农田质量评价原理与方法

1、农田质量评价原理与方法耕地地力力评价基基本原理理耕地地力力评价大大体可分分为以产产量为依依据的耕耕地当前前生产能能力评价价和以自自然要素素为主的的生产潜潜力评价价。本次次耕地地地力评价价是指耕耕地用于于一定方方式下，在各种种自然要要素相互互作用下下所表现现出来的的潜在生生产能力力。生产潜力力评价又又可分为为以气候候要素为为主的潜潜力评价价和以土土壤要素素为主的的潜力评评价。在在一个较较小的区区域范围围内（县县域），气候要要素相对对一致，耕地地地力评价价可以根根据所在在地的地地形地貌貌、成土土母质、土壤理理化性状状、农田田基础设设施等要要素相互互作用表表现出来来的综合合特征，揭示耕耕地潜在在生物

2、生生产力的的高低。耕地地力力评价基基本原理理耕地地力力评价结结果表达达方法一一：回回归模型型法Y=b0+b1x1+b2x2+bnxm式中：Y单位面面积产量量Xi耕地自自然属性性（参评评因素）bi该属性性对耕地地地力的的贡献率率（解多多元回归归方程求求得）耕地地力力评价结结果表达达方法二二：参数法IFI= b1x1+b2x2+bnxn式中：IFI耕地地地力指数数Xi耕地自自然属性性（参评评因素）bi该属性性对耕地地地力的的贡献率率（层次次分析方方法或专专家直接接评估求求得）耕地地力力评价基基本原理理一、信息息采集：耕地资资源基础础数据库库卫星遥感感（RS）：土地利用用现状图图实时的农农作物布布局

3、及长长势全球定位位系统（GPS）：耕地地力力调查点点土壤污染染调查点点地下水质质量监测测点土壤肥力力定位监监测点实地调查查：农民的投投入产出出作物的生生长动态态二、选择择评价要要素选择的原原则农业部“全国耕地地地力调调查与质质量评价价”指标体系系总集应用实例例选择的原原则选取的因因子对耕耕地地力力有比较较大的影影响，如如地形因因素、土土壤因素素、灌排排条件等等等。选取的因因子在评评价区域域内的变变异较大大，便于于划分耕耕地地力力的等级级。如在在地形起起伏较大大的区域域，地面面坡度对对耕地地地力有很很大影响响，必须须列入评评价项目目之中；再如有有效土层层厚度是是影响耕耕地生产产能力的的重要因因素

4、，在在多数地地方都应应列入评评价指标标体系，但在冲冲积平原原地区，耕地土土壤都是是由松软软的沉积积物发育育而成，有效土土层深厚厚而且比比较均一一，就可可以不作作为参评评因素。选取的评评价因素素在时间间序列上上具有相相对的稳稳定性，如土壤壤的质地地、有机机质含量量等，评评价的结结果能够够有较长长的有效效期。选取评价价因素与与评价区区域的大大小有密密切的关关系。当当评价区区域很大大（国家家或省级级的耕地地地力评评价），气候因因素（降降雨、无无霜期等等等）就就必须作作为评价价因素。本次调调查以县县为基本本调查单单位，在在一个县县的范围围内，气气候因素素变化较较小，在在进行县县域耕地地地力评评价时，气

5、候因因素可以以不作为为参评因因子。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AL10100000积温AL301000剖面构型AL510000 有效硅AL102000100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

6、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

7、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

8、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

9、出现深度yYyynYnnnnNynn侵蚀程度yYyynNnnnnNynn剖面构型yYyyyYyynnYyyy耕层厚度yYyyyYyyyyYyyy三、确定定评价单单元耕地评价价单元是是具有专专门特征征的耕地地单元，在评价价系统中中是用于于制图的的区域；在生产产上用于于实际的的农事管管理，是是耕地地地力评价价的基础础。在确确定评价价单元时时可以应应用以下下几种基基础图件件：行政区划划图土壤图土地利用用现状图图（基本农农田保护护区现状状图）行政区划划图：用乡、村村的行政政界限为为评价单单元，更更细的可可以划分分到生产产队。这这样划分分的优点点是行政政隶属关关系明确确，适用用于农业业及农村村经济管管理

