基于GIS的西藏青稞生态适宜性评价因子体系构建

张涪平， 周炼清， 喻 武

(1.西藏大学农牧学院，西藏林芝 860000;2.浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所，浙江杭州 310086)



基于GIS的西藏青稞生态适宜性评价因子体系构建

张涪平1， 周炼清2， 喻 武1

(1.西藏大学农牧学院，西藏林芝 860000;2.浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所，浙江杭州 310086)

摘要分析了西藏青稞生态适宜性限制因子，阐述了基于GIS进行青稞适宜性评价因子体系的建立，并确定权重。结果表明：层次分析法能较好地确定各因子的权重；建立的评价因子能较好地评价西藏青稞的生态适宜性。

关键词西藏青稞；生态适宜性；评价因子体系；GIS

青稞(HordeumvulgareL. var. nudum Hook.f)属普通大麦种(HordeumvulgoreL)中的裸粒类群，是青藏高原特殊地理生态条件下特有的主要农作物。西藏青稞主要分布在海拔1 900～4 200 m的河谷地区，是西藏第一大粮食作物[1]。据2010年《西藏统计年鉴》，截至2009年，西藏年产青稞59.52万t，而同年总人口290.03万，约有5.73万t的缺口,再加上食品、饲料等工业需求，西藏青稞供给缺口较大。随着生活水平的提高，人们对食品保健功能需要增强，西藏周边省份对高品质西藏青稞的需求进一步加大[1-2]。

通过提高单产和扩大种植面积可以提高青稞产量，但依据现有科研水平和种植水平，这个单产有限度。因而，尽可能地扩大青稞栽种面积来提高总产量在目前是行之有效的方法[3]。这就需要在国家有关西藏的宏观政策框架下，坚持保护西藏生态环境，遵循西藏农牧业发展自然规律，深入、广泛调查适合青稞栽种的后备资源用地。目前，“3S”技术在野生动植物生境现状分析和变化研究[4-5]、耕地后备资源调查[6]、植物生境适应性[7-9]、种植区划[10-11]、生境特征研究[12]等方面都有深入研究和应用。笔者运用GIS、遥感等3S技术，以西藏拉萨、山南、日喀则3个青稞主要产区为研究区，对西藏青稞生态适宜性评价因子体系进行了初步研究，以期为寻找适合青稞绿色无公害生产区域及扩大青稞种植面积提供科学依据。

1研究区域

以西藏拉萨、山南、日喀则3个青稞产区为研究区。

2研究数据

2.1遥感影像影像资料包括2012年覆盖研究区Landsat8 ETM+的多光谱及全色影像数据，其中多光谱影像的分辨率为30 m，全色影像的分辨率为15 m。在ENVI遥感图像处理软件中对原始图像进行几何纠正、重采样等预处理后，应用乘积法(Multiplicative)将全色和多光谱图像融合成为分辨率15 m的影像，作为该项目的基础影像资料。

2.290 m分辨率数字高程模型(DEM)及其次生数据该项目采用90 m分辨率数字高程模型(DEM)数据作为研究区域高程的基础数据，计算出坡度、坡向等派生的地形参数，并以此为基础确定具体的调查范围。覆盖3个研究区共9幅。

2.3其他资料收集了覆盖3个研究区的行政边界图(DLG，1∶100万)，土壤图(1∶25万)，部分覆盖的土地利用现状图(1∶10万)，局部地区的地形图资料(1∶10万)，70份土壤样品分析数据，1978～2007年17个气象站点气象统计资料，统计年鉴、综合农业生产统计资料等，作为辅助数据和资料。

3评价因子的选取

青稞种植用地后备资源的开发利用受诸多因素的影响，这些因素包括自然属性方面和社会属性方面(图1)。

图1　青稞种植生态适宜性评价因子Fig. 1　Ecological suitability evaluation factor of hulless barley planting

3.1高程气温和日照随着高度的增高而不同，高程条件限制了作物的生长。3.2坡度坡度因子是青稞种植用地后备资源开发的重要限制性因素，根据国家有关规定，25°以上坡地不适合开发(表1)。

