土地评价与管理第五章_土地潜力评价
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P为有效土层厚度； T为土壤结构； A粘土矿物特性； M为矿物质含量。
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Land Evaluation
土地潜力评价
考虑了土壤的9个要素和特性，根据每一要素的特征 给出从 0到100的数值，所有要素特征的乘积便是土壤生 产力指数。
土 地 评 价 与 管 理
关键通过建立每一要素详细的评分标准，比较要素特 征和评分标准，得出分数值，然后计算土壤生产力指数.
土 地 评 价 与 管 理
作物的干物质生产率（ym）取决于作物种类与温度。 ym可能大于或小于标准作物假定的20kg/（hm2·时），
当ym≥20时： Y0=F(0.8+0.01ym)y0+(1-F)(0.5+0.025ym)yc 当ym＜20时： Y0=F(0.5+0.025ym)y0+(1-F)(0.05ym)yc
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Land Evaluation
土地潜力评价
2．土壤潜力率(soil capability ratio)
土壤单元潜力指数：
土 地 评 价 与 管 理
SPI = P -（ CM + CL ）
式中， SPI 为土壤单元潜力指数； P是根据当地管理水平确定的有关产量 的费用指数； CM 是克服或者把土壤限制因素的影响减小的改良措施的费用 指数；CL表示由持续影响的限制性因素造成的费用指数
4
Land Evaluation
土地潜力评价
2．桑斯维特纪念模型
土 地 评 价 与 管 理
(Thorthwaite Memorial Model)
P = 3000［1-e0.0009695（E-20）］
P-生物生产量（g/(m2.a)）、E－年实际蒸散量
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Land Evaluation
土地潜力评价
Land Evaluation
土地潜力评价
5．FAO的方法
土 地 评 价 与 管 理
（1）计算标准作物干物质产量（Y0）
Y0 = F·y0 + （ 1 – F ）yc
其中，F =（Rse - 0.5Rs）/ 0.8Rse
与瓦赫宁公式相同
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Land Evaluation
土地潜力评价
（2）作物种类与生育期间的温度订正（CT）
8
Land Evaluation
土地潜力评价
（2）按气候影响进行订正
ETm/（ea-ed）
式中： ETm为生育期内日平均最大蒸散量（mm/日）， ea为生育期内平均和饱水气压,ed为实际水汽压。
土 地 评 价 与 管 理
（3）作物种类订正（K）
标准条件下作物干物质产量与苜蓿、玉米、高 粱、小麦的干物质产量的关系为经验常数 K，称为作 物转换系数。
23
Land Evaluation
土地潜力评价
美国农业部土壤保持局1974年提出来的，强调土壤特 性的一种土地评价形式。土壤潜力率是根据土壤的相对 质量为规划工作者作出合理的土地利用决策而设计的。
土 地 评 价 与 管 理
在高水平的经营管理下某一作物的预期产量为依据， 综合了土地质量、产量和管理措施，使土壤限制性因素 减小到最小限度的相对费用，以及减小持续限制性因素 对社会经济和环境的影响造成的费用。土壤潜力率通常 是建立在每一土壤单元潜力指数（SPI）的基础上，这是 一个土壤的相对适正系数；
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Land Evaluation
土地潜力评价 宜牧土地生产潜力分析
• 第一步：宜牧土地气候生产潜力（迈阿密模型计算）
Y = 3000 /（1 + e1.315-0.119t） Y = 3000（1 - e-0.00064p） Y-生物生产量（g/(m2.a)）t-年平均温度（℃）p-年均降水量（mm） 根据 Liebig （李比希）定律，最小量因子制约生产力水平，因此选用两 个生产力数值中的较低值来代表该地植物生产潜力。
60年代荷兰瓦格宁根大学斯莱波斯提出的一种 植物生产力的动态模拟模型。通过模拟作物的 光合、呼吸作用，叶和根生长量等因子的日变 化以及碳水化合物的变化过程，来模拟在水分 和营养充足条件下的作物光温生产力。在计算 时综合考虑了作物种类、光合特性、群体叶面 积及作物产量形成的动态过程、机理等而计算 的，这一方法主要适用于小麦、玉米、高粱、 苜蓿等作物产量的估算。计算分五个步骤：
土 地 评 价 与 管 理
以每养单位每日需干草2公斤，就可以大致计 算出一定区域内可能的载畜量
