多尺度EGLSN的构建及耕地地力模拟研究

准确获得区域耕地地力是配方施肥的基础。本文依据景观生态学"过程、尺度与等级"原理,通过探索山西省耕地地力影响因素的等级与作用过程的控制范围,提出生态气候、地貌景观、利用措施、土壤条件、养分管理5个从大到小的不同尺度,构建了多尺度EGLSN(eco-climate,geomorphologic landscape,land usemeasure,soil condition,nutrient management)耕地地力模拟模型。根据山西省117个县(市、区)的土壤调查GPS采样点数据进行统计获得模型相关参数,应用多尺度EGLSN模型针对山西省北部的忻府区、中部的榆次区和南部的襄汾县3个典型区域,选择了积温、地形、地貌、平整措施等指标计算作物产量,进行耕地地力模拟。模拟结果误差检验表明,榆次区地貌景观尺度、利用措施尺度、土壤条件尺度、养分管理尺度模拟单产与土壤调查GPS点数据单产的标准根均方误差(NRMSE)依次为32%、27%、15%、4%,襄汾县4个尺度单产的NRMSE依次为35%、28%、13%、7%,忻府区4个尺度单产的NRMSE分别是31%、26%、14%、3%。忻府区、榆次区和襄汾县3个典型区域总产量相对生态气候尺度基准偏差的检验结果中,地貌景观尺度模拟精度分别为83%、80%和82%,利用措施尺度模拟精度为93%、90%和91%,土壤条件模拟精度分别是95%、95%和91%,养分管理尺度模拟精度依次达到96%、95%和93%。这一模拟方法适用于多尺度耕地地力模拟研究,可为大尺度耕地地力模拟及配方施肥提供借鉴。     

海南省琼中县耕地地力评价研究

以海南省琼中县为研究区域,选取了地貌类型、成土母质、坡度、土壤养分等12个地力评价因子;在构建耕地地力评价指标体系的基础上,采用模糊数学理论确定指标隶属度,借助层次分析法对评价单元的指标隶属度进行加权求和计算地力综合指数,运用累积曲线法对琼中县耕地地力进行了等级划分。耕地地力共划分为4级:一级地844.37 hm2,占总耕地面积的9.73%;二级地3 306.39 hm2,占总耕地面积的38.12%;三级地3 786.85 hm2,占总耕地面积的43.66%;四级地736.24 hm2,占总耕地面积的8.49%。并针对影响琼中县耕地质量的障碍因子提出了改良建议。     

重庆市永川区耕地地力评价结果及其利用对策

将重庆市永川区耕地地力划分为5个等级,归入全国耕地地力等级体系相应为四、五、五、六、七等,表明全区耕地土壤地力水平在全国耕地地力等级体系中属于中等偏下水平,明晰了全区耕地生产潜能,为完善种植业区域划分,优化资源配置,加速农业结构调整奠定基础。通过土样检测汇总分析,查明自1982年第二次土壤普查以来,永川区耕地土壤呈现酸化现象较重,有机质和碱解氮含量虽有所提高、但仍处于三级中等偏下的较低水平,有效磷和速效钾含量下降、且处于三至四级中等偏下水平,尤其是速效钾含量处于极度缺乏状态。     

陕西省武功县耕地地力评价研究

基于GIS技术和武功县耕地第二次土壤普查资料以及"测土配方施肥"采样调查分析结果,利用县域耕地资源管理信息系统,对陕西省武功县耕地地力进行了定量评价分级。结果表明,武功县总耕地面积为32 923.77hm2,占总土地面积的83.74%;其中1级地4 869.23hm2,占耕地面积的14.79%;2级地11 969.56hm2,占耕地面积的36.36%;3级地9 338.52hm2,占耕地面积的28.36%;4级地4 700.82hm2,占耕地面积的14.28%;5级地1 725.81hm2,占耕地面积的5.24%;6级地319.82hm2,占耕地面积的0.97%。并根据评价结果,对各等级耕地提出了利用建议。     

