基于突变理论的土地质量地球化学评价方法研究

为实现土壤肥力和土壤环境质量相结合的土地质量地球化学综合评价结果的高精度量化,依据赣南南康地区采集的6266组表层土壤样品测试结果,构建了以As、Hg、Cd、Pb、Cr含量等为基础的内梅罗指数和以有机质(SOM)、P、N、K、Mo、Mn、B、Cu、Zn含量等为基础的土壤综合肥力指数为控制因素的突变理论法土地质量地球化学综合评价方法,将内梅罗指数3.0修订为3.1,通过突变理论对数据进行标准化和归一化分析,比较原始内梅罗指数和修订内梅罗指数评价结果以及本文方法与DZ/T 0295—2016《土地质量地球化学评价规范》方法的土地质量地球化学综合等级划分结果。结果表明:研究区土壤综合肥力指数均值为0.75,总体综合肥力为Ⅲ等,土壤肥力较低;土壤综合内梅罗指数均值为0.59,总体尚清洁。采用修订后的内梅罗指数3.1计算的土壤肥力指数分界值基本呈等级等间距划分。与DZ/T 0295—2016《土地质量地球化学评价规范》评价结果比较,83.57%的结果等级未发生变化,近16%等级结果增加1个等级,主要为1级和2级升为3级和4级,未出现2个及以上等级的变化,评价结果显示3级、4级面积占比为94.11%、5.30%。本文方法可用于土地质量地球化学综合等级评价,评价结果更加数值化、精细化,评价过程更简便,是对已有土地质量地球化学综合评价方法的补充,可为土地利用、农业生产和管理提供借鉴和参考。

岩溶区不同微地形芒果园土壤肥力综合评价

【目的】采用不同评价方法对不同微地形芒果园的土壤肥力特征进行评价,为岩溶区芒果园土壤肥力的精准评价提供参考。【方法】在广西百色市田阳区典型岩溶区芒果园设置洼地、过渡带、坡地、垭口4种微地形样地,筛选出10项土壤化学指标作为评价指标,应用主成分分析法、模糊数学法、改进的内梅罗指数法、基于粗糙集理论的土壤肥力评价法对不同微地形进行土壤肥力评价,分析不同肥力评价方法评价结果间的差异,对肥力评价指数与产量进行线性拟合,通过冗余分析探索微地形及环境因子对土壤综合肥力的影响。【结果】不同微地形主成分土壤肥力指数表现为坡地(0.87,肥力极高)>垭口(0.59,肥力中等)>过渡带(0.48,肥力中等)>洼地(0.39,肥力低);模糊数学土壤肥力指数表明不同微地形土壤肥力均在高水平以上(0.68~0.82);内梅罗土壤肥力指数表明不同微地形土壤肥力均在中等水平以下(0.26~0.46);粗糙集理论土壤肥力指数表现为坡地(0.67,肥力高)>垭口(0.50,肥力中等)>过渡带(0.37,肥力低)>洼地(0.35,肥力低),该评价结果相对准确且与产量线性拟合度最高。冗余分析结果表明,地形因子对土壤肥力的解释量为34.15%,环境因子解释量为23.30%。【结论】综合不同评价方法的评价结果,不同微地形芒果园的土壤肥力基本表现为坡地>垭口>过渡带>洼地;基于粗糙集理论将3种常规肥力评价方法进行综合评价的结果相对准确,对不同微地形肥力等级区分效果较好。不同微地形土壤肥力差异受地形因子及环境因子共同影响,其中地形因子影响较大。