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Land Evaluation
土地潜力评价
二、以土壤为主的潜力评价
1． 农用土地土壤生产力分级系统 (Soil productivity rating system)
土 FAO于1971年根据土壤生产力指数（IP,index of productivity ）的高低， 地 划分为5个等级以表示土地质量的高低，即土壤生产力分级。 评 IP = H×D×P×T×N（or S）×O×A×M 价 与 式中: IP为土壤生产力指数； N为盐基饱和度； 管 H为土壤水分； S为可溶盐含量； 理 D为排水状况； O为有机质含量；
土 地 评 价 与 管 理
CM反映了为维持土壤生产力所必须的保护改良措施的费
用，如修筑梯田、挖排水渠、输水道的费用等，将这些改 良措施的总费用估算出来并按年份摊，以决定改良措施的 年费用；
CL反映了每年用于克服持续
性限制因素影响的耕作或措施费用，如每年用于土壤保 持的费用、农田带状耕作的费用及夏季休闲地的费用等。
土 地 评 价• 与 管 理
第二步：宜牧土地生产潜力
Pa = Pc f(l) Pa 宜牧土地生产力 Pc 气候生产潜力 f(l)土地质量系数 f(l)= ∑(Ai Rj)/∑Ai A不同等级宜牧土地面积 R 相应等级土地等级系数
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土地潜力评价 宜牧土地生产潜力分析
• 第三步：宜牧土地第二生产潜力
Pg = ∑(Pai Ai) /107 Pg牧草生产的潜力总量 Pai 地域平均状况的宜牧土地生产潜力 Ai 地域宜牧土地总面积 107 由公斤转化为万吨的转化系数 i参与计算的地域单元 Pac = Pg f(e) f(u) f(o) Pac 实际可能利用的生产潜力 f(e)可食性牧草占牧草的系数 f(u)可利用宜牧土地占宜牧土地的系数 Pg 生产潜力 f(o）其它因素对实际生产潜力影响的系数
迈阿密模型（Miami Model） 桑斯维特纪念模型（Thorthwaite Memorial Model） 格思纳—里思模型和瓦格宁根法（Wageningen）
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Land Evaluation
土地潜力评价 1．迈阿密模型 (Miami Model)
（1971，H.Lieth莱斯）
土 地 评 价 与 管 理
土地潜力评价
（5）经济系数（CH） 收获量仅是干物质总产量的一部分，所以作 经济系数（CH）订正后才得到经济产量。 综合上述五个计算过程，其总的计算公式为： Y = Y0·ETm/（ea - ed）·K·CT·CH·G
式中： G为总生长期（日）； Y为光温生产潜力（Kg/hm2）
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土 地 评 价 与 管 理
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土 地 评 价 与 管 理
Land Evaluation
土地潜力评价
一般数学表达式可归纳为：
g = C.E.∑ Qi Kti Kwi Ks
土 地 评 价 与 管 理
式中： C为能量转换系数； Qi为太阳辐射； E为光能利用率；
i为作物生长时段序号；
Ks为土壤订正系数。 Kti为各生长时段温度订正系数；
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Land Evaluation
土地潜力评价
（1）计算标准作物干物质产量（Y0）
土 地 评 价 与 管 理
Y 0 = F ·y 0 + （ 1 – F ） y c
其中，F =（Rse - 0.5Rs）/ 0.8Rse
式中： Y0为标准作物干物质产量， F为白天的阴天部分（云覆盖度）， Rs为实测入射短波辐射（cal/cm2· 日）， Rse为晴天最大入射有效短波辐射（cal/cm2· 日）， y0 为生育期间完全阴天时的标准作物干物质产量（kg/（hm2· 日））， yc 为生育期间完全晴天时的标准作物干物质产量（kg/（hm2· 日））。
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土地潜力评价
（3）叶面积订正（CL）
土 地 评 价 与 管 理
上面计算的Y0 为叶面积指数LAI=5时最大干物质 产量。在LAI≥5 时，对 Y0 的影响不大，但在 LAI ＜ 5 时 则应进行叶面积订正。
（4）净干物质产量订正（CN）
植物在白天进行光合作用积累干物质，晚上则呼 吸消耗，消耗剩余的物质才能用于植物生长。
4th、 土地潜力评价
土 地 评 价 与 管 理
1．以气候要素为主的潜力评价
2．以土壤为主的潜力评价
3．土地潜力综合评价
