CN107832977A - 一种坡耕地合理耕层的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种坡耕地合理耕层的评价方法，涉及坡耕地耕地质量和生态环境治理技术领域，该方法包括：初选坡耕地耕层评价指标集；处理所述坡耕地耕层评价指标集；确定坡耕地耕层评价指标合理值；根据所述坡耕地耕层评价指标合理值建立评价模型；根据所述评价模型对坡耕地耕层进行系统评价。该方法揭示了我国坡耕地退化的典型特征及驱动因素，为坡耕地合理耕层构建和可持续利用提供理论依据，解决了现有技术中忽略社会和经济因素对坡耕地资源质量的影响问题。
Description
技术领域
本发明涉及坡耕地耕地质量和生态环境治理技术领域，具体涉及一种坡耕地合理耕层的评价方法。
背景技术
我国的耕地资源相对稀缺，坡耕地是我国最重要的耕地资源。但由于坡耕地本身的特殊性质，加上人类长期的不合理耕作，导致坡耕地耕层变薄、土壤结构变差、土壤退化严重。
为提高坡耕地的可持续增产能力，亟需形成一套完整的坡耕地评价指标体系，为坡耕地合理耕层构建提供评价方法和理论支撑。合理耕层构造是土地高产出的重要保障，可充分发挥耕地可耕层的肥力且具备较强的储水能力，能够通过调控土壤的水、肥、气、热等环境要素促进农作物生长发育。已有针对耕层构造的研究多集中在其肥效、土壤水以及耕层构造模式对作物产量的影响等方面。耕层构造状态多进行定性的描述，定量方法多用土壤的质地、紧实度、容重、导水率、持水率等指标。坡耕地是个自然社会共同作用的生态系统，耕层质量演变既受自然条件的影响、同时也受社会和经济因素的驱动。
目前坡耕地评价主要集中在土壤营养元素的丰缺状况和粮食产量的自然生产力的等级评价方面，忽略了社会经济因素对坡耕地资源质量的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种坡耕地合理耕层的评价方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种坡耕地合理耕层的评价方法，包括以下步骤：
步骤1：初选坡耕地耕层评价指标集；
步骤2：处理所述坡耕地耕层评价指标集；
步骤3：确定坡耕地耕层评价指标合理值；
步骤4：根据所述坡耕地耕层评价指标合理值建立评价模型；
步骤5：根据所述评价模型对坡耕地耕层进行系统评价。
优选地，所述步骤1中，共选择四个评价指标，分别为驱动力因子指标、环境压力因子指标、耕层状态因子指标和耕层响应因子指标；
所述驱动力因子指标具体包括粮食综合生产能力、劳动力投入、效益驱动、田间管理；
所述环境压力因子指标具体包括坡耕地面积、水土流失、土层厚度和耕层深度；
所述耕层状态因子指标具体包括土壤容重、土壤贯穿阻力、土壤含水量、土壤抗剪强度和水稳性团聚体含量；
所述耕层响应因子指标具体包括免耕所占比重、深松耕所占农地面积比重、有机物料投入比重和水保措施比重。
优选地，所述步骤2中，处理所述坡耕地耕层评价指标集，包括以下步骤：
步骤21：对初选评价指标进行筛选
通过特尔菲法、统计分析法、相关分析法和聚类分析法依次对初选指标进行三次筛选，其中所述相关分析和法聚类分析法同时进行，最终确定坡耕地合理耕层评价指标；
步骤22：评价指标无量纲化处理
所述无量纲化处理包括通过合理值进行标准化和通过极值进行标准化；
步骤23：确定评价指标权重
通过主观方法和客观方法相结合确定评价指标权重，主观方法选择层次分析法，客观方法选择主成分分析的方法。
优选地，所述步骤3中，从以下几个方面确定坡耕地评价指标的合理值：报酬递减规律、国家、行业及地方相关标准、不同农田生态类型区的发展水平和发展趋势估计、目标值标准、专家认同标准，各个评价指标合理值的确定方法如下：
步骤31：驱动因子指标
(1)粮食综合生产能力
粮食综合生产能力可以表示为：
Y＝f(x1,x2,x3,...,xn) (1)
式中：Y粮食综合生产能力，f为粮食综合生产能力与生产要素间的函数，xn为各生产要素；
(2)劳动力投入
劳动力投入用农业人口所占比重衡量，从统计年鉴和问卷调研数据获取，通过分析劳动力投入与坡耕地单产之间的函数关系，建立劳动力投入和坡耕地单产的回归模型，根据报酬递减规律，确定坡耕地产量最大时的最佳投入量；
(3)效益驱动
