耕地评价原理与方法

二、田间调查与取样


基本要求：GPS定位
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。
确定采样点数量－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。
确定采样点数量－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
以地形的变化在地形图（万分之一或者五万分之一）上
确定取样点位。 采样人员带着图到实地，在位于采样单元相对中心 位置的典型地块定点取样。这样做法的好处是可以先在 图上观察样点分布的均匀度，并应用空间插值的方法检 验样点的密度是否达到了一定的精度。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。
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耕地地力评价原理与方法
第一节 评价原理与方法
第二节 评价技术流程
第三节 建立县域耕地资源管理信息系统 第四节 选择评价因素 第五节 建立评价模型 第六节 评价结果检验
第七节 评价结果归入农业部地力等级体系
第八节 评价结果应用 第九节 作物适宜性评价
第一节
评价原理与方法
第四节
选择评价因素
一、评价指标选择原则
重要性：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。
易获取性：通过常规的方法可以获取，如土壤因素、灌排条件。 差异性：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。
稳定性：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。
评价范围：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。
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因素为主的潜力评价和以土壤因 素为主的潜力评价。在一个较小的区域范围内（县域），气候因素 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、农田基础设施等因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。
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），地貌类型与土壤 类型一致，利用方式和耕作方法基本相同，这样得出 的评价结果不仅可应用于农业布局规划等农业决策， 还可以用于指导实际的农事操作，为实施精准农业奠
定良好的基础。
四、耕地管理单元获取数据
耕地管理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：
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
yi f t i (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
10 东经
11 北纬 12 海拔 13 坡度 14 坡向 15 地貌类型 16 地形部位 17 地面破碎情况
Hale Waihona Puke Baidu
27 梯田类型
28 梯田熟化年限 29 土壤侵蚀类型 30 土壤侵蚀程度 31 剖面构型 32 质地构型 33 有效土层厚度 34 耕层厚度
44 pH
45 CEC 46 有机质 47 全氮 48 有效磷 49 缓效钾 50 速效钾 51 有效锌
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61 盐化类型
62 1米土层含盐量 63 耕层土壤含盐量 64 潜水埋深 65 旱季地下水位 66 地下水矿化度
A层
B层 立 地 条 件
C层 旱季 地下水位 坡向 成土 母质 地形 部位 耕层 质地 PH 有效磷 有机质 缓效钾 微量 元素
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
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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 接评估得到）
第二节
评价技术流程
第三节
建立县域耕地资源管理信息系统
一、建立耕地资源基础数据库
第一次全国土壤普查 第二次全国土壤普查（农化样点补充定位） 历年土壤农化性状调查数据 国土资源有关数据 第二次土壤普查以来所有试验资料
发生较大的差异。
行政区图：
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
力
剖 面 组 成
第五节
建立评价模型
一、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
隶属函数分析模块
应用实例
（一）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
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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。
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（integrate fertility index)
（2）戒下型函数模型（坡度、土壤容重等）
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。
（二）建立隶属函数的方法：最小二乘法
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：
时间（小时）
0
1
2 26.5
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。
综合以上几种基础图的优缺点，我们推荐用土壤 图(土种)与土地利用现状图（含行政区划图）叠加产 生的图斑作为耕地管理单元,这样形成的管理单元空
3 26.3
4 26.1
5 25.7
6 25.3
7 24.8
土壤水分含量％ 27.0 26.8
建立隶属函数的方法：最小二乘法
y=at+b
图4 函数关系示意图
建立隶属函数的方法：最小二乘法
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
三、制作耕地资源管理单元图
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：

土地利用现状图


土壤图
行政区图
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
二、全国耕地地力评价指标体系全集
1 种植制度 2 设施类型 3 ≥0℃积温 4 ≥10℃积温 5 年降水量 6 全年日照时数 7 光能辐射总量 8 无霜期 9 干燥度 18 地表岩石露头状 况 35 腐殖层厚度 36 障碍层类型 37 障碍层出现位置 38 障碍层厚度 39 水型 40 成土母质 41 质地 42 容重 43 田间持水量 52 水溶态硼 53 有效硅 54 有效钼 55 有效铜 56 有效锰 57 有效铁 58 交换性钙 59 交换性镁 60 有效硫 19 地表砾石度 20 田面坡度 21 灌溉保证率 22 灌溉模数 23 排涝模数 24 抗旱能力 25 排涝能力 26 林地覆盖率
取常数 a、b，使
M [ yi (at i b)] 2 最小来保证每
i 0
7
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。
隶属函数模型
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
点位数据：点分布图……插值（以点代面）……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。
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理 耕
化
性
地
状
地 土 壤 管 理
排涝 能力 灌溉 保证率 林网化 水平 全盐量 地下水 矿化度 障碍层 类型 障碍层 出现深度 侵蚀 程度 剖面 构型 耕层 厚度