4．土地潜力评价的步骤 5．土地潜力评价成果的应用 6．讨论
1
Land Evaluation
土地潜力评价
定性途径：
主要途径
土 地 评 价 与 管 理
根据土地对各种农作物或土地利用方式的自然限制因 素的强弱程度，将土地生产潜力分为若干等级或类别。
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Land Evaluation
土地潜力评价
（4）温度订正（CT）
土 地 评 价 与 管 理
标准作物产量为作物在标准温度下的产量，按
作物把总能量的 40% 用于自身维持呼吸作用考
虑，则在总生长期实际白天温度平均值条件下
的作物净产量可用作物各自的温度订正系数 CT
予以修正。
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Land Evaluation
（5）经济系数订正（CH）
含义同瓦格宁根法。
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土地潜力评价
当ym≥20时：
土 地 评 价 与 管 理
Y0=.CH.G.{F(0.8+0.01ym)y0+(1-F)(0.5+0.025ym)yc} 当ym＜20时： Y0=.CH.G. { F(0.5+0.025ym)y0+(1-F)(0.05ym)yc }
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Land Evaluation
土地潜力评价
三、土地潜力综合评价 （美国农业部土地潜力分类系统）
土 地 评 价 与 管 理
潜力级 美 国 土 地 潜 力 分 级 结 构
潜力亚级
潜力单元
耕
地
非 耕 地
I II III IV V to
IIIw IIIe IIIs IIIc IIIes etc
IIIs1 IIIs2 IIIs3 IIIs4 etc
重点是确定各个系数
国外有一些成功的系数,但也有误差
中国目前没有通过试验取得这些系数数据
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Land Evaluation
土地潜力评价
6. 农业生产潜力 (Agr. potential productitvity) 把植物、气候、土壤视为一个整体系统（SPAC）， 考虑其中各部分的相互作用和诸因子各自及共同对作 物生产力形成的影响. 基本形式是在光合潜力的基础上进行温度订正， 称为光温生产潜力； 再进行水分订正，称为光温水生产潜力（或气候 生产潜力）； 又进行了土壤订正，称为气候—土壤生产潜力（或 农业生产潜力）。
计算出土壤潜力指数后，将其按大小排列，并换 算成土壤潜力率的比分从 0到 100，用于评价土壤质量，
最好的土地是100分。
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土地潜力评价
P 可以按在良好经营下的一个特定土壤单元上生长的特
定作物产量来计算，每一土壤单元的作物产量乘以作物的 净价格就是该土壤单元预期的年收入费用指数；
3．格思纳—里思模型 (Gessner-Lieth Model) P = -157 + 5.17S
P-生物生产量（g/(m2.a)）、S－光合作用季节的日数
土 地 评 价 与 管 理
6
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土地潜力评价
4．瓦格宁根模型(Wageningen Model)
土 地 评 价 与 管 理
美国农业部土地生产潜力评价系统
定量途径：
依据一定的数理模型（统计的或机制的）来定量表达 土地的潜在生产能力。
MOSS模型、 Miami模型、GOSSYM模型
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Land Evaluation
土地潜力评价
一、以气候要素为主的潜力评价
土 地 评 价 与 管 理
从温度、降水、蒸发等水热条件揭示土地的生产潜力
Y = 3000 /（1 + e1.315-0.119t） Y = 3000（1 - e-0.00064p）
Y-生物生产量（g/(m2.a)） t-年平均温度（℃）、p-年均降水量（mm）
根据Liebig（李比希）定律，最小量因子制约生 产力水平（或土地生产率限制率），因此选用两个生 产力数值中的较低值来代表该地植物生产潜力。
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土地潜力评价
考虑了土壤的9个要素和特性，根据每一要素的特征 给出从 0到100的数值，所有要素特征的乘积便是土壤生 产力指数。
土 地 评 价 与 管 理
关键通过建立每一要素详细的评分标准，比较要素特 征和评分标准，得出分数值，然后计算土壤生产力指数.