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。     

黄土高原南缘土石山区耕地地力评价研究

以黄土高原南缘土石山区陕西省宝鸡市陈仓区为例,通过野外采样和室内分析,获取大量耕地地力相关信息,在GIS的支持下,利用层次分析法、模糊评价等数学方法和模型对研究区耕地地力进行定量化评价。结果表明:该区耕地基础地力可分为6等,其中1等地占3.7%,2等地占17.2%,3等地占36.8%,4等地占24.1%,5等地占9.4%,6等地占8.9%。水浇地、园地和菜地主要集中在1、2、3等地;4等地在该区分布范围较广;而5、6等地主要分布于坡度较大、海拔较高、土壤耕层较薄的山区,利用类型主要为旱地。本研究分析了研究区各乡镇耕地数量及质量的空间分布特征,对耕地资源的科学管理、可持续利用及测土配方施肥有积极意义。     

山东省青州市耕地地力等级评价研究

本文介绍了农业部有关耕地地力等级评价在山东省青州市的试点研究结果。整个评价是建立在全面野外调查和室内化验分析以获取大量耕地地力相关信息的基础上,以GIS和SPSS等技术并结合有关数学模型为依托,对耕地地力进行的自动化和定量化评价。对耕地地力等级的分布特点、利用现状、存在问题及对策也进行了分析,希望能对青州市耕地高效和可持续利用提供科学依据。     

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。     

耕地地力评价可持续研究发展方向探讨

结合参与耕地地力评价的实际经验和众多研究成果,综合西南山地丘陵农业区的特点,分析了该项研究实际操作中的难度及原因,探讨了当前该项研究工作的不足,提出以下可持续研究发展方向:首先,可以在参评指标的选择和指标体系建设的过程中,以气候和地势为依据,将研究大区分为几个地力评价亚区,分亚区确定评价指标和权重.水田旱地交错分布区的地力评价工作,尤以西南地区为甚,基于水田旱地实际地块的地力水平及其权重的差异性,建议最好能够分开进行评价.再者,可以注重评价单元赋值的过程中插值方法的选择,可在对采集数据全局认识的基础上,再选择合适的点面赋值方法.此外,在地力评价工作过程中,注意每一细节的完成,因为这些细节的处理结果将直接影响到农业生产和结构化调整.     

基于GIS的地市级耕地地力评价研究

为了更好地反映市级耕地地力状况,在Arc GIS9.3软件平台下,将吉安市1:1万的土地利用现状图缩编为1:10万的土地利用现状图,并与土壤图进行叠加确定评价单元;根据实地情况,选取了立地条件、剖面性状、耕层状况、障碍因素和土壤管理5个评价因素13个评价因子,采用特尔菲法确定评价因子的权重和隶属度对吉安市耕地地力进行综合评价。结果表明,吉安市的耕地地力水平分为七等,一等地占4.17%,二等地占7.02%,三等地占9.83%,四等地占12.72%,五等地占22.38%,六等地占22.91%,七等地占2096%,摸清了吉安市耕地基础地力状况及存在的问题。     

县/市尺度农用地整治新增耕地潜力评价——以浙江省温州市为例

[目的]探索提高县(市)尺度农用地整治新增耕地潜力评价效率、精度,降低评价成本的方法,为土地利用总体规划和土地整治专项规划提供参考。[方法]以GIS全域空间分析方法为主的农用地整治新增耕地潜力评价技术方法体系,即基于区域"二调"更新、土地利用总体规划、农用地整治经验等国土数据成果,在现阶段县/市尺度农用地整治新增耕地潜力评价技术思想及技术原则下,先确定待整治农用地规模,再测算新增耕地面积,最后计算新增耕地系数,进而进行新增耕地潜力类型区划分。[结果]温州市农用地整治新增耕地潜力测算结果合理,且具有较强的实用性。[结论]该技术方法体系实现了从基础图件数据输入整理、到潜力测算评价、再到成果图表输出的程序化操作,不仅有效提高县/市尺度农用地整治新增耕地潜力评价效率,降低评价成本,而且紧密衔接于当前土地管理工作实际,具有较高的推广应用价值。     