用投入产出比衡量效益驱动因素，指坡耕地全部投入与坡耕地产出总值之比，从实地调研数据和文献资料获取；
(4)田间管理
田间管理包括种植制度、耕作方式和机耕程度，种植制度用复种指数来表示，数据从实地调研和统计资料获取；
步骤32：环境压力因子指标
(1)坡耕地面积
用各级坡耕地分布面积及其变化情况表示，从数字高程模型和文献资料中获取；
(2)水土流失
用土壤可蚀性指数K值衡量，指土壤受侵蚀的潜在可能性，它可反映表层土壤对侵蚀的敏感程度，该指数的大小由土壤质地、土壤有机质含量等理化性质决定的，文献资料中，利用GETDATA工具提取可用数据；
(3)土层厚度和耕层深度
土层厚度可查阅地方土种志，耕层深度可实地考察，并结合文献资料确定；
步骤33：耕层状态因子指标
由实地测定和室内理化性质分析测定；
步骤34：耕层响应因子指标
数据从实地调研和统计资料获取。
优选地，所述步骤4中，根据所述评价指标合理值建立评价模型，包括以下步骤：
坡耕地耕层评价模型采用加权指数和法，对坡耕地耕层评价得到的结果进行分级时，主要依据的是评价单元的差异性以及参评因素的实际条件，对选取的指标值进行赋分，进一步得到评价单元不同参评因素的分值；
加权指数和法计算公式为：
式中：Ri为第i个评价单元的综合分值；Wj为第j个指标的权重值；Fij为第i个评价单元、第j个指标的分值；n为评价指标的总个数。
优选地，将坡耕地耕层评价指标合理值载入评价模型进行计算，得到不同评价单元参评因素的分值，按照分值将坡耕地分为轻度退化、中度退化、重度退化和严重退化四个分级标准，并绘制坡耕地退化分布图，给出构建建议。
本发明提供的坡耕地合理耕层的评价方法，具有以下有益效果：
(1)针对坡耕地这一特殊性质的耕地建立评价方法，避免了传统土地评价方法所带来的区域缺陷，尤其是在坡耕地密集分布、水土流失严重的地区，突出了坡耕地的特征，对于我国后备耕地资源的可持续利用有极高的参考价值。
(2)揉合了坡耕地综合体的驱动因素、环境压力因素和外部响应因素，通过对坡耕地综合体的驱动因素及其内在关系进行深入分析，根据决定坡耕地合理耕层构建各要素的特征和坡耕地系统的整体特性，将综合评价问题分解成不同的组成因素，并按照因素间的相互关联影响、以及隶属关系将因素按不同层次聚类组合，从坡耕地的影响根本上建立了坡耕地评价指标体系，实现了标本兼顾，为坡耕地的长远开发打下了坚实的基础。
(3)解决了现有技术中忽略社会和经济因素对坡耕地资源质量的影响问题，不过于理想化，更加贴近实际，深刻揭示了我国坡耕地退化的典型特征及驱动因素，为坡耕地合理耕层的构建提供了评价手段和理论依据。
附图说明
图1为本发明实施例1的坡耕地合理耕层的评价方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种坡耕地合理耕层的评价方法，如图1所示，具体步骤如下所述：
步骤1：初选坡耕地耕层评价指标集；
本实施例共选择四个评价指标，分别为驱动力因子指标、环境压力因子指标、耕层状态因子指标和耕层响应因子指标；
驱动力因子指标具体包括粮食综合生产能力、劳动力投入、效益驱动、田间管理；
环境压力因子指标具体包括坡耕地面积、水土流失、土层厚度和耕层深度；
耕层状态因子指标具体包括土壤容重、土壤贯穿阻力、土壤含水量、土壤抗剪强度和水稳性团聚体含量；
耕层响应因子指标具体包括免耕所占比重、深松耕所占农地面积比重、有机物料投入比重和水保措施比重。
步骤2：处理坡耕地耕层评价指标集，具体包括以下操作：
步骤21：对初选评价指标进行筛选
通过特尔菲法、统计分析法、相关分析法和聚类分析法依次对初选指标进行三次筛选，其中相关分析和法聚类分析法同时进行，最终确定坡耕地合理耕层评价指标；
步骤22：评价指标无量纲化处理
无量纲化处理包括通过合理值进行标准化和通过极值进行标准化，本研究中主要是采用合理值标准化的方法来对各指标进行无量纲化的处理；
步骤23：确定评价指标权重
通过主观方法和客观方法相结合确定评价指标权重，主观方法选择层次分析法，客观方法选择主成分分析的方法。
步骤3：确定坡耕地耕层评价指标合理值；
本实施例从以下几个方面确定坡耕地评价指标的合理值：报酬递减规律、国家、行业及地方相关标准、不同农田生态类型区的发展水平和发展趋势估计、目标值标准、专家认同标准，各个评价指标合理值的确定方法如下：
步骤31：驱动因子指标
(1)粮食综合生产能力