表1　坡度分类统计表

3.3坡向坡向因子决定了作物的日照时间和采光，在一定程度上影响开发方向。

3.4年均气温温度是否适宜，直接决定青稞能否正常生长。年均温度是重要的衡量指标之一。

3.5年降水量水分是青稞生长的必需条件，降水量直接决定青稞是否能正常生长。

3.6≥0 ℃积温≥0 ℃积温决定了青稞的正常生育期、生长期及正常的产量。

3.7区位主要是优先开发离城镇距离较近的区域，尽量不开发地质条件差、生态保护、旅游景点、水源涵养等区域。

3.8图斑面积从经济利益的角度出发，面积越大，开发成本相对较小，而且利于规模化和立体式农业发展。

4评价指标体系建立原则

4.1系统性原则指标体系必须能够反映青稞种植用地后备资源开发评价内容的各个方面。

4.2动态性原则指标体系应反映青稞种植用地后备资源的发展趋势和空间分布特点。

4.3科学性原则指标的物理意义明确，测定方法标准，统计计算方法规范。

4.4可操作性原则要考虑到指标的量化及数据采集难易程度和可靠性,尽量利用现有统计资料的规范标准。

4.5区域性原则指标体系应能反映区域社会经济发展的阶段性和特点。

5青稞种植生态适宜性评价模型

5.1评价因子权重的确定选取层次分析法(Analytical Hierarchy Process,AHP)确定各因子的权重,进行青稞种植适宜性评价。采用专家征询法，共发放征询表30份，征询对象包括土壤学、资源与环境科学、土地管理和规划领域的专家、学者，共回收问卷30份，回收率为100%。通过问卷处理得出9分制判断矩阵(表2)。

表2　各评价因子判断矩阵

得到判断矩阵后利用和积法，将每一列元素进行归一化处理，其元素的一般项为：

bij=bij/∑bij

(i,j=1,2,3，…,n)

然后将每一列进行归一化处理后的判断矩阵按行相加为：

得其向量Wi{0.100 859，0.126 288，0.053 745，0.333 096, 0.149 011 1，0.189 793，0.027 012，0.020 195}

对向量W=(W1，W2，…，Wn)t进行归一化处理：

计算判断矩阵最大特征根λmax：

根据以上条件得出判断矩阵一致性指标CI(Consistency Index)：CI=0.045 575。

对于多阶判断矩阵，引入平均一致性随机指标RI(Random Index)，判断矩阵一致性指标CI，与同阶平均一致性随机指标RI之比称为随机一致性比率CR(Consistency Ratio)：

CR=CI/RI

当CR<0.10时，认为判断矩阵具有可以接受的一致性；反之，则需要调整和修正判断矩阵，使其满足CR<0.10,从而具有满意的一致性，该判断矩阵的CR= 0.032 322,具有满意的一致性。

5.2各参评因素分值的确定以不同评价单元和参评因素的实际状况值为基础，进行不同评价单元各参评因素的分值确定。在该评价中,采用了4、3、2、1的赋分办法，即适宜开发标准值区间赋“4”，允许开发标准值区间赋“3”，限制开发标准值区间赋“2”，禁止开发标准值区间赋“1”。评价因子分级标准见表3。

5.3综合指标值计算青稞种植生态适宜性评价的综合指标值采用指数和法计算，公式为:

表3　参评因子分级标准

式中,Pi为第i个评价单元的开发利用潜力评价的综合指标值；Wj为第j个参评因素的权重;Aij为第i个评价单元,第j个参评因素的分值；n为参评因素的总个数。

5.4青稞种植适宜性等次的界限值确定青稞种植用地后备资源开发利用潜力评价的界线值通过定点考察、典型调查、反复验证，经过多次讨论，将综合指标值界限确定为:适宜开发(Ⅰ)≥3.5；允许开发(Ⅱ)3.2～3.5；限制开发(Ⅲ)2.8～3.2；禁止开发(Ⅳ)<2.8。

6结语

初步确定了西藏青稞种植高程、坡度、坡向、年均气温、年降水量、≥0 ℃积温、区位及土地利用现状图图斑面积八大因子作为评价西藏青稞生态适宜性的评价因子，利用层次分析法确定了各因子的权重；初步确定了各参评因子的分级标准，为后续的研究奠定了基础。

参考文献

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基金项目西藏自治区科技厅地区自然科学基金项目。

作者简介张涪平(1962- )，男，重庆人，研究员，副教授，博士，从事农业生态与环境研究。

收稿日期2016-03-22

中图分类号S 181

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)13-119-03

Construction of Factor System of Ecological Suitability Evaluation of Hulless Barley in Tibet Based on GIS

ZHANG Fu-ping1，ZHOU Lian-qing2，YU Wu1

(1. College of Agricultural and Animal Husbandry，Tibet University，Nyingchi，Tibet 860000; 2. Institute of Agricultural Remote Sensing and Information Technology Application，Hangzhou，Zhejiang 310086)

AbstractWe analyzed the limiting factor for ecological suitability of hulless barley in Tibet，and elaborated the establishment and weight of factor system of ecological suitability evaluation of hulless barley in Tibet based on GIS. Results showed that ① Analytical Hierarchy Process(AHP) method was good to confirm the weights of all indexes;② the established index system could better evaluate the ecological suitability of hulless barley in Tibet.

Key wordsHulless barley in Tibet; Ecological suitability; Evaluation factor system; GIS