耕地地力评价方法及模型分析

耕地地力的定量评价和分等定级是测土配方施肥的重要内容,也是实现农田地力定向培育和精准农作的基础。该文从地力评价指标筛选、评价单元划分与赋值、评价指标的权重确定等方面介绍了国内外耕地地力评价的主要流程和重要研究进展,对中国农业部推荐方法(特尔斐法-层次分析法)、神经网络法、支持向量机和决策树法等评价方法的原理及其优劣进行了较系统的述评。进一步地,还对该领域目前存在的指标体系通用性、评价结果可比性、数据缺失等问题及可能的解决方案作了探讨。在未来的耕地地力评价工作中,应将传统的层次分析法与近年兴起的分类与回归树等数据挖掘新技术相结合,建立起更为客观、全面的地力定量评价模型,为中国精准农业生产提供方法学参考。     

县域-市域耕地地力评价结果尺度转换方法及应用研究

针对当前县际耕地地力评价结果不能直接对比汇总、市域评价不能有效利用县级评价成果的难题,以河南省漯河市为例,对县域-市域耕地地力评价结果的尺度转换方法进行研究。在县域耕地地力评价结果与市域耕地地力评价结果一致性分析的基础上,提出了基于概念性产量和标准样地县的县域-市域耕地地力评价结果尺度转换方法;实证研究表明现有漯河市各县(区)与市域耕地地力评价结果吻合情况存在差异,其中舞阳县一致性最好;以舞阳县为标准样地县,构建标准样地县耕地地力等级与概念性产量关系表,以此为标准,调整其它县(区)耕地地力等级,生成市域耕地地力评价结果;通过各县(区)粮食概念性产量与调整后耕地地力等级的变差分析验证调整结果的合理性,结果表明各县(区)概念性产量与调整后的地力等级均呈现显著的一致性,表明调整生成的市域评价结果符合实际,提出的尺度转换方法合理可行。     

基于GIS与模糊数学的县级耕地地力质量评价研究

以安徽省宣城市宣州区为例,结合开展的测土配方施肥工作,在 GIS 支持下,利用土壤图和土地利用现状图叠置法确定评价单元,选取土壤养分含量和有效性以及立地条件 3 个方面共 14 个因子,建立耕地地力评价体系及其模型,运用层次分析法和模糊数学、综合指数等方法对耕地地力进行综合评价,评价结果符合当地实际,可以为全国测土配方施肥提供方法和技术支持.     

基于GIS的华中丘陵区耕地地力评价研究

在GIS支持下，利用土壤图、土地利用现状图叠置划分法确定评价单元，选取土壤养分状况、理化性状、剖面性状、立地条件、土壤管理等5个方面13个影响因子，建立耕地地力评价体系及其模型。以鄂州市为研究试区，采取专家打分和特尔斐法确定各影响因子的隶属函数，运用层次分析法和模糊数学方法对耕地地力进行综合评价,并就其空间分布进行了分析。结果表明，在该市40892.4 hm²耕地中，一至六等地分别占耕地的3.39%、19.18%、39.21%、31.08%、6.32%、0.82%，这一评价结果符合当地实际。该研究结果不仅直接应用于试区农业生产，而且为我国华中丘陵区开展耕地地力评价在方法上进行了有益探索。     

利用GIS和RS资料及层次分析法综合评价江汉平原后湖地区耕地自然地力

利用GIS与RS并结合农业行业标准(NY/T309-1996)和样区实际情况对江汉平原后湖地区耕地自然地力进行综合评价，从而实现土壤信息交流与共享，促进土地资源合理利用与科学管理。根据耕地资源特点及耕地地力评价的原理，在分析了多种耕地等级评价因子类型基础上，确定了每个评价因子的指数，并将层次分析(AHP)的原理和方法引入耕地地力评价以确定参评因子的权重；通过这些模型方法与GIS和RS结合，快速准确地完成耕地地力评价，并将评价结果成图输出。结果表明，江汉平原后湖地区的耕地地力可分为一、二、三、四等，其面积所占比例分别为20.99%、47.43%、19.38%、12.20%，其中大部分耕地地力处于中上水平，说明该地区的耕地质量的总体水平比较高；利用GIS和RS技术可以建立耕地资源数据库，快速准确地获取评价数据和确定评价单元，提高评价工作效率；通过分析不同等级地力水平可找出障碍因素，从而确定土壤改良方向和管理措施。     