10、。这这样的评评价单元元内可能能有两种种或多种种土壤类类型；土土地利用用方式、管理方方式都可可能不一一致，不不适用于于耕地地地力的评评价。土壤图：根据土壤壤类型划划分评价价单元可可以在一一定程度度上反映映耕地地地力的差差异。这这种方法法的优点点是能充充分反映映土壤在在耕地地地力中的的主要矛矛盾，同同时能够够充分利利用土壤壤普查中中的资料料，节省省大量的的野外调调查工作作量，具具有较好好的土壤壤和耕地地利用基基础，只只要将耕耕地评价价地区的的土壤图图连同土土壤调查查报告收收集起来来，就可可以确定定土地评评价单元元、单元元的数量量及其位位置。这这样划分分的评价价单元主主要问题题是实地地缺乏明明显的界

11、界线，而而且往往往和自然然田块、行政界界线不一一致；另另外，由由于利用用方式、耕作管管理措施施的差异异，随着着时间的的推移，同一种种土壤类类型耕地地地力会会发生较较大的差差异。土地利用用现状图图：按土地利利用现状状图的基基础制图图单元（自然地地块或耕耕作规划划单元）作为耕耕地评价价单元。这样的的单元内内地形、水利状状况基本本一致，种植作作物的种种类、管管理水平平、常年年产量也也基本相相同。不不足之处处是评价价单元的的区域较较大，往往往跨越越乡界，另外同同一单元元内可能能包含多多种土壤壤类型。基本农田田保护区区现状图图：基本农田田保护区区划定的的保护块块具有明明确的空空间四至至，有准准确的面面积

12、数据据，同一一个保护护块内的的利用方方式基本本一致，作为耕耕地地力力评价的的基础单单元评价价结果比比较可靠靠，与我我国的农农业生产产体制比比较吻合合，不足足之处是是同一个个地块内内可能包包含两种种或多种种土壤类类型。 土壤图(土种)土地利利用现状状图（基本本农田保保护块图图）叠加加产生的的图斑作作为耕地地地力评评价的评评价单元元。特点：空间界线线及行政政隶属关关系明确确，有准准确的面面积（要要注意与与当地政政府发布布的耕地地面积一一致）；地貌类型型及土壤壤类型一一致；利用方式式及耕作作方法基基本相同同。优点：为农业决决策提供供支持；指导实际际的农事事操作；实施精准准农业奠奠定良好好的基础础。推

13、荐方法法:四、田间间调查点点数量与与调查点点设置调查点数数量调查点定定位调查点数数量取样点数数量设置置原则：点位图转转换成分分布图后后能真实实地反应应耕地地地力的变变化。从从满足这这个条件件出发，取样点点越少越越好。耕地地力力调查：东部地区区2000-3000亩、中部部地区3000-50000亩、西北北地区和和东北地地区5000-10000亩取一个个样点。优势农农作物或或经济作作物种植植区适当当加大样样点密度度。蔬菜地地地力调查查：500-1000亩取一个个样点。土壤环境境调查：1-3万亩取一一个样点点。调查点定定位与第二次次土壤普普查相比比，本次次调查技技术上一一个重大大改进是是田间调调查取

14、样样点定位位。第二二次土壤壤普查的的调查点点由取样样人员根根据实地地自定，调查点点在图上上没有准准确的位位置。本本次调查查是根据据调查目目的以及及调查区区域内评评价要素素空间变变异的情情况，事事先在地地形图上上确定调调查点的的数量和和位置，田间调调查人员员根据在在图上确确定的点点位到田田间应用用GPS定位取样样。kriging空间插值值法专家经验验法kriging空间插值值法这一方法法的原理理是用若若干已知知点来推推测未知知区域，将不连连续的点点状数据据形成连连续的面面状区域域，来描描述整个个研究区区域的空空间变异异特征。不同的的耕地指指标具有有不同的的空间变变异及不不同的统统计特征征，空间间

15、变异越越大，取取样数目目应当越越多。从从理论上上讲，在在确定采采样点数数量时，应根据据空间变变异最大大的那个个指标确确定采样样点数量量。但在在实际应应用时，应综合合考虑各各个指标标对耕地地地力的的贡献以以及其空空间变异异，确定定适当的的取样点点数量。专家经验验法请当地有有经验的的专家根根据土壤壤类型、农作物物布局以以及地形形的变化化在地形形图上（万分之之一或者者五万分分之一）确定取取样点点点位。五、建立立县域耕耕地资源源管理信信息系统统六、评价价单元获获取数据据基本评价价单元图图的每个个图斑都都必须有有参与评评价指标标的属性性数据。根据不不同类型型数据的的特点，可采用用以下几几种途径径为评价价