土 地 评 价 与 管 理
作物的干物质生产率（ym）取决于作物种类与温度。 ym可能大于或小于标准作物假定的20kg/（hm2·时），
当ym≥20时： Y0=F(0.8+0.01ym)y0+(1-F)(0.5+0.025ym)yc 当ym＜20时： Y0=F(0.5+0.025ym)y0+(1-F)(0.05ym)yc
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2．土壤潜力率(soil capability ratio)
土壤单元潜力指数：
土 地 评 价 与 管 理
SPI = P -（ CM + CL ）
式中， SPI 为土壤单元潜力指数； P是根据当地管理水平确定的有关产量 的费用指数； CM 是克服或者把土壤限制因素的影响减小的改良措施的费用 指数；CL表示由持续影响的限制性因素造成的费用指数
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土地潜力评价
2．桑斯维特纪念模型
土 地 评 价 与 管 理
(Thorthwaite Memorial Model)
P = 3000［1-e0.0009695（E-20）］
P-生物生产量（g/(m2.a)）、E－年实际蒸散量
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土地潜力评价
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土地潜力评价
5．FAO的方法
土 地 评 价 与 管 理
（1）计算标准作物干物质产量（Y0）
Y0 = F·y0 + （ 1 – F ）yc
其中，F =（Rse - 0.5Rs）/ 0.8Rse
与瓦赫宁公式相同
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土地潜力评价
（2）作物种类与生育期间的温度订正（CT）
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土地潜力评价
（2）按气候影响进行订正
ETm/（ea-ed）
式中： ETm为生育期内日平均最大蒸散量（mm/日）， ea为生育期内平均和饱水气压,ed为实际水汽压。
土 地 评 价 与 管 理
（3）作物种类订正（K）
标准条件下作物干物质产量与苜蓿、玉米、高 粱、小麦的干物质产量的关系为经验常数 K，称为作 物转换系数。
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土地潜力评价
美国农业部土壤保持局1974年提出来的，强调土壤特 性的一种土地评价形式。土壤潜力率是根据土壤的相对 质量为规划工作者作出合理的土地利用决策而设计的。
土 地 评 价 与 管 理
在高水平的经营管理下某一作物的预期产量为依据， 综合了土地质量、产量和管理措施，使土壤限制性因素 减小到最小限度的相对费用，以及减小持续限制性因素 对社会经济和环境的影响造成的费用。土壤潜力率通常 是建立在每一土壤单元潜力指数（SPI）的基础上，这是 一个土壤的相对适正系数；
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土地潜力评价 宜牧土地生产潜力分析
• 第一步：宜牧土地气候生产潜力（迈阿密模型计算）
Y = 3000 /（1 + e1.315-0.119t） Y = 3000（1 - e-0.00064p） Y-生物生产量（g/(m2.a)）t-年平均温度（℃）p-年均降水量（mm） 根据 Liebig （李比希）定律，最小量因子制约生产力水平，因此选用两 个生产力数值中的较低值来代表该地植物生产潜力。
60年代荷兰瓦格宁根大学斯莱波斯提出的一种 植物生产力的动态模拟模型。通过模拟作物的 光合、呼吸作用，叶和根生长量等因子的日变 化以及碳水化合物的变化过程，来模拟在水分 和营养充足条件下的作物光温生产力。在计算 时综合考虑了作物种类、光合特性、群体叶面 积及作物产量形成的动态过程、机理等而计算 的，这一方法主要适用于小麦、玉米、高粱、 苜蓿等作物产量的估算。计算分五个步骤：
土 地 评 价 与 管 理
以每养单位每日需干草2公斤，就可以大致计 算出一定区域内可能的载畜量
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土地潜力评价
二、以土壤为主的潜力评价
1． 农用土地土壤生产力分级系统 (Soil productivity rating system)