粮食综合生产能力可以表示为：
Y＝f(x1,x2,x3,...,xn) (1)
式中：Y粮食综合生产能力，f为粮食综合生产能力与生产要素间的函数，xn为各生产要素；
(2)劳动力投入
劳动力投入用农业人口所占比重衡量，从统计年鉴和问卷调研数据获取，通过分析劳动力投入与坡耕地单产之间的函数关系，建立劳动力投入和坡耕地单产的回归模型，确定实物产量最大时的最佳投入量，根据报酬递减规律，确定坡耕地产量最大时的最佳投入量；
(3)效益驱动
用投入产出比衡量效益驱动因素，指坡耕地全部投入与坡耕地产出总值之比，从实地调研数据和文献资料获取；
(4)田间管理
田间管理包括种植制度、耕作方式和机耕程度，种植制度用复种指数来表示，数据从实地调研和统计资料获取；
步骤32：环境压力因子指标
(1)坡耕地面积
用各级坡耕地分布面积及其变化情况表示，从数字高程模型和文献资料中获取；
(2)水土流失
用土壤可蚀性指数K值衡量，指土壤受侵蚀的潜在可能性，它可反映表层土壤对侵蚀的敏感程度，该指数的大小由土壤质地、土壤有机质含量等理化性质决定的，文献资料中，利用GETDATA工具提取可用数据；
(3)土层厚度和耕层深度
土层厚度可查阅地方土种志，耕层深度可实地考察，并结合文献资料确定；
步骤33：耕层状态因子指标
由实地测定和室内理化性质分析测定；
步骤34：耕层响应因子指标
数据从实地调研和统计资料获取。
步骤4：根据坡耕地耕层评价指标合理值建立评价模型，具体包括以下步骤；
坡耕地耕层评价模型采用加权指数和法，对坡耕地耕层评价得到的结果进行分级时，主要依据的是评价单元的差异性以及参评因素的实际条件，对选取的指标值进行赋分，进一步得到评价单元不同参评因素的分值；
加权指数和法计算公式为：
式中：Ri为第i个评价单元的综合分值；Wj为第j个指标的权重值；Fij为第i个评价单元、第j个指标的分值；n为评价指标的总个数。
步骤5：根据评价模型对坡耕地耕层进行系统评价；
具体为，将坡耕地耕层评价指标合理值载入评价模型进行计算，得到不同评价单元参评因素的分值，按照分值将坡耕地分为轻度退化、中度退化、重度退化和严重退化四个分级标准，并绘制坡耕地退化分布图，给出构建建议。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初选坡耕地耕层评价指标集；
步骤2：处理所述坡耕地耕层评价指标集；
步骤3：确定坡耕地耕层评价指标合理值；
步骤4：根据所述坡耕地耕层评价指标合理值建立评价模型；
步骤5：根据所述评价模型对坡耕地耕层进行系统评价。
2.根据权利要求1所述的一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，所述步骤1中，共选择四个评价指标，分别为驱动力因子指标、环境压力因子指标、耕层状态因子指标和耕层响应因子指标；
所述驱动力因子指标具体包括粮食综合生产能力、劳动力投入、效益驱动、田间管理；
所述环境压力因子指标具体包括坡耕地面积、水土流失、土层厚度和耕层深度；
所述耕层状态因子指标具体包括土壤容重、土壤贯穿阻力、土壤含水量、土壤抗剪强度和水稳性团聚体含量；
所述耕层响应因子指标具体包括免耕所占比重、深松耕所占农地面积比重、有机物料投入比重和水保措施比重。
3.根据权利要求2所述的一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，所述步骤2中，处理所述坡耕地耕层评价指标集，包括以下步骤：
步骤21：对初选评价指标进行筛选
通过特尔菲法、统计分析法、相关分析法和聚类分析法依次对初选指标进行三次筛选，其中所述相关分析和法聚类分析法同时进行，最终确定坡耕地合理耕层评价指标；
步骤22：评价指标无量纲化处理
所述无量纲化处理包括通过合理值进行标准化和通过极值进行标准化；
步骤23：确定评价指标权重
通过主观方法和客观方法相结合确定评价指标权重，主观方法选择层次分析法，客观方法选择主成分分析的方法。
4.根据权利要求2所述的一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，所述步骤3中，从以下几个方面确定坡耕地评价指标的合理值：报酬递减规律、国家、行业及地方相关标准、不同农田生态类型区的发展水平和发展趋势估计、目标值标准、专家认同标准，各个评价指标合理值的确定方法如下：