16、单元获获取数据据：点位数据据：点分布图图插值评价单元元赋值。如土壤壤有效磷磷点位图图、速效效钾点位位图等等等。矢量图：矢量图评价单元元赋值。如土壤壤质地、容重等等较稳定定的土壤壤理化性性状，可可用一个个乡范围围内同一一个土种种的平均均值直接接为评价价单元赋赋值。等值线图图：等值线图图栅格图评价单元元赋值。如等高高线、积积温、降降雨等。七、计算算单因素素评价评评语：模模糊评价价法模糊评价价法基本本原理建立隶属属函数的的方法特尔斐法法简介SPSS统计分析析软件简简介应用实例例模糊评价价法基本本原理模糊子集集：一个模糊糊性概念念就是一一个模糊糊子集，模糊子子集取值值自01中间任一一数值（包括两两端的

17、0与1）。隶属度：元素符合合这个模模糊性概概念的程程度。完完全符合合时隶属属度为1，完全不不符合时时为0，部分符符合取0与1之间一个个中间值值。隶属函数数：表示元素素与隶属属度之间间的解析析函数。根据隶隶属函数数，元素素的每个个值都可可以算出出其对应应隶属度度。建立隶属属函数的的方法：最小二二乘法时间（小时）01234567土壤水分含量27.026.826.526.326.125.725.324.8假设我们做了了这样的的实验：经过一一定时间间（如每每隔一小小时），测量一一次土壤壤水分含含量，得得到一组组实验数数据如下下：建立隶属属函数的的方法：最小二二乘法图4函数关系系示意图图y=at+b常数

18、a和b如何确定定呢？最最理想的的情形是是选取这这样的a和b，能使直直线y=at+b经过图812中所标出出的各点点，但在在实际上上这是不不可能的的。因为为这些点点本来就就不在同同一条直直线上。因此，我们只只能要求求选取这这样的a、b，使得f(t)=at+b在t0，t1，t2，t7处的函数数值与实实验数据据y0，y1，y2，y7相差都很很小，就就是要使使偏差(i=0,1,2,，7)都很小。建立隶属属函数的的方法：最小二二乘法由于任何何实数的的平方都都是正数数或零，因此我我们可以以考虑选选取常数数a、b，使个偏差的绝绝对值都都很小，这种根根据偏差差的平方方和为最最小的条条件来选选择常数数a、b的方法

19、叫叫做最小小二乘法法。最小来保保证每建立隶属属函数的的方法：最小二二乘法应用实例例根据模糊糊数学的的理论，我们将将选定的的评价指指标与耕耕地生产产能力的的关系分分为戒上上型函数数、戒下下型函数数、峰型型函数、直线型型函数以以及概念念型5种类型的的隶属函函数。对对于前四四种类型型,可以用特特尔斐法法对一组组实测值值评估出出相应的的一组隶隶属度，并根据据这两组组数据拟拟合隶属属函数，也可以以根据唯唯一差异异原则,用田间试试验的方方法获得得测试值值与耕地地生产能能力的一一组数据据，用这这组数据据直接拟拟合隶属属函数。鉴于质质地对耕耕地其它它指标的的影响,有机质、阳离子子代换量量、速效效钾等指指标应按

20、按不同质质地类型型分别拟拟合隶属属函数。（1）戒上型型函数模模型（有有效土层层厚度、有机质质含量等等等）式中,yi为第i个因素评评语ui为样品观观测ci为标准指指标ai为系数ut为指标下下限值。（2）戒下型型函数模模型（坡坡度、土土壤容重重等）式中,ut为指标上上限值。（3）峰型函函数模型型（pH）式中,ut1、ut2分别为指指标上、下限值值。（4）直线型型函数模模型（灌灌溉模数数）（5）概念型型指标（剖面构构型、地地貌类型型、土壤壤质地等等）这类指标标其性状状是定性性的、综综合性的的，与耕耕地生产产能力之之间是一一种非线线性的关关系，如如地貌类类型、土土壤剖面面构型、质地等等。这类类要素的的

21、评价可可采用特特尔菲法法直接给给出隶属属度。计算举例例PH 专家评估估pH9.108.808.508.207.907.607.307.006.806.506.205.905.605.305.004.704.40专家评估值.28.44.58.70.80.88.94.981.00.98.94.88.80.70.58.44.28特尔斐法法的基本本步骤确定提问的提纲意见反馈最后总结分析归纳 统计分别征询每个专家对问题的见解选择解答人选反 馈3-5次YESNO一、确定定提问的的提纲列出的调调查提纲纲应当用用词准确确，层次次分明，集中于于要判断断和评价价的问题题。为了了使专家家易于回回答问题题，通常常还在