基于GIS和NFM的耕地多宜性评价方法与应用研究

生态位适宜度是对经典生态位理论和方法的深化与发展，在合理优化利用环境资源，发挥作物、环境最大共生效应，及工农业布局和指导农业生产中具有重要的实际意义。在可持续发展理论的指导下，以江汉平原后湖地区耕地为研究对象，将生态位适宜度模型引入到多宜性评价研究中，采用加权平均和限制因子模型对各评价单元水稻、油菜、小麦和棉花4种作物的生态位适宜度进行了定量分析。结果表明：研究区生态位适宜度值整体较高，生境条件基本能满足作物的需求；部分地块的生境条件需要改善；限制该地区土地生产潜力的生态因子主要为：CEC，速效磷和全氮。研究结果能直接指导农业生产实践，促进耕地的合理利用与管理。     

耕地地力演变及其与种植业结构关系分析

本文以辽宁省西部典型低山丘陵区阜新蒙古族自治县(简称阜蒙县)为研究区,以2011年土地变更调查数据库中耕地图斑为评价单元,研究1980~2011年30年来耕地地力时间和空间的变化情况,并探讨其与种植业结构变化的关系。结果表明:地力演变为提升型、衰退型和平衡型的耕地面积分别占耕地总面积的50.70%、18.77%和30.53%;地力演变总体呈现东部和中部升高,南部和西部降低的趋势,并且与种植业结构关系密切;优化玉米和花生的种植业结构有助于耕地地力的提升;针对当地实际情况,提出耕地地力提升的措施。     

基于归并“土体构型”图的省域耕地地力评价

小比例尺土壤图制图单元内土体构型往往不一致,以土壤图为评价单元,土体构型往往难以作为一个评价指标。本文以河南省为例,基于1∶5万比例尺土壤图,根据县域土种志记载的典型剖面信息,将全省428个土种按照质地构型和障碍土层归纳为32种土体构型,然后在GIS中概括生成1∶50万土体构型图,并分析了该图与1∶50万河南省土壤图在空间表达方面的差异以及土体构型指标对耕地地力评价结果的影响。结果表明:土体构型图图斑多样性低,面积变异系数大,但图斑平均密度大,图斑形状指数复杂,既实现对生产性能变异较低区域的图斑简化,又保持生产性能变异较大区域图斑表达的高精度;在统一的评价体系下,若土体构型参与耕地评价,1∶50万土壤图的评价结果与土体构型图的评价结果在省级尺度上趋势相似,但后者与市级、县级耕地地力评价相比产生的尺度效应较低,与小麦单位产量拟合度更高;若采取剔除土体构型指标的技术路线,评价精度较前两者均明显降低。     

耕地健康产能内涵及评价指标体系研究进展

耕地健康产能是保障国家粮食安全和农业可持续发展的基础。目前大多数研究只针对于土壤健康、土壤质量和耕地产能的某一方面展开,将耕地健康和耕地产能结合起来的研究较少,对耕地健康产能的认识也不够全面。本文采用文献回顾法,综述了国内外有关耕地产能和耕地健康相关的概念和指标,界定了耕地健康产能的内涵,并从气候、土壤、技术水平、生产环境、作物安全性、生产弹性6个方面构建了耕地健康产能评价指标体系,提出了评价思路。本文建议今后应进一步研究指标定量分析和获取方法,探索不同尺度、不同区域耕地健康产能评价指标体系和方法,加强对耕地健康产能的监测,识别限制健康产能的因子,为耕地保护和农业可持续利用提供支持。     

河南省县域耕地面积的时空演变

采用地理集中指数、不平衡指数等统计指标,在软件ArcGIS 9.0的帮助下,探索了河南省县域耕地面积和人均耕地面积在1994,1999和2004年的空间格局,不同时期两者变化的数量和速度及其空间分异特征等。研究结果表明:(1)河南省县域耕地面积分布呈现出东南部相对较多,西北部相对较少的空间格局。(2)在研究前期(1994—1999年),耕地面积增加的县级行政区划在空间和数量上均比较集中,耕地减少的县级行政区划在空间和数量上均比较分散。而在研究后期(1999—2004年)则出现了相反的发展态势。(3)县域耕地面积变化率与地形地貌等因素有关。(4)人均耕地面积相对较多的地区主要集中在京广铁路沿线、南阳市和三门峡市两地区的部分县级区划单位单位。(5)河南省县域人均耕地面积变化量总体上呈现出"南多北少"的空间格局。(6)河南省县域人均耕地变化率较高的地区主要分布在豫西南地区,三门峡市和豫北地区的部分县级区划单位人均耕地面积变化率则相对较低。     