粗糙集理论在土壤肥力评价指标权重确定中的应用

【目的】土壤肥力是土壤诸多基本特性的综合反映,科学、合理、实用地评价土地肥力将为指导农业生产、土地利用规划和管理提供理论依据。其评价过程是一个无决策属性的多属性决策过程,而解决多属性决策问题的重要前提是各属性权重分配问题。【方法】确定指标权重的方法主要有主观赋权法和客观赋权法,然而,主观赋权法往往需要大量的先验知识,评价结果有一定的主观随意性,而且较少考虑评价指标之间的依赖关系;客观赋权法没有充分考虑到各参评因素对评价的重要度不同,统计数据有相关性也并不意味着两个事件具有因果联系。综合考虑主、客观赋权法各自的优缺点,利用粗糙集理论中知识约简和相对正域理论在消除冗余信息和处理不确定性信息等方面的优势,探究土壤肥力评价过程中一种主观和客观相结合的权重确定方法,并利用作物产量对评价结果进行验证。【结果】粗糙集理论在土壤肥力评价中的具体赋权思路包括:数据的离散化、土壤肥力综合等级的初步确定、属性值约简、等价类划分、属性重要度的计算和指标权重计算等步骤。以北京大兴区农田土壤样点的肥力评价对上述赋权思路进行实例分析,对比传统特尔斐法和粗糙集理论赋权结果发现,特尔斐法确定的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等指标的权重分别为0.300、0.250、0.250和0.200,利用其评价得到的土壤综合肥力指数(IFI)与产量显著线性相关,R2为0.77,均方根误差(RMSE)为1.25;而粗糙集理论确定的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等指标的权重依次为0.455、0.111、0.111和0.333,利用其评价得到的IFI与产量也显著线性相关,R2达0.83,RMSE为1.09,精度均较特尔斐法有了提高,其中RMSE相对精度提高值达12.80%。【结论】粗糙集理论在土壤肥力评价中的具体赋权思路基本是可行的,且相对于特尔斐法其确定出各指标权重更为合理、准确,可为土壤肥力评价及相关领域的评价提供一个有益的思路。

海南中西部荔枝园土壤肥力的灰色关联度评价

在野外调查、取样和室内分析相结合的基础上,选择土壤pH、有机质及土壤主要的大中微量元素等测定项目作为评价指标,采用灰色关联度分析法对海南中西部25个代表性荔枝园的土壤肥力状况进行了综合评价。结果表明:按照等距法分级,参评荔枝园土壤肥力状况可分为三级:一级果园6个,占到参评果园总数的24%,二级果园5个,占参评果园总数20%,三级果园数量最多为14个,占果园总数56%;总体上海南中西部荔枝园的肥力状况较差,土壤养分较为贫瘠,且果园间的土壤养分含量差异较大。灰色关联度分析法可用于定量分析荔枝园土壤综合质量状况,从而摸清了区域尺度的土壤肥力分布,进而为荔枝园土壤合理利用和改良提供科学依据。

大兴安岭白桦低质林改造后土壤肥力的综合评价

以大兴安岭白桦低质林为研究对象,通过对白桦低质林进行不同林窗、不同带宽诱导改造,应用灰色关联度法综合分析不同模式改造后的林分土壤肥力的各个指标。研究表明,所有的诱导改造对土壤肥力均有改善作用。白桦低质林林窗诱导改造中土壤肥力综合评价最高的是20 m×20 m(G4)为0.849;不同带宽的诱导改造中最高的是14 m(S3)为0.733。综合评价白桦低质林改造模式土壤肥力质量的改造效果,林窗诱导改造优于带状诱导改造模式。

南方红壤侵蚀区土壤肥力质量的突变——以福建省长汀县为例

以南方红壤侵蚀区典型区域福建省长汀县为研究区,将土壤肥力质量10个因子作为内部因子,坡度、植被覆盖度、水土流失强度等作为外部因子,构建土壤肥力质量演变的尖点突变模型,并分析土壤肥力质量演变分别与土壤肥力质量等级、水土流失强度、坡度和植被覆盖度的关系。研究结果表明:1)90个样点中,突变的样点共27个,占30%,稳定的样点共63个,占70%;2)突变样点主要对应于土壤肥力质量等级1和等级2(分别占突变样点总数的48.15%和33.33%)、水土流失微度和轻度(分别占37.04%和44.44%)、坡度5—10°和10—15°(分别占37.04%和40.74%)、植被覆盖度>0.4和0.3—0.4(分别占48.15%和37.04%);分叉集Δ与土壤肥力质量等级、水土流失强度、坡度和植被覆盖度都呈极显著(P<0.01)相关关系,皮尔逊相关系数绝对值的大小顺序为:水土流失强度>植被覆盖度>土壤肥力质量等级>坡度;突变主要发生于土壤肥力质量等级较高、水土流失强度较轻、坡度中等、植被覆盖较好的地点;3)土壤肥力质量演变时间相对较长,应根据中间过渡状态来判断是否产生突变;土壤肥力质量处于突变状态时可用较小投入产生较大效益,在关注严重水土流失区生态恢复与重建的同时,不应忽视突变区的治理。

影响烟叶总糖和烟碱含量的土壤肥力因子评价

采用数量化理论Ⅰ评价影响烟叶总糖和烟碱含量的主要土壤肥力因子．结果显示，影响烟叶总糖量的主要土壤肥力因子是有机质、全Ｐ、速效Ｐ、缓效Ｋ和水溶性Ｂ；影响烟叶烟碱含量的主要土壤肥力因子有水溶性Ｂ、交换性Ｍｇ。