22、调调查提纲纲的同时时提供有有关背景景材料。二、选择择专家为了得到到较好的的评价结结果，通通常需要要选择对对问题了了解较多多的专家家1050人，少数数重大问问题可选选择100人以上。特尔斐法法的基本本步骤三、调查查结果的的归纳、反馈和和总结收集到专专家对问问题的判判断后，应作一一归纳。定量判判断的归归纳结果果通常符符合正态态分布。在仔细细听取了了持极端端意见专专家的理理由后，去掉两两端各25的意见见，寻找找出意见见最集中中的范围围，然后后把归纳纳结果反反馈给专专家，让让他们再再次提出出自己的的评价和和判断。这样反反复34次后，专专家的意意见会逐逐步趋近近一致。这时就就可作出出最后的的分析报报告。

23、特尔斐法法的基本本步骤SPSS统计分析析软件简简介SPSS(Statistical Packagefor theSocialScience)社会科学学统计分分析软件件包是世世界上著著名的统统计分析析软件之之一。该该软件名名为社会会科学软软件包，实际上上已广泛泛应用于于经济学学、医疗疗卫生、农业等等各个领领域。SPSS forWindows是SPSS软件的Windows版本。它它是用Windows的窗口方方式展示示各种管管理和分分析数据据的功能能，使用用对话框框展示出出各种功功能选择择项，只只要掌握握一定的的Windows操作技能能，粗通通统计分分析原理理，就可可以使用用该软件件为实际际工作服服

24、务。（参考文文献：SPSS forWindows从入门到到精通， 卢纹纹岱等编编著，电电子工业业出版社社）PH隶属函数数5.00y=1/(1+1.18(u-c)2)c=6.8ut1=4ut2=97.00u0.400.600.801.00y6.007.008.009.00容重隶属属函数拟拟合专家评估估容重（g/cm3）1.201.251.301.351.401.451.501.551.6专家评价值1.00.96.85.72.58.48.39.32.271.201.301.401.501.601.70u0.200.400.600.801.00y容量隶属属函数y=1/(1+17.23(u-c)2)c

25、=1.2Ut1.6耕层厚度度隶属函函数拟合合专家评估估耕层厚度（cm）20.0018.0016.0014.0012.0010.008.06.00专家评价值1.00.96.90.82.72.600.46.3010.0012.5015.0017.5020.00u0.500.600.700.800.901.00yy=1/(1+0.0104(u-c)2) c=20 ut5耕层厚度度隶属函函数 仪征市耕地地力评价指标隶属函数标号函数类型项 目隶属函数CutA1戒上型有效锌(mg/kg)Y=1/(1+4.14(u-c)2)c=1.0ut0.2A2戒上型速效钾(中壤-紧砂)(mg/kg)Y=1/(1+7.3

26、810-4(u-c)2)c=100ut10A2戒上型速效钾(重壤-重粘)(mg/kg)Y=1/(1+5.9410-4(u-c)2)c=120ut20A3戒上型有效磷(中壤-紧砂)(mg/kg)Y=1/(1+0.0414(u-c)2)c=10ut2A3戒上型有效磷(重壤-重粘)(mg/kg)Y=1/(1+0.0414(u-c)2)c=12ut5A4峰 型pHY=1/(1+1.18(u-c)2)c=6.8ut1=4,ut2=9A5概念型质地（见表7）A6戒上型有机质(中壤-紧砂)(%)Y=1/(1+1.0357(u-c)2)c=2.0ut0.5A6戒上型有机质(重壤-重粘)(%)Y=1/(1+1.

27、0357(u-c)2)c=2.6ut1A7戒上型地下水位深度(cm)Y=1/(1+810-4(u-c)2)c=80ut10A8直线型障碍层Y=0.01x c=100ut15A9戒上型耕层厚度(cm)Y=1/(1+0.024(u-c)2)c=20ut10124.5-9.90.834.50.6八、计算算单因素素权重：层次分分析法层次分析析法基本本原理层次分析析法基本本步骤应用实例例层次分析析法基本本原理层次分析析方法的的基本原原理是把把复杂问问题中的的各个因因素按照照相互之之间的隶隶属关系系排成从从高到底底的若干干层次，根据对对一定客客观现实实的判断断就同一一层次相相对重要要性相互互比较的的结果，