土 FAO于1971年根据土壤生产力指数（IP,index of productivity ）的高低， 地 划分为5个等级以表示土地质量的高低，即土壤生产力分级。 评 IP = H×D×P×T×N（or S）×O×A×M 价 与 式中: IP为土壤生产力指数； N为盐基饱和度； 管 H为土壤水分； S为可溶盐含量； 理 D为排水状况； O为有机质含量；
土 地 评 价 与 管 理
CM反映了为维持土壤生产力所必须的保护改良措施的费
用，如修筑梯田、挖排水渠、输水道的费用等，将这些改 良措施的总费用估算出来并按年份摊，以决定改良措施的 年费用；
CL反映了每年用于克服持续
性限制因素影响的耕作或措施费用，如每年用于土壤保 持的费用、农田带状耕作的费用及夏季休闲地的费用等。
土 地 评 价• 与 管 理
第二步：宜牧土地生产潜力
Pa = Pc f(l) Pa 宜牧土地生产力 Pc 气候生产潜力 f(l)土地质量系数 f(l)= ∑(Ai Rj)/∑Ai A不同等级宜牧土地面积 R 相应等级土地等级系数
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土地潜力评价 宜牧土地生产潜力分析
• 第三步：宜牧土地第二生产潜力
Pg = ∑(Pai Ai) /107 Pg牧草生产的潜力总量 Pai 地域平均状况的宜牧土地生产潜力 Ai 地域宜牧土地总面积 107 由公斤转化为万吨的转化系数 i参与计算的地域单元 Pac = Pg f(e) f(u) f(o) Pac 实际可能利用的生产潜力 f(e)可食性牧草占牧草的系数 f(u)可利用宜牧土地占宜牧土地的系数 Pg 生产潜力 f(o）其它因素对实际生产潜力影响的系数
迈阿密模型（Miami Model） 桑斯维特纪念模型（Thorthwaite Memorial Model） 格思纳—里思模型和瓦格宁根法（Wageningen）
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土地潜力评价 1．迈阿密模型 (Miami Model)
（1971，H.Lieth莱斯）
土 地 评 价 与 管 理
土地潜力评价
（5）经济系数（CH） 收获量仅是干物质总产量的一部分，所以作 经济系数（CH）订正后才得到经济产量。 综合上述五个计算过程，其总的计算公式为： Y = Y0·ETm/（ea - ed）·K·CT·CH·G
式中： G为总生长期（日）； Y为光温生产潜力（Kg/hm2）
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土 地 评 价 与 管 理
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土 地 评 价 与 管 理
Land Evaluation
土地潜力评价
一般数学表达式可归纳为：
g = C.E.∑ Qi Kti Kwi Ks
土 地 评 价 与 管 理
式中： C为能量转换系数； Qi为太阳辐射； E为光能利用率；
i为作物生长时段序号；
Ks为土壤订正系数。 Kti为各生长时段温度订正系数；
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土地潜力评价
（1）计算标准作物干物质产量（Y0）
土 地 评 价 与 管 理
Y 0 = F ·y 0 + （ 1 – F ） y c
其中，F =（Rse - 0.5Rs）/ 0.8Rse
式中： Y0为标准作物干物质产量， F为白天的阴天部分（云覆盖度）， Rs为实测入射短波辐射（cal/cm2· 日）， Rse为晴天最大入射有效短波辐射（cal/cm2· 日）， y0 为生育期间完全阴天时的标准作物干物质产量（kg/（hm2· 日））， yc 为生育期间完全晴天时的标准作物干物质产量（kg/（hm2· 日））。
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土地潜力评价
（3）叶面积订正（CL）
土 地 评 价 与 管 理
上面计算的Y0 为叶面积指数LAI=5时最大干物质 产量。在LAI≥5 时，对 Y0 的影响不大，但在 LAI ＜ 5 时 则应进行叶面积订正。
（4）净干物质产量订正（CN）
植物在白天进行光合作用积累干物质，晚上则呼 吸消耗，消耗剩余的物质才能用于植物生长。
4th、 土地潜力评价
土 地 评 价 与 管 理
1．以气候要素为主的潜力评价
