格图。将养分分布栅格图与新郑市DEM高程数据相叠加，取得高程、坡度等数据。最后确定评价单元，建立评价体系，对种植枣树土地进行耕地种植适宜性评价，探明耕地种植枣树适宜性与各影响因素之间的关系。

2 1 评价单元确定

耕地适宜性评价单元是对耕地质量影响较大的要素构成的空间实体，是土地评价的最基本单位 [7-8]。确定评价单元是否合理，决定了工作量大小并直接影响评价结果质量 [9]。综合考虑各影响因素数据间的统一性、研究区域面积大小，本研究利用ArcGIS 10 2软件的Intersect功能，将土地利用变更调查数据和土壤图进行叠加，提取空间属性为耕地的地块作为评价单元，共生成2 704个评价单元。

2 2 评价指标体系构建

由于研究区域为乡镇范围，气候要素大致相同，因此，本研究根据新郑市枣树种植实际情况，在充分利用现有资料的基础上，综合考虑对枣树生长栽培具有长期且直接影响的主要因素，确定了立地条件、土壤性质、土壤养分、土壤管理4个方面共10个评价指标，从而揭示其潜在生产力水平。在土壤性质指标选取方面，选用土壤pH值、可溶性总氮含量、硝态氮含量3项指标。

2 3 评价指标权重计算

目前，关于适宜性评价指标确定权重的方法较多，如回归分析法、层次分析法、Delphi法、关联度分析法、模糊综合评判法等 [10-12]。本研究针对孟庄镇枣树种植条件，采用专家打分法、层次分析法结合求取各指标因子的权重，依据所选取的10个评价指标间的相互关系，通过建立层次结构，构造判断矩阵、层次单排序、层次总排序及其一致性检验，得到评价指标的组合权重（表1）。

由表1可见，组合权重值最高的是坡度，其次是地貌、灌溉能力、土壤pH值、有机质含量、硝态氮含量。这6项的组合权重和占组合总权重的84 85%。其他评价指标的组合权重较低。

2 4 评价模型

评价模型是否科学合理，对于整个评价结果的可靠性、准确性有较大影响 [13]。结合孟庄镇实际情况，选择加权指数和模型作为评价分析模型。加权指数和法评价的实质是将评价单元各指标权重值累加求和的过程，依据求得的评价单元总分值进行适宜性等级划分 [14-15]。

N=∑[DD（]m[]i=1[DD）]wiEij。[JZ）]

式中：N为评价单元最终的指数和；Eij为第i个因素中第j个等级的评分值；wi为第i项评价指标权重；m为评价指标的数量。

将10个评价指标量化分级赋权值后的图层叠加，对各因子权重进行累加求和，最终求得各评价单元的总分值。在该模型基础上，采用等差序列法确定各适宜性等级的临界值，并依据临界值对评价单元进行分级评价。采用等差序列法划分耕地种植枣树适宜性等级临界值，具体方法如下：

首先，确定各评价区间的平均值：

计算结果显示，孟庄镇耕地种植枣树适宜性综合指数最大值为87，最小值为38。综合考虑限制性因素如坡度、地貌类型等，将种植适宜性划分为3级，分别是最适宜、较适宜、次适宜。灰枣、鸡心枣是新郑枣区的主栽品种，其中灰枣适合大面积种植，故将其定为最适宜；鸡心枣则为较适宜；冬枣是引进品种，适应性强，因此将其划分为次适宜。

2 5 空间插值分析

土壤pH值、硝态氮含量、可溶性总氮含量对大枣品质影响较大。其中，土壤pH值对灰枣生长影响较大，硝态氮含量、可溶性总氮含量分别对鸡心枣、冬枣生长影响较大。因此，首先将土壤类型图与采样点分布图叠置，计算落在同一土壤类型斑块内各采样点的土壤pH值、硝态氮含量平均值、可溶性总氮含量平均值，生成1 km×1 km栅格数据。分别对土壤pH值、硝态氮含量、可溶性总氮含量进行cokriging插值分析，得到1 km×1 km分辨率的土壤pH值、硝态氮含量、可溶性总氮含量空间模拟数据。

3 评价结果与分区

将耕地种植枣树适宜性评价结果与土壤pH值、硝态氮含量、可溶性总氮含量空间模拟数据进行多图层叠置分析，得到孟庄镇耕地种植枣树品种分区图（图1）。对图1中各分区面积进行统计，结果表明，孟庄镇灰枣、鸡心枣、冬枣适宜种植面积分别为2 323 78、1 785 42 、2 233 99 hm2，占耕地总面积比例分别为36 63%、28 15%、35 22%（表2）。

由图1可以看出，孟庄镇适宜种植灰枣的耕地集中分布在镇西南部区域，适宜种植鸡心枣的耕地区域主要分布在西北部，适宜种植冬枣主要集中分布在镇东部。总体来看，所采用的分区方法较为合理，符合研究区域实际。

3 1 灰枣适宜种植区

孟庄镇种植灰枣适宜区耕地面积为2 323 78 hm2，主要分布在镇西北部地区的城后马村、常口村、唐河村等8个村。该区域为冲积平原，地势平坦，土层厚达80 cm以上，土壤疏松，浇灌、排水条件良好，土质为沙壤土、黏壤土，土壤pH值为8 1左右，有机质含量大于1%。

3 2 鸡心枣适宜种植区

该区域面积为1 785 42 hm2，主要分布在镇东部中刘村、谷庄村、寺后张村等10个村。该区域与灰枣适宜种植区地形相似，土层厚76 cm左右，土壤比较肥沃，土质多为壤土、黏壤土，土壤pH值略低于灰枣种植区，硝态氮含量最高，有机质含量0 9%左右，较为适宜种植鸡心枣。

3 3 冬枣适宜种植区

冬枣适宜种植区面积为2 233 99 hm2，主要分布在镇西南栗园史村、洪府村、曹庄村等9个村。该区域为山坡、丘陵地带，地势略高，壤土、沙壤土占大部分，土层厚72 cm以上。土壤疏松，浇灌、排水条件好，土壤pH值接近鸡心枣适宜种植区，可溶性总氮含量最高，有机质含量0 8%左右，适宜种植冬枣。

4 结论

本研究利用GIS技术和空间插值方法，结合枣树种植的实际需要，综合考虑影响其生长的自然立地条件、土壤性质、土壤养分、土壤管理等，建立土壤适宜性评价模型，对新郑市孟庄镇耕地种植枣树进行适宜性评价，并将适宜性评价结果与空间模拟数据进行多图层叠置分析，划分孟庄镇耕地种植枣树品种适宜性分区。结果表明，孟庄镇耕地种植枣树适宜性综合指数最大值为87，最小值为38。综合考虑坡度、地貌类型等限制性因素，将孟庄镇耕地适宜种植枣树地区依次划分为最适宜、较适宜、次适宜。将适宜性评价结果与土壤pH值，硝态氮、可溶性总氮含量空间模拟数据进行多图层叠置分析，孟庄镇灰枣、鸡心枣、冬枣种植适宜区面积分别为2 323 78、1 785 42、2 233 99 hm2，分别占耕地总面积比例为36 63%、28 15%、35 22%。孟庄镇适宜种植灰枣的耕地集中分布在镇西北部区域，适宜种植鸡心枣的耕地区域主要分布在镇东部，适宜种植冬枣主要集中分布在镇西南部。总体来看，所采用的分区方法较为合理，符合研究区域实际。

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