耕地地力评价原理与方法

耕地地力评价原理与方法耕地地力评价基本原理耕地地力评价大体可分为以产量为依据的耕地当前生产能力评价和以自然要素为主的生产潜力评价。本次耕地地力评价是指耕地用于一定方式下，在各种自然要素相互作用下所表现出来的潜在生产能力。生产潜力评价又可分为以气候要素为主的潜力评价和以土壤要素为主的潜力评价。在一个较小的区域范围内（县域），气候要素相对一致，耕地地力评价可以根据所在地的地形地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施等要素相互作用表现出来的综合特征，揭示耕地潜在生物生产力的高低。耕地地力评价基本原理耕地地力评价结果表达方法一：回归模型法Y=b0+b1x1+b2x2+……+bnxm式中：Y＝单位面积产量Xi＝耕地自然属性（参评因素）bi＝该属性对耕地地力的贡献率（解多元回归方程求得）耕地地力评价结果表达方法二：参数法IFI=b1x1+b2x2+……+bnxn式中：IFI＝耕地地力指数Xi＝耕地自然属性（参评因素）bi＝该属性对耕地地力的贡献率（层次分析方法或专家直接评估求得））耕地地力评价基本原理一、信息采集：耕地资源基础数据库卫星遥感（RS）：土地利用现状图实时的农作物布局及长势全球定位系统（GPS）：耕地地力调查点土壤污染调查点地下水质量监测点土壤肥力定位监测点实地调查：农民的投入产出作物的生长动态二、选择评价要素选择的原则农业部“全国耕地地力调查与质量评价”指标体系总集应用实例选择的原则选取的因子对耕地地力有比较大的影响，如地形因素、土壤因素、灌排条件等等。选取的因子在评价区域内的变异较大，便于划分耕地地力的等级。如在地形起伏较大的区域，地面坡度对耕地地力有很大影响，必须列入评价项目之中；再如有效土层厚度是影响耕地生产能力的重要因素，在多数地方都应列入评价指标体系，但在冲积平原地区，耕地土壤都是由松软的沉积物发育而成，有效土层深厚而且比较均一，就可以不作为参评因素。选取的评价因素在时间序列上具有相对的稳定性，如土壤的质地、有机质含量等，评价的结果能够有较长的有效期。选取评价因素与评价区域的大小有密切的关系。当评价区域很大（国家或省级的耕地地力评价），气候因素（降雨、无霜期等等）就必须作为评价因素。本次调查以县为基本调查单位，在一个县的范围内，气候因素变化较小，在进行县域耕地地力评价时，气候因素可以不作为参评因子。代码要素名称代码要素名称代码要素名称气候剖面性状AL509000有效铜AL101000≥00积温AL301000剖面构型AL510000有效硅AL102000≥100积温AL302000质地构型AL511000有效锰AL103000年降水量AL303000有效土层厚度AL512000有效铁AL104000全年日照时数AL304000耕层厚度AL513000交换性钙AL105000光能幅射总量AL305000腐殖层厚度AL514000交换性镁AL106000无霜期AL306000田间持水量障碍因素AL107000干燥度AL307000旱季地下水位AL601000障碍层类型立地条件AL308000潜水埋深AL602000障碍层出现位置AL201000经度AL309000水型AL603000障碍层厚度AL202000纬度耕层理化性状AL604000耕层含盐量AL203000高程AL401000质地AL605000一米土层含盐量AL204000地貌类型AL402000容重AL606000盐化类型AL205000地形部位AL403000PHAL607000地下水矿化度AL206000坡度AL404000CEC水分管理AL207000坡向耕层养分状况AL701000灌溉保证率AL208000成土母质AL501000有机质AL702000灌溉模数AL209000土壤侵蚀类型AL502000全氮AL703000抗旱能力AL210000土壤侵蚀程度AL503000有效磷AL704000排涝能力AL211