黄土高原区复垦村庄土壤肥力评价——以山西省泽州县西郜村为例

以黄土高原区复垦村庄山西省泽州县西郜村为研究区,采集和测定了村庄中不同用地类型的土壤,从土壤的物理、大量养分元素和微量元素3方面构建了复垦村庄肥力综合评价体系,并通过将粗糙集理论与综合指数法相结合的方法对复垦前后村庄土壤肥力状况进行了对比分析。结果表明:村庄复垦活动有效提升了区域的土壤肥力,但复垦耕地的土壤肥力与标准耕地之间相比仍然存在一定差距,不同地类的土壤肥力改良程度有所不同,其中旧宅的改良效果最好,菜地的改良效果相对不显著。研究结果可为村庄进一步开展土壤肥力提升改良活动提供一定借鉴。

小兴安岭低质林不同改造模式土壤肥力的综合评价

以小兴安岭低质林为研究对象,通过对低质林进行不同采伐强度、不同横山带宽、不同顺山带宽3种模式进行改造,应用灰色关联度法综合分析不同模式改造后的低质林样地土壤肥力的各个指标。研究表明,所有的改造模式对土壤肥力均有改善作用。低质林顺山和横山带状改造模式最佳的带宽分别是8 m和10 m;在不同的采伐强度的择伐改造模式下,41%明显优于其他择伐强度改造模式。综合评价不同改造模式土壤肥力质量的改造效果,顺山带状改造模式最优,不同采伐强度的择伐改造模式优于横山带状改造模式。

不同基材边坡土壤肥力变化趋势预测——以向家坝水电站工程区为例

[目的]对向家坝水电站工程区7种不同基材边坡土壤在2005—2014年的肥力进行测定和分析,并预测未来肥力变化趋势,旨在为大型水利水电工程区边坡植被重建及生态恢复提供理论与技术支撑。[方法]运用灰色理论研究各肥力因子间的灰色关联度,以此确立主要肥力因子来表征土壤肥力,而后建立Logistic预测模型探讨土壤肥力未来25a的变化情况。[结果]微生物量与其他肥力因子间的灰色关联度均大于其他肥力因子相互之间的灰色关联度,可作为主要肥力因子来表征土壤的肥力水平;2005—2040年上述边坡土壤微生物量(肥力水平)总体表现为:天然林>天然次生林>植被混凝土边坡>厚层基材>框格梁回填土>客土喷播>弃渣地。[结论]随着时间的推移,各边坡土壤的微生物量(肥力水平)将最终趋向稳定,在人工营造的边坡植被生境中,植被混凝土边坡的土壤肥力表现最佳。

侯光炯土壤肥力生物热力学理论及其现实应用

土壤肥力生物热力学理论是由侯光炯所创立的具有划时代意义的重大理论发现.该理论包容性强、适用范围广,在水田自然免耕技术、水土保持工作、农业面源污染控制、土壤培肥与配方施肥技术等方面有着积极的指导作用.

低质山杨林生态改造后土壤肥力综合评价

2009年对大兴安岭低质山杨林进行顺山带宽(分别为6、10、14、18 m)分别栽植西伯利亚红松(Pinus sibirica)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Pine)进行诱导改造;应用灰色关联度法对不同带宽生态改造后的林地土壤肥力进行综合评价。结果表明,所有的生态改造对土壤肥力均有改善作用,其中带宽以14 m,树种以兴安落叶松的诱导改造效果最佳,可为低质山杨林的改造提供参考。

科研创新名师典范教书育人良师楷模——纪念著名蔬菜学家葛晓光教授诞辰90周年

葛晓光(1931~2020),辽宁沈阳人,九三学社社员,沈阳农业大学教授,博士研究生导师,我国著名蔬菜学家,在蔬菜栽培、生态和生理等研究领域具有很高学术造诣和知名度。总结葛晓光先生的学术探索、学术思想和主要贡献,可以包括四个方面:一是学术发展之路探索;二是蔬菜育苗技术、蔬菜科学施肥、蔬菜生态学创建与学术创新;三是学科建设与教书育人;四是主要社会活动与建言献策。通过总结,对于启迪和激励后人、弘扬葛晓光先生的学术思想和科学家精神,在新时代推进新农科建设和乡村振兴进程中,进一步凝练蔬菜学科创新思路、拓宽学术研究领域、发现蔬菜科研新的增长点,具有重要的科学价值和现实意义。