步骤31：驱动因子指标
(1)粮食综合生产能力
粮食综合生产能力可以表示为：
Y＝f(x1,x2,x3,...,xn) (1)
式中：Y粮食综合生产能力，f为粮食综合生产能力与生产要素间的函数，xn为各生产要素；
(2)劳动力投入
劳动力投入用农业人口所占比重衡量，从统计年鉴和问卷调研数据获取，通过分析劳动力投入与坡耕地单产之间的函数关系，建立劳动力投入和坡耕地单产的回归模型，根据报酬递减规律，确定坡耕地产量最大时的最佳投入量；
(3)效益驱动
用投入产出比衡量效益驱动因素，指坡耕地全部投入与坡耕地产出总值之比，从实地调研数据和文献资料获取；
(4)田间管理
田间管理包括种植制度、耕作方式和机耕程度，种植制度用复种指数来表示，数据从实地调研和统计资料获取；
步骤32：环境压力因子指标
(1)坡耕地面积
用各级坡耕地分布面积及其变化情况表示，从数字高程模型和文献资料中获取；
(2)水土流失
用土壤可蚀性指数K值衡量，指土壤受侵蚀的潜在可能性，它可反映表层土壤对侵蚀的敏感程度，该指数的大小由土壤质地、土壤有机质含量理化性质决定的，文献资料中，利用GETDATA工具提取可用数据；
(3)土层厚度和耕层深度
土层厚度可查阅地方土种志，耕层深度可实地考察，并结合文献资料确定；
步骤33：耕层状态因子指标
由实地测定和室内理化性质分析测定；
步骤34：耕层响应因子指标
数据从实地调研和统计资料获取。
5.根据权利要求2所述的一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，所述步骤4中，根据所述评价指标合理值建立评价模型，包括以下步骤：
坡耕地耕层评价模型采用加权指数和法，对坡耕地耕层评价得到的结果进行分级时，主要依据的是评价单元的差异性以及参评因素的实际条件，对选取的指标值进行赋分，进一步得到评价单元不同参评因素的分值；
加权指数和法计算公式为：
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<mo>&Sigma;</mo>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
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</mrow>
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式中：Ri为第i个评价单元的综合分值；Wj为第j个指标的权重值；Fij为第i个评价单元、第j个指标的分值；n为评价指标的总个数。
6.根据权利要求5所述的一种坡耕地合理耕层的评价方法，其特征在于，将坡耕地耕层评价指标合理值载入评价模型进行计算，得到不同评价单元参评因素的分值，按照分值将坡耕地分为轻度退化、中度退化、重度退化和严重退化四个分级标准，并绘制坡耕地退化分布图，给出构建建议。
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| CN109757148A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-17 | 四川省农业科学院水稻高粱研究所 | 一种冬水田农机入田下陷防止方法 |
| CN110169226A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-08-27 | 西南大学 | 一种坡耕地合理耕层构型调控方法 |
| CN110991921A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-10 | 河北农业大学 | 一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法 |
| CN110991921B (zh) * | 2019-12-12 | 2024-02-20 | 河北农业大学 | 一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法 |
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