周 丹，何政偉,3，楊晏立

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059；2.成都理工大學(xué)數(shù)字國(guó)土與生態(tài)科學(xué)研究所，四川成都 610059；3.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

基于GIS的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

周 丹1,2，何政偉1,2,3，楊晏立1,2

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059；2.成都理工大學(xué)數(shù)字國(guó)土與生態(tài)科學(xué)研究所，四川成都 610059；3.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

以內(nèi)江市東興區(qū)雙橋鄉(xiāng)為研究區(qū)，建立該區(qū)土地質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用層次分析法和基于GIS的圖形疊置法對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，生成了土地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖，將內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量劃分為5個(gè)等級(jí)，其中質(zhì)量為優(yōu)和良好的土地面積總計(jì)699.45 km2，約占研究區(qū)總面積的72.87%；質(zhì)量中等的土地面積為184.43 km2，約占總面積的19.20%；質(zhì)量為差和較差的土地面積總計(jì)76.40 km2，約占研究區(qū)總面積的7.96%，結(jié)合其所處的地理位置及農(nóng)業(yè)耕作方式，表明內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量整體情況良好。

GIS；土地質(zhì)量評(píng)價(jià)；內(nèi)江市

土地是一個(gè)國(guó)家的重要物質(zhì)財(cái)富，是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本物質(zhì)條件，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土地污染對(duì)生態(tài)安全構(gòu)成威脅，直接影響土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累而最終危害人體健康[1-4]。近年來(lái)，土壤污染問(wèn)題在國(guó)際上越來(lái)越受到關(guān)注，并成為環(huán)境保護(hù)研究的熱點(diǎn)，美國(guó)、加拿大、西歐和俄羅斯等國(guó)家紛紛以環(huán)境污染和健康為主題，以及我國(guó)目前開(kāi)展的土地資源的污染源調(diào)查，都試圖通過(guò)對(duì)土壤污染狀況的研究，探討污染物的遷移、吸收和釋放機(jī)制，揭示其與人體健康的內(nèi)在聯(lián)系，從而制定環(huán)境監(jiān)控與治理的優(yōu)化方案[5-9]。本文在GIS技術(shù)支持下，通過(guò)選取區(qū)域土壤的地球化學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域土壤汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、砷（As）及銅（Cu）六種元素的分布狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，旨在為區(qū)域土地質(zhì)量狀況及農(nóng)產(chǎn)品綠色基地建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域概況

內(nèi)江市東興區(qū)雙橋鄉(xiāng)地處四川盆地中南部，居沱江中游，成渝鐵路和成渝高速公路中段，東靠重慶榮昌縣，西接資中縣，南與內(nèi)江市市中區(qū)隔江相望，北與資陽(yáng)市、安岳縣相鄰，全區(qū)幅員面積960.28 km2。地形地貌以中、淺丘為主，占幅員面積的83.15%。山形多為饅頭山，田土多為梯臺(tái)狀，地勢(shì)東北高，西南低，多數(shù)地帶海拔在350.00m～400.00m之間，相對(duì)高差20.00 m～80.00 m。巖石以沉積巖、頁(yè)巖為主，易風(fēng)化。土壤類型以紫色土、水稻土為主，各占幅員面積的52.53%和45.82%，土壤pH值多呈中性，少數(shù)呈酸性。屬中亞熱濕潤(rùn)氣候，一般年最高溫度37.60℃，最低溫度-1.20℃，年平均氣溫17.70℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 223.10 h，年降水量1 106.90mm。自然植被以松柏、麻竹、苦竹、花卉為主。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確立

土地質(zhì)量評(píng)價(jià)要求對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域的土地質(zhì)量進(jìn)行分等定級(jí)，而這種等級(jí)劃分是否準(zhǔn)確反映了土地質(zhì)量區(qū)域分異的客觀實(shí)際，在很大程度上取決于評(píng)價(jià)指標(biāo)選取是否科學(xué)、合理。本文選取區(qū)域土壤中汞、鎘、鉻、鉛、砷及銅6種元素225個(gè)采樣點(diǎn)的含量值（見(jiàn)表1）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，滿足評(píng)價(jià)指標(biāo)科學(xué)性與客觀性、整體性與主導(dǎo)性、可行性與操作性相結(jié)合的原則[8-10]。