28、决定层层次各元元素重要要性先后后次序。判断矩阵阵一般形形式：B1 b11 b12 b1nB2 b21 b22 b2nak B1 B2 BnBn bn1 bn2 bnnak B1 B2 Bnak B1 B2 Bn判断矩阵阵标度及及其含义义标度含含义义1表示两个个因素相相比，具具有同样样重要性性3表示两个个因素相相比，一一个因素素比另一一个因素素稍微重重要5表示两个个因素相相比，一一个因素素比另一一个因素素明显重重要7表示两个个因素相相比，一一个因素素比另一一个因素素强烈重重要9表示两个个因素相相比，一一个因素素比另一一个因素素极端重重要2,4,6,8上述两相相邻判断断的中值值倒数因因素i与j比较

29、得判判断bij，则因素素j与i比较的判判断bji=1/bij层次分析析法基本本步骤建立层次次结构模模型构造判断断矩阵层次单排排序及其其一致性性检验层次总排排序层次总排排序一致致性检验验应用实例例(江苏省仪仪征市）仪征市耕耕地生产产潜力评评价要素素层次结结构图理化性状状B2剖面组成成B3土壤管理理B5立地条件件B4有效锌C1速效钾C2有效磷C3PHC4质地C5有机质C6潜水埋深C7障碍层深深度C8耕层厚度度C9坡向C10坡度C11地貌类型C12灌溉指数据C1耕地生产产潜力A排涝能力C1确定指标标体系及及构造层层次结构构养分B1仪征耕地地地力评评价项目B1B2B3B4B5养分 B11.00000.

30、25000.33330.22220.2857理化性状 B24.00001.00001.42860.66661.1764剖面组成 B33.00000.70001.00000.50000.8333立地条件 B44.50001.50002.00001.00002.0000土壤管理 B53.50000.85001.20000.50001.0000特征向量量：0.0615,0.2350,0.1697,0.3379,0.1959最大特征征根为：5.0168CI=4.20552184252943E-03RI=1.12CR=CI/RI=0.00375493 0.1一致性检检验通过过！目标层判判别矩阵阵：准则层

31、(1)判别矩阵阵原始资资料：项目C1C2C3有效锌 C11.00000.16660.2500速效钾 C26.00001.00002.0000有效磷 C34.00000.50001.0000特征向量量：0.0893,0.5870,0.3238最大特征征根为：3.0091CI=4.5329986189464E-03RI=.58CR=CI/RI=0.00781551 0.1一致性检检验通过过！准则层(2)判别矩阵阵原始资资料：项目C4C5C6PH C41.00000.22220.1666质地 C54.50001.00000.3333有机质 C66.00003.00001.0000特征向量量：0.08

32、36,0.2835,0.6330最大特征征根为：3.0740CI=3.70175041242657E-02RI=.58CR=CI/RI=0.06382328 0.1一致性检检验通过过！准则层(3)判别矩阵阵原始资资料：项目C7C8C9潜水埋深 C71.00000.16660.3333障碍层深度 C86.00001.00005.0000耕层厚度 C93.00000.20001.0000特征向量量：0.0915,0.7071,0.2014最大特征征根为：3.0956CI=4.77997275813142E-02RI=.58CR=CI/RI=0.08241332 0.1一致性检检验通过过！准则层（4

33、）判别矩矩阵原始始资料：项目C10C11C12坡向 C101.00000.33330.1200坡度 C113.00001.00000.1666地貌类型 C129.00006.00001.0000特征向量量：0.0719,0.1655,0.7626最大特征征根为：3.0872CI=4.35990378865192E-02RI=.58CR=CI/RI=0.07517075 0.1一致性检检验通过过！准则层（5）判别矩矩阵原始始资料：项目C13C14排涝能力 C131.00000.2500灌溉指数 C144.00001.0000特征向量量：0.2000,0.8000最大特征征根为：2.0000CI=

34、0RI=0CR=CI/RI=0.00000000 0.1一致性检检验通过过！-层次总排排序一致致性检验验：CI=3.18210288912442E-02RI=.466363160095842CR=CI/RI=0.06823230 0.1总排序一一致性检检验通过过！层次分析析结果表表 准则层B指标C土壤养分B10.0615理化性状B20.2350剖面组成B30.1697立地条件B40.3379土壤管理B50.1959组合权重CiAi有效锌 C10.08930.0055速效钾 C20.58700.0361有效磷C30.32380.0199PH C40.08360.0196质地 C50.28350.0666