基于GIS的县域耕地测土配方施肥技术研究

该文以山东广饶县为例,进行了面向管理层面的县域耕地测土配方施肥技术研究.在耕地地力调查分析数据及其地力评价的基础上,采用GIS支持下的"地力分区 目标产量法"确定区域施肥配方.以耕地地力等级图和作物布局图叠加的方法划分配方单元,通过田间试验得到各种参数,通过GIS将配方单元图与相应属性数据模型的联结,采用养分平衡法计算各养分需要量和施肥配方.结果显示,广饶县耕地氮、磷、钾养分含量空间分布差异较大,得到的施肥配方种类较多,全县共有14种施肥配方,其中氮磷钾配方比例分布在1:0.04～1.53:0.05～0.82之间.该研究较好地探索了基于GIS的县域耕地测土配方施肥技术方法,对县域耕地利用和施肥管理工作有积极的指导作用.     

鲁中南山丘区耕地地力的遥感反演模型与应用

耕地地力是耕地生产能力的重要表征，地力的遥感快速准确反演是耕地资源利用管理的客观需求。该研究针对鲁中南山丘区，选择东平县和滕州市2个代表性县市，利用东平县的TM影像构建与筛选光谱指标，通过经典统计分析（一元线性回归、曲线回归、多元逐步线性回归）和机器学习（BP神经网络、极限学习机）方法构建与优选反演模型，进而在滕州市进行模型的验证和应用，同时对不同时相的反演模型进行了比较分析。结果表明：5类光谱指标与耕地地力综合指数均有显著的相关性，其中改进型光谱指数的r均大于0.684，能更好的反映耕地地力状况；最佳反演模型为经典统计分析方法中的IIG-MLSR 模型（Rv2=0.684，RMSE=5.674）和机器学习算法的IIG-BPNN模型（Rv2=0.746，RMSE=5.089）；模型在山丘区具有较好的普适性，地力反演与评价的结果具有相似的空间分布特征、相近的耕地面积比例和较高的空间契合度。其中2个最佳模型的高中低3级耕地的面积比例差普遍低于5.55%，空间契合度分别为84.50%和88.76%；模型动态反演分析结果显示，2007-2016年滕州市耕地地力不断提升，高级地由67.30%增加至80.72%；不同时相模型比较结果显示，多时相遥感反演耕地地力具备可行性，4月份冬小麦返青拔节期是反演的最佳时相，10月份裸土时相次之，8月份夏玉米时相最差。该研究提出了山丘区耕地地力快速定量遥感反演的有效方法，对完善遥感反演指标与模型，提高评价效率有参考价值。     

BIO-NORM与NORM耕地质量评价方法对比研究

耕地质量评价对指导农业生产具有极为重要的意义,耕地质量评价方法的优劣直接影响到耕地质量评价结果的可靠性。本研究以江西省余江县为研究区域,通过实际调查和样品采集与分析,获取了249个水田表层土壤属性数据和95个田块的水稻产量数据。利用Norm值法和新建立的Bio-Norm法,分别确定耕地质量评价指标、指标权重和隶属度函数,并对研究区水田耕地质量进行评价。两种评价方法的对比分析表明,Bio-Norm法选取的指标比Norm值法更具有代表性,得出的指标权重更能准确反映指标的重要性,确定的隶属度函数临界值更能反映水稻生长的实际要求。评价结果显示,利用Bio-Norm法得出的耕地质量综合指数(IFI值)与水稻产量回归方程的决定系数(R2)远高于Norm值法,且IFI值与水稻产量各等级的区域分布特征更为吻合。Bio-Norm法评价耕地质量更为科学合理。     

耕地资源管理信息系统的建立及应用——以永济市为例

以山西省永济市为例 ,运用GIS技术建立了耕地资源管理信息系统。该系统采用MapGis管理空间数据库和属性数据库 ,FoxPro管理数据录入、应用模型分析与统计数据库 ;叠加土地利用现状图、基本农田保护区规划图和土壤图 ,形成 6 782个图斑 ,组成空间数据库的基本管理与评价单元 ,使得每个评价单元上土地利用方式一致、土壤类型一致。采用VisualC 语言开发了层次分析、模糊综合评价等应用模型。针对永济市的实际情况 ,经过专家组研究从 6 4个耕地地力调查与质量评价指标中筛选出 15项指标进行评价。对 6 782个评价单元中的每一个评价单元 ,用 15项耕地质量评价指标计算其综合评价指数 ,并以该指数作为耕地质量评价依据。评价结果反映出该市耕地中低产田面积大、施肥结构不合理、忽视盐碱地改造和垆土地改良利用等一系列问题 ,并针对耕地的不同等级所存在的障碍因素提出了相应的建议。该系统可掌握全市耕地地力及质量状况 ,为耕地地力建设与土壤改良利用提供了依据。     