2．以土壤为主的潜力评价
3．土地潜力综合评价
4．土地潜力评价的步骤 5．土地潜力评价成果的应用 6．讨论
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Land Evaluation
土地潜力评价
定性途径：
主要途径
土 地 评 价 与 管 理
根据土地对各种农作物或土地利用方式的自然限制因 素的强弱程度，将土地生产潜力分为若干等级或类别。
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土地潜力评价
（4）温度订正（CT）
土 地 评 价 与 管 理
标准作物产量为作物在标准温度下的产量，按
作物把总能量的 40% 用于自身维持呼吸作用考
虑，则在总生长期实际白天温度平均值条件下
的作物净产量可用作物各自的温度订正系数 CT
予以修正。
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（5）经济系数订正（CH）
含义同瓦格宁根法。
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土地潜力评价
当ym≥20时：
土 地 评 价 与 管 理
Y0=.CH.G.{F(0.8+0.01ym)y0+(1-F)(0.5+0.025ym)yc} 当ym＜20时： Y0=.CH.G. { F(0.5+0.025ym)y0+(1-F)(0.05ym)yc }
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土地潜力评价
三、土地潜力综合评价 （美国农业部土地潜力分类系统）
土 地 评 价 与 管 理
潜力级 美 国 土 地 潜 力 分 级 结 构
潜力亚级
潜力单元
耕
地
非 耕 地
I II III IV V to
IIIw IIIe IIIs IIIc IIIes etc
IIIs1 IIIs2 IIIs3 IIIs4 etc
重点是确定各个系数
国外有一些成功的系数,但也有误差
中国目前没有通过试验取得这些系数数据
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Land Evaluation
土地潜力评价
6. 农业生产潜力 (Agr. potential productitvity) 把植物、气候、土壤视为一个整体系统（SPAC）， 考虑其中各部分的相互作用和诸因子各自及共同对作 物生产力形成的影响. 基本形式是在光合潜力的基础上进行温度订正， 称为光温生产潜力； 再进行水分订正，称为光温水生产潜力（或气候 生产潜力）； 又进行了土壤订正，称为气候—土壤生产潜力（或 农业生产潜力）。
计算出土壤潜力指数后，将其按大小排列，并换 算成土壤潜力率的比分从 0到 100，用于评价土壤质量，
最好的土地是100分。
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Land Evaluation
土地潜力评价
P 可以按在良好经营下的一个特定土壤单元上生长的特
定作物产量来计算，每一土壤单元的作物产量乘以作物的 净价格就是该土壤单元预期的年收入费用指数；
3．格思纳—里思模型 (Gessner-Lieth Model) P = -157 + 5.17S
P-生物生产量（g/(m2.a)）、S－光合作用季节的日数
土 地 评 价 与 管 理
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Land Evaluation
土地潜力评价
4．瓦格宁根模型(Wageningen Model)
土 地 评 价 与 管 理
美国农业部土地生产潜力评价系统
定量途径：
依据一定的数理模型（统计的或机制的）来定量表达 土地的潜在生产能力。
MOSS模型、 Miami模型、GOSSYM模型
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土地潜力评价
一、以气候要素为主的潜力评价
土 地 评 价 与 管 理
从温度、降水、蒸发等水热条件揭示土地的生产潜力
Y = 3000 /（1 + e1.315-0.119t） Y = 3000（1 - e-0.00064p）
Y-生物生产量（g/(m2.a)） t-年平均温度（℃）、p-年均降水量（mm）
根据Liebig（李比希）定律，最小量因子制约生 产力水平（或土地生产率限制率），因此选用两个生 产力数值中的较低值来代表该地植物生产潜力。