000林地覆盖率AL504000速效钾AL705000排涝模数AL212000地面破碎情况AL505000缓效钾AL706000轮作制度AL213000地表岩石露头状况AL506000有效锌AL707000梯田化水平AL214000地表砾石度AL507000水溶态硼AL708000设施类型（蔬菜地用）AL215000田面坡度AL508000有效钼A层B层C层仪征丹阳宜兴高邮常熟洪泽姜堰海安如皋如东大丰邳州滨海丰县耕地地力立地条件旱季地下水位yyyyyYyyyyYyyy坡向ynynnNnnnnNnnn成土母质yyyyyYyyyyYyyy地形部位yyyynNnnnnNynn理化性状耕层质地yyyyyYyyyyYyyyPHynnnnNyyyyYyyy有效磷yyyyyYyyyyYyyy有机质yyyyyYyyyyYyyy缓效钾yyyyyYyyyyYyyy微量元素yYyyyYyyyyYyyy土壤管理排涝能力yYyyyYyyyyYyyy灌溉保证率yYyyyYyyyyYyyy林网化水平yYyyyYyyyyYyyy剖面组成全盐量nNnnnNnynyYnyy地下水矿化度nNnnnNnynyYnyy障碍层类型yYyynNnnnnNn?nn障碍层出现深度yYyynYnnnnNynn侵蚀程度yYyynNnnnnNynn剖面构型yYyyyYyynnYyyy耕层厚度yYyyyYyyyyYyyy三、确定评价单元耕地评价单元是具有专门特征的耕地单元，在评价系统中是用于制图的区域；在生产上用于实际的农事管理，是耕地地力评价的基础。在确定评价单元时可以应用以下几种基础图件：行政区划图土壤图土地利用现状图（基本农田保护区现状图）行政区划图：用乡、村的行政界限为评价单元，更细的可以划分到生产队。这样划分的优点是行政隶属关系明确，适用于农业及农村经济管理。这样的评价单元内可能有两种或多种土壤类型；土地利用方式、管理方式都可能不一致，不适用于耕地地力的评价。土壤图：根据土壤类型划分评价单元可以在一定程度上反映耕地地力的差异。这种方法的优点是能充分反映土壤在耕地地力中的主要矛盾，同时能够充分利用土壤普查中的资料，节省大量的野外调查工作量，具有较好的土壤和耕地利用基础，只要将耕地评价地区的土壤图连同土壤调查报告收集起来，就可以确定土地评价单元、单元的数量及其位置。这样划分的评价单元主要问题是实地缺乏明显的界线，而且往往和自然田块、行政界线不一致；另外，由于利用方式、耕作管理措施的差异，随着时间的推移，同一种土壤类型耕地地力会发生较大的差异。土地利用现状图：按土地利用现状图的基础制图单元（自然地块或耕作规划单元）作为耕地评价单元。这样的单元内地形、水利状况基本一致，种植作物的种类、管理水平、常年产量也基本相同。不足之处是评价单元的区域较大，往往跨越乡界，另外同一单元内可能包含多种土壤类型。基本农田保护区现状图：基本农田保护区划定的保护块具有明确的空间四至，有准确的面积数据，同一个保护块内的利用方式基本一致，作为耕地地力评价的基础单元评价结果比较可靠，与我国的农业生产体制比较吻合，不足之处是同一个地块内可能包含两种或多种土壤类型。土壤图(土种)－土地利用现状图（－基本农田保护块图）叠加产生的图斑作为耕地地力评价的评价单元。特点：空间界线及行政隶属关系明确，有准确的面积（要注意与当地政府发布的耕地面积一致）；地貌类型及土壤类型一致；利用方式及耕作方法基本相同。优点：为农业决策提供支持；指导实际的农事操作；实施精准农业奠定良好的基础。推荐方法:四、田间调查点数量与调查点设置调查点数量调查点定位调查点数量取样点数量设置原则：点位图转换成分布图后能真实地反应耕地地力的变化。从满足这个条件出发，取样点越少越好。耕地地力调查：东部地区2000-3000亩、中部地区3000-50000亩、西北地区和东北地区5000-10000亩取一个样点。优势农作物或经济作物种植区适当加大样点密度。蔬菜地地力调查：500-1000亩取一个样点。