基于组合赋权的Dtopsis法在土壤肥力评价中的应用

以新疆加工番茄某主产区试验田的15个土壤样本为试材,利用层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)和熵权法分别得到主、客观权重,再运用博弈论思想将权重组合,进而采用组合权重赋权的Dtopsis(Dynamic technique for order perference by similarity to ideal solution)法对试验区不同地块土壤肥力进行评价。结果表明:得到15个样本直观的优劣排序结果,符合生产实际,为精准施肥及作物种植规划提供指导。

基于粗糙集理论的城市生态林地土壤肥力评价研究

以北京大兴区白皮松林、白蜡林、油松林、国槐林4种城市生态林地为研究对象,将以主观经验评价为特征的特尔斐法和以客观赋权为基本内容的粗糙集理论相结合进行林地土壤肥力的综合评价。结果表明:城市生态林对土壤肥力具有明显的改善作用,其中不同城市生态林地的全氮、有效磷、速效钾和有机质平均比对照提高了75.00%、191.16%、43.48%、67.69%;林地pH值也有明显变化,其中白皮松林地、白蜡林地、油松林地、国槐林地分别比对照荒地下降了3.44%、2.55%、3.10%、22.59%。由土壤肥力综合评价可知,不同林地土壤肥力由优到劣为国槐林地(7.1)>白蜡林地(5.6)>白皮松林地(4.6)>油松林地(3.6)> CK(2.4)。

推拉理论视角下的农户生态耕种行为采纳意愿

为提高农户生态耕种行为采纳意愿,以期为实现耕地生态保护目标提供参考。基于江西省1488份农户问卷调研数据,结合推拉理论构建农户生态耕种行为的分析框架,建立多元回归模型归纳主要影响生态耕种的推力和拉力因素。结果表明:1)家庭成员健康情况、农业生产造成环境问题的严重性、耕地质量变化是主要推力;2)政府是否对生态耕种补贴、家中耕地是否流转、实施生态耕种是否会增加收益、是否参与新农保是主要拉力;3)农户文化程度、认知程度同样也是考量因素。基于此,基层政府应强化精准宣传,重点关注对环境变化较为关心的农户,树立典型,以点带面带动其他农户,同时应实施差异化补贴机制,以此有效提高农户生态耕种行为采纳意愿。

基于TRIZ理论的果树深松施肥机创新设计

针对果园松土、施肥机械匮乏,人工劳动强度大、效率低等问题,分析TRIZ理论解决工程问题的具体流程,提出果树深松施肥机械创新设计方案,解决传统锤击式打穴破土机构效率低、人力劳动强度大,有较大噪音等不足。设计多连杆打穴破土机构、气爆发生装置、精量施肥装置等关键部件,并完成深松施肥机设计。通过建立SolidWorks三维数字模型仿真与样机试验分析,以打穴深度大于等于400 mm、土壤表面明显可见裂纹数量大于等于2道或单道裂纹宽度大于等于4 mm为评价指标对创新设计方案进行评价,验证设计方案的可行性与合理性。试验表明:深松施肥机在成都及周边地区常见果园中作业时气爆压力大于0.6 MPa即可取得较好的松土效果,为果树深松施肥机械研发与果园土壤改良提供有益参考。

基于模糊数学模型的土壤肥力质量评价

采取科学评价方法,客观准确评价土壤肥力质量,是解决土地整理区农业生产的关键手段。以利川市东城区为研究对象,对采集的土壤样品进行科学实验分析,测定有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值和黏粒含量等7项属性指标,采取博弈论组合赋权法确定指标的最优权重值,选用恰当的隶属函数模型求解各项指标的隶属度值,并结合土壤肥力综合指数法对研究区土壤肥力进行综合评价。结果表明,研究区土壤碱解氮和速效磷含量偏少,土壤肥力综合指数在0. 42左右,且变异较大,整体隶属中等水平,且有机质严重不足,故研究区应相应增施氮磷肥料和有机肥以提高土壤肥力质量。

土壤肥力表与测土施肥技术

根据偏产量势论土壤肥力定义设计青紫泥土种肥力表,供拟定施肥等农业措施参考。探讨测土施肥技术存在的问题及其改进途径。

一款基于变量施肥理论和B/S架构的应用软件的研发——土壤供肥能力与作物科学施肥专家系统V2.0

针对我国科学施肥水平较低的现状,研发了“土壤供肥能力与作物科学施肥专家系统V2.0”应用软件。软件基于变量施肥理论和B/S架构,以目标产量法和养分平衡法为算法核心,以作物养分需求为依据,可获得土壤供肥能力、作物目标产量养分需求量、肥料施用量、有机肥施用量等数据,能对土壤肥力进行科学评价;软件具有计算结果保存和打印输出功能。作为一款符合互联网时代要求的软件将为作物施肥提供科学、准确的软件技术支持。