榆林市耕地资源与粮食安全研究

耕地资源是粮食生产及粮食安全的基础.针对世界粮价飙升所引发的"粮食危机",我国的粮食安全又重新成为社会所关注的焦点.在分析榆林市1949-2005年耕地资源变化的基础上,对耕地面积和粮食产量的年际变化率及不同历史阶段两者的相关关系进行分析,提出了榆林市粮食安全的保障措施.结果表明:1949-2005年,榆林市耕地面积及人均耕地面积均呈减少趋势;耕地数量变化对粮食生产具有根本的约束作用,但耕地面积与粮食产量的年际变化率的趋势并不完全同步,农业科技投入不仅抵消了因耕地面积减少所导致的粮食减产,而且可以使粮食总产出现较大增长,但耕地数量仍是稳定粮食总产的重要因素.     

江西省县域尺度耕地变化的地域格局分析

以县域为基本空间单元,借助GIS技术,利用探索式空间数据分析(ESDA)相关理论,对江西省耕地数量变化的区域差异格局、特征与驱动机制进行了研究。结果表明,经全局空间自相关指数Moran′s I值计算,研究期内区域耕地数量变化的差异呈现出一定的空间集聚特征,且有进一步集聚的趋势;各县域Local Moran′s I反映了耕地变化在局域空间上具有一定的均质性,"北部平原—周边山区—内部岗丘"的区域化分异特征;局域空间自相关(LISA)的4种集聚类型中,正相关的"高—高"和"低—低"类型占主体部分,约占60%。其中,"高—高"关联的主要有北部平原区、周边部分山区县,而赣东南西三面群山向内部平原过渡的岗地、丘陵地区等则表现出一定的"低—低"关联特征。不同类型区,影响耕地数量变化的主导因素有所不同。     

贵州省退耕还林工程背景下的土地生产潜力评价

以我国西南喀斯特地区中心地带的贵州省为研究对象,通过建立灰色预测模型和时间序列预测模型,并将2007年和2008年的土地实际生产能力与土地预测生产能力进行精度检验,对贵州省2020年土地生产潜力进行综合预测。在此基础上,考虑温饱、小康及相对富裕3种生活类型所需的营养标准,对贵州省在退耕还林工程背景下的土地生产潜力进行评价。并针对评价结果,提出贵州省在退耕还林工程背景下实现土地可持续利用的相关建议。     

基于随机森林的耕地质量评价智能模型及其应用研究

为了更精确地表达耕地质量的系统性、非线性、差异性等特点,本研究旨在探索一种新的智能化耕地质量评价方法,提高耕地质量评价精度。以襄州区为研究区域,从地形地貌、土壤条件、社会经济、生态安全4个方面构建耕地质量综合评价指标体系,选用熵权法（EW）、后向传播神经网络（BPNN）、随机森林（RF）三种模型进行训练,比较三种模型的评价精度,并分析襄州区2018年耕地质量等级分布规律。结果表明：（1）襄州区耕地质量整体较好,以二、三等级为主,累积面积占比达到54.63%,呈现出明显的地域分异规律,高质量耕地主要分布在中北部,低质量耕地主要聚集在南部,且各乡镇耕地质量等级分布也具有明显差异;（2）耕地质量RF评价模型能够较为精确地模拟指标之间的复杂关系,科学定量分析各指标对耕地质量的贡献;（3）耕地质量平均指数比较,RF＞BPNN＞EW,RF与BPNN的评价结果具有相似的空间分布,且均与EW的差异较为显著;（4）相比于BPNN和EW,RF具有更高的数据挖掘能力和训练精度,其评价结果最为理想,决定系数R2为0.814 5,MAE为0.009,MSE为0.012,RF能有效运用于耕地质量评价研究。本研究丰富和完善了县域尺度耕地质量评价指标体系及方法,为襄州区耕地资源数量、质量、生态“三位一体”的管护提供理论依据,同时为其他类似地区耕地质量评价提供借鉴与参考。