2.2 計(jì)算方法

運(yùn)用GIS技術(shù)，制定各評(píng)價(jià)因子環(huán)境質(zhì)量圖（見(jiàn)圖1），將各評(píng)價(jià)因子環(huán)境質(zhì)量圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一量綱，通過(guò)圖形疊置法將標(biāo)準(zhǔn)化后的因子圖加權(quán)疊加得到復(fù)合圖，即研究區(qū)土壤綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)圖，疊加后的等級(jí)圖各區(qū)域的土地質(zhì)量等級(jí)值為：

式中，Vi為疊加后區(qū)域i的土地質(zhì)量等級(jí)值；m為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù)；aj為評(píng)價(jià)因子j的權(quán)重值；為評(píng)價(jià)因子j在區(qū)域i中的土地質(zhì)量值。

按等間距分類原則將評(píng)價(jià)結(jié)果分為5個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)間，分別對(duì)應(yīng)一等、二等、三等、四等、五等，依等級(jí)由高到低分別代表質(zhì)量?jī)?yōu)、較優(yōu)、中等、較差和差，用不同的顏色形式表示[11-14]（見(jiàn)圖2）。

其中評(píng)價(jià)指標(biāo)因子權(quán)重利用層次分析法，經(jīng)過(guò)多輪專家咨詢與評(píng)分[15,16]，確定如下（見(jiàn)表2）：

表1 土壤中六種元素含量值/g/g

表2 六種元素權(quán)重值

3 土地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.1 單因子分析評(píng)價(jià)

研究區(qū)土壤汞（Hg）含量普遍偏低，對(duì)土壤污染程度較輕，污染較重的地區(qū)主要分布在馬龍村西部和東山村中部部分地區(qū)，呈點(diǎn)源污染形式；

研究區(qū)土壤鎘（Cd）含量亦較低，主要分布在付家村及東山村等平壩區(qū)域，污染呈面狀分布，主要來(lái)自于化肥的大量使用。

研究區(qū)土壤鉻（Cr）含量相對(duì)較高，污染較重的地區(qū)主要分布在元覺(jué)村北部部分地區(qū)，其原因主要為該區(qū)工業(yè)行業(yè)所排廢棄物所致；

研究區(qū)土壤鉛（Pb）含量較低，污染較重的地區(qū)主要分布在馬龍村中北部地區(qū)，該地區(qū)土壤中鉛的污染主要來(lái)源于工業(yè)廢棄物的排放所致；

研究區(qū)土壤砷（As）含量普遍偏低，對(duì)土壤污染程度較輕，污染較重的地區(qū)主要分布在元覺(jué)村東南、東山村北部小部分地區(qū)，主要來(lái)源于含砷農(nóng)藥、化肥等的使用；

研究區(qū)土壤銅（Cu）含量較低，對(duì)土壤污染程度較輕，污染較重區(qū)域主要分布在東山村中部部分地區(qū)，呈點(diǎn)源污染形式。

3.2 綜合分析評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)圖中各等級(jí)屬性數(shù)據(jù)輸出整理，可得各等級(jí)面積分布情況見(jiàn)表3。

圖2 研究區(qū)土壤綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)圖

表3 研究區(qū)各等級(jí)面積分布

由圖2、表3可得，質(zhì)量為優(yōu)的土地面積有286.83 km2，占研究區(qū)土地總面積的29.90%，主要分布在付家村的西南部、東山村的中南部和元覺(jué)村中部部分地區(qū)，由于這些地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施好、交通方便、地勢(shì)好、水分充足，土地質(zhì)量好；在內(nèi)江市東興區(qū)土地質(zhì)量類型中，所占比例最大的是質(zhì)量較優(yōu)的土地，其面積是 412.62 km2，占總面積的42.97%，主要分布在研究區(qū)的中部東部、東北部大部分地區(qū)；質(zhì)量為中等的土地面積為184.43 km2，占總面積的19.2%，主要分布在付家村北部、馬龍村中部、東山村和元覺(jué)村小部分地區(qū)；質(zhì)量較差的土地面積為 67.25 km2，占總面積的 7.01%；質(zhì)量為差的土地面積為9.1 km2，占研究區(qū)土地總面積的0.95%，主要分布在馬龍村中部、西部和東山村東北部部分地區(qū)等地，綜上所述，該研究區(qū)土地整體質(zhì)量較好，可在優(yōu)質(zhì)及較優(yōu)區(qū)域結(jié)合實(shí)地情況建立相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品綠色基地。