土壤环境调查：1-3万亩取一个样点。调查点定位与第二次土壤普查相比，本次调查技术上一个重大改进是田间调查取样点定位。第二次土壤普查的调查点由取样人员根据实地自定，调查点在图上没有准确的位置。本次调查是根据调查目的以及调查区域内评价要素空间变异的情况，事先在地形图上确定调查点的数量和位置，田间调查人员根据在图上确定的点位到田间应用GPS定位取样。kriging空间插值法专家经验法kriging空间插值法这一方法的原理是用若干已知点来推测未知区域，将不连续的点状数据形成连续的面状区域，来描述整个研究区域的空间变异特征。不同的耕地指标具有不同的空间变异及不同的统计特征，空间变异越大，取样数目应当越多。从理论上讲，在确定采样点数量时，应根据空间变异最大的那个指标确定采样点数量。但在实际应用时，应综合考虑各个指标对耕地地力的贡献以及其空间变异，确定适当的取样点数量。专家经验法请当地有经验的专家根据土壤类型、农作物布局以及地形的变化在地形图上（万分之一或者五万分之一）确定取样点点位。五、建立县域耕地资源管理信息系统六、评价单元获取数据基本评价单元图的每个图斑都必须有参与评价指标的属性数据。根据不同类型数据的特点，可采用以下几种途径为评价单元获取数据：点位数据：点分布图……插值……评价单元赋值。如土壤有效磷点位图、速效钾点位图等等。矢量图：矢量图………评价单元赋值。如土壤质地、容重等较稳定的土壤理化性状，可用一个乡范围内同一个土种的平均值直接为评价单元赋值。等值线图：等值线图……栅格图……评价单元赋值。如等高线、积温、降雨等。七、计算单因素评价评语：模糊评价法模糊评价法基本原理建立隶属函数的方法特尔斐法简介SPSS统计分析软件简介应用实例模糊评价法基本原理模糊子集：一个模糊性概念就是一个模糊子集，模糊子集取值自0→1中间任一数值（包括两端的0与1）。隶属度：元素符合这个模糊性概念的程度。完全符合时隶属度为1，完全不符合时为0，部分符合取0与1之间一个中间值。隶属函数：表示元素与隶属度之间的解析函数。根据隶属函数，元素的每个值都可以算出其对应隶属度。建立隶属函数的方法：最小二乘法时间（小时）01234567土壤水分含量％27.026.826.526.326.125.725.324.8假设我们做了这样的实验：经过一定时间（如每隔一小时），测量一次土壤水分含量，得到一组实验数据如下：建立隶属函数的方法：最小二乘法NoImage图4函数关系示意图y=at+b常数a和b如何确定呢？最理想的情形是选取这样的a和b，能使直线y=at+b经过图8—12中所标出的各点，但在实际上这是不可能的。因为这些点本来就不在同一条直线上。因此，我们只能要求选取这样的a、b，使得f(t)=at+b在t0，t1，t2，……，t7处的函数值与实验数据y0，y1，y2，……，y7相差都很小，就是要使偏差(i=0,1,2,……，7)都很小。建立隶属函数的方法：最小二乘法由于任何实数的平方都是正数或零，因此我们可以考虑选取常数a、b，使个偏差的绝对值都很小，这种根据偏差的平方和为最小的条件来选择常数a、b的方法叫做最小二乘法。最小来保证每建立隶属函数的方法：最小二乘法应用实例根据模糊数学的理论，我们将选定的评价指标与耕地生产能力的关系分为戒上型函数、戒下型函数、峰型函数、直线型函数以及概念型5种类型的隶属函数。对于前四种类型,可以用特尔斐法对一组实测值评估出相应的一组隶属度，并根据这两组数据拟合隶属函数，也可以根据唯一差异原则,用田间试验的方法获得测试值与耕地生产能力的一组数据，用这组数据直接拟合隶属函数。鉴于质地对耕地其它指标的影响,有机质、阳离子代换量、速效钾等指标应按不同质地类型分别拟合隶属函数。（1）戒上型函数模型（有效土层厚度、有机质含量等等）式中,yi为第i个因素评语ui为样品观测ci为标准指标ai为系数ut为指标下限值。（2）戒下型函数模型（坡度、土壤容重等）式中,ut为指标上限值。（3）峰型函数模型（pH）式中,ut1、ut2分别为指