县域耕地地力与农用地自然质量等级差异及关联性研究

探寻县域耕地地力评价与农用地自然质量分等的联系与差异,有助于二者可比衔接。采用叠置法划分评价单元,系统聚类法确定评价的定量指标,特尔菲法筛选影响评价结果的定性指标,层次分析法确定评价指标权重,模糊数学法建立各参评指标与评价级别的关系模型,分别进行了湖南省衡东县县域耕地地力与农用地自然质量等级划分;采用GIS叠加分析法得到等别转移分布,并对等别转移分布规律及原因进行了研究。结果表明:衡东县农用地自然质量前5个级别所占面积比例达91.29%,而耕地地力只有74.37%,总体上耕地地力低于农用地自然质量1个级别;耕地地力和农用地自然质量高、中、低级别面积比例分别为32∶42∶26和33∶43∶24,均呈两头小、中间大的分布规律;耕地地力相应级别在水田和旱地的分布比例具有明显差异,高等级(1、2、3级)基本分布在水田,而农用地自然质量比例比较稳定;两种评价结果的等别转移量能清楚地显示二者对应地块级别的差异程度及空间分布,呈平地区丘岗区山地区的变化规律。评价对象的不同及布点采样的差异导致同一图斑上的评价结果出现一定差异,评价指标及权重的差异是二者评价结果差异的主要原因。     

改进灰色关联模型在秦巴山区耕地地力评价中的应用

以秦巴山区陕西省安康市汉阴县为例,在通过土壤调查采样和室内化验分析获得的相关耕地地力数据信息的基础上,运用层次分析、模糊评价等方法改进了灰色关联模型,实现了耕地地力综合评价的定量化和自动化。结果表明,该地区耕地基础地力可分为5级,其中Ⅰ级地占耕地总面积的7.32%,Ⅱ级地占耕地总面积的15.41%,Ⅲ级地占耕地总面积的21.61%,Ⅳ级地占32.47%,Ⅴ级地占23.18%;研究区内耕地地力属中等偏差水平,其中河谷阶地的耕地地力水平状况相对较好,低山丘陵区的耕地地力水平相对较差,中低山的耕地地力水平最差。     

基于回归分析建立补充耕地数量质量实行按等级折算数学模型的研究

目前,我国在执行占用耕地补偿制度中存在以数量进行平衡,而忽视质量平衡的问题,导致占用耕地与补充耕地质量不对等,土地综合生产力下降。本文以回归分析为原理,通过对自然质量等指数、利用等指数、经济等指数及其所对应的实际标准粮产量进行回归分析,建立了数学模型,计算出不同等别间的折算系数,为云南省补充耕地数量质量按等级折算提供依据。     

基于GIS的重庆市丘陵山地耕地质量评价与比较

利用农用地分等自然质量等指数模型,结合分模块控制的方法实现区域间等指数可比,对重庆市丘陵山地4个代表县耕地质量进行了评价。利用MapGIS采用多图层叠加确定评价单元并获取单元属性数据;建立省内2级区间可比的自然质量分综合评判模型;通过采用同能量标准化产量和引入光温协调系数,改进对光温潜力指数的加和。结果表明：丘陵区大足、低山丘陵区梁平以中高等地为主,低中山区彭水以中低等地为主,中山区巫溪以低中等地为主,地势起伏对丘陵山地耕地总体质量具有重要的影响。评价方法能实现跨区域和跨耕作制度间等指数的可比性,提高耕地质量评价的精度。     