4 結(jié)論與討論

本文在GIS技術(shù)的支撐下，結(jié)合研究區(qū)土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)該區(qū)進(jìn)行土地質(zhì)量評(píng)價(jià)得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）研究區(qū)域土壤汞、鎘、鉻、鉛、砷及銅6種元素元素來(lái)源不一，含量分布不同，對(duì)區(qū)域土壤的影響程度各異，總體上重度污染區(qū)呈點(diǎn)源污染形式；

2）研究區(qū)優(yōu)和良好的土地面積總計(jì) 699.45 km2，約占研究區(qū)總面積的72.87%；質(zhì)量中等的土地面積為184.43km2，約占總面積的19.20%,區(qū)域總體土地質(zhì)量狀況良好；

3）研究區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)未融入地形地貌、氣候、水文及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因子，選取指標(biāo)相對(duì)單一，在以后研究中有待進(jìn)一步完善。

[1] 肖篤寧,解伏菊,魏建兵,等.區(qū)域生態(tài)建設(shè)與景觀生態(tài)學(xué)的使命[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2004,15(10):1 731-1 736

[2] 傅伯杰,陳利頂,馬克明,等.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2001

[3] 陳志良,仇榮亮.重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)[J]．環(huán)境保護(hù)，2002,29(6):21-23

[4] 夏來(lái)坤,郭天財(cái),康國(guó)章，等.土壤重金屬污染與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,5:88-92

[5] Richard G.Lathrop.Applying GIS and Landscape Ecological Principles to Evaluate Land Conservation Alternatives[J].Landscapeand Urban Planning,1998,41:27-41

[6] John T.Lee.The Role of GIS in Landscape Assessment Using Land-use-based Criteria foran Areaod the Chiltern Hills Areaof Outstanding Natural Beauty[J].Land Use Policy,1999,16：23-32

[7] 李吉英.基于GIS的土地利用變化及驅(qū)動(dòng)力研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006

[8] 蔣蕓蕓，柯長(zhǎng)青.基于遙感和GIS的尼洋河流域土地利用變化研究[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，27（4）：63-67

[9] 張笑楠.基于GIS的潛江市土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與農(nóng)用地分等研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006

[10]閆毅志.水庫(kù)庫(kù)區(qū)環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)研究[D].西安：西北農(nóng)林科技大學(xué),2004

[11]李祚泳.環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)原理與方法[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

[12]李修剛，王煒，李方，等.用于道路環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)的基于GIS的圖形疊置法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（4）：448-453

[13]黨玉.基于GIS的土地可持續(xù)利用研究一以喀什地區(qū)為例[D].新疆：新疆大學(xué)，2005

[14]吳小萍，楊曉宇，冉茂平.基于圖形疊置法的鐵路選線環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2004，25（4）：126-128

[15]許樹(shù)柏.實(shí)用決策方法一層次分析法原理[M].天津:天津大學(xué)出版社，1988

[16]喻良，伊武軍.層次分析法在城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].四川環(huán)境，2002，21(4):38-40

Study of Land Quality Assessment Based on GIS

by ZHOU Dan

The authors established the system of land quality assessment and evaluated the land quality of Shuangqiao in Dongxing district of Neijiang city based on the Analytical Hierarchy Process and graphic overlay methods,made the evaluation resultsmap of the region,the region was divided into five types,the excellentor better quality land area was 699.45 km2,in possession of 72.87%of the whole region;the moderate quality land area was 184.43km2,which was in possession of 19.2%;the land of lower or poorquality area was76.4km2,in possession of 7.96%,according to the location and the modes of fanning of the region,the whole land quality of Shuangqiao in Dongxing district of Neijiang city was in good condition.

GIS，land quality assessment，Neijiang （Page:93）

P208

B

1672-4623(2011)02-0093-03

2010-09-25

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (40972225)。

周丹，碩士，主要從事GIS研究。