基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建

研究粮食产量与耕地产能间的关系以及区域差异,对于挖掘区域增产潜力,提高耕地资源利用效率,实现区域均衡增产,保障粮食安全战略具有重要意义。该文在农业生态区划法估算土地生产潜力基础上,提出基于耕地质量新内涵的耕地质量修正的耕地产能核算方法。通过探讨耕地综合产能的概念体系,构建了反映粮食产量与耕地产能关系的耕地综合量能指数模型,模型由耕地综合量能指数、耕地质量产能指数和耕地数量产能指数构成。并以曲周县为例,对该模型进行了实证研究,曲周县耕地综合量能指数为0.16,耕地质量产能指数为0.31,耕地数量产能指数为0.99,耕地总体产出效率不高,粮食增产的潜力较大,耕地粮食生产平均开发程度也不高,但数量增加潜力较小。     

基于GIS的耕地地力评价研究——以辽宁省瓦房店市北部5乡镇为例

在瓦房店市耕地地力调查和相关资料收集与整理的基础上,采用GIS技术、层次分析法、模糊综合评价法等,对瓦房店市北部5个乡镇的耕地地力进行了评价。结果表明,瓦房店市北部5个乡镇1等地占4.70%;2等地占32.61%;3等地占17.24%;4等地占30.59%;5等地占12.97%,6等占1.88%。结合当地的几种主要的土地利用类型进一步分析得出:果园、菜地和设施农业用地主要集中在1、2、3等地,地力较高,具有较大的生产潜力;旱地主要为4、5等地,说明旱地生产力水平普遍较低。因此,在旱地田间管理上必须重视使用有机肥,培肥地力,提高作物产量,促进农业生产的发展。     

基于多层级指标的省域耕地质量评价体系构建

为了更好表征耕地质量的空间差异,服务耕地的保护与管理,合理的耕地质量评价体系更为重要。省域尺度耕地质量评价现有思路与方法的改进,能够科学量化省域内耕地质量的分布,实现耕地质量省级统筹可比。该研究试图建立以表征气候影响的熟制为控制轴,以土地条件和工程条件为评价轴的评价体系,并且构建级别评价三维魔方,创新评价结果查询模式。选择河北省内丘县为研究区进行试点评价,评价结果显示,1级地9 681.30 hm~2,占全县耕地总面积的31.88%;2级地11 708.28 hm~2,占38.56%;3级地6 739.46 hm~2,占22.19%;4级地2 112.59 hm~2,占6.96%;5级地123.55 hm~2,占0.41%,多层级指标方法评价结果对内丘县域内耕地质量的分布规律有较好的表达,与县域自然地貌条件分布趋势基本一致。评价结果与农用地分等定级成果对比分析表明,多层级指标方法技术操作简捷,显化了整治工程因素,实现了省域耕地质量可比,可为土地整治、耕地占补平衡、基本农田保护及其他有关土地管理工作提供依据。     

青海省互助县10年耕地土壤养分状况、变化趋势及肥力评价

为了研究青海省互助县2007—2016年10年间耕地土壤理化性质以及土壤肥力状况的变化,将4 176个土壤样点的基本理化指标根据乡镇进行分析比较,采用模糊综合评价的方法对土壤肥力进行评价,以期为当地耕地的合理利用提供科学依据。结果表明:(1)互助县的耕地土壤养分状况整体较好,单个指标质量等级均在前三级。(2)由于长期使用酸性复合肥,耕地酸碱度降低5.20%; 长期耕种导致耕地肥力消耗,消耗的元素不及时补充,使得SOM含量降低9.69%; TK降低32.02%; 土壤碳氮比降低27.28%。(3)互助县耕地土壤的肥力情况呈现西南低,东北高的趋势。土壤综合肥力指数上升了5.77%,主要是氮、磷元素升高引起,存在环境污染的风险。因此在后续的耕作过程中,应注重有机肥和钾肥的添加,秸秆还田,蚕豆与其他作物轮作,少施或不施磷肥,降低环境污染风险,确保耕作环境良好,作物可持续生长。     

GIS支持下的耕地地力等级评价

以农业部有关耕地地力等级评价在山东省的试点县青州市为例，在借助遥感、野外采样和室内化验分析等手段获取大量耕地地力相关信息的基础上，在GIS的支持下，利用系统聚类方法、层次分析法、模糊评价等数学方法和数学模型成功地实现了耕地地力自动化、定量化评价。评价获取了青州市各耕地地力等级面积及其分布信息，经实地调查分析符合当地实际，表明运用该技术方法对耕地地力等级评价的可行性和科学性。对耕地资源的科学管理和可持续利用有积极意义。