基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价.pdf

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1、第26卷第4期1002010年4月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、7b1．26No．4Apr．2010基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价杨奇勇，杨劲松※，姚荣江，黄标，孙维侠(中国科学院南京土壤研究所，南京210008)摘要：运用在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤肥力各要素数据信息基础上，在GIN技术支持下，综合利用采样点肥力要素和空间信息数据，通过运用层次分析法、模糊评价等方法改进灰色关联模型，实现了土壤肥力综合评价定量化、自动化。评价获取了研究区土壤肥力等级面积及其分布信息，与实地调查分

2、析结果相符，表明运用该技术方法对土壤肥力评价的可行性和科学性。该法开展的肥力评价对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义，并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。关键词：GIS，土壤，层次分析法，肥力，灰色系统，综合评价doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．03．016中图分类号：S158文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)一03—0100-06杨奇勇，杨劲松，姚荣江，等．基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价[J]．农业工程学报，2010，260)：100--105．YangQiyong，Ya

3、ngJinsong，YaoRongjiang，eta1．ComprehensiveevaluationofsoilfertilitybyGISandimpmveAgreyrelationmodel[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：100一105．(inChinesewithEnglishabstrac00引言土壤肥力是土地生产力的基础，也是一种重要的农业资源，运用地理信息系统GIS(geographicinformationsystems)技术全面客观评价土壤的实际肥力对科学进行土壤质量改良、提高施肥效率、实

4、现土壤信息化管理及其土壤信息更新等具有十分重要的现实意义。要想彻底改变中国黄淮海平原中低产田的现状，就必须掌握当地土壤质量状况。近年来，GIS作为一种先进的技术手段与其他数学模型，如模糊数学、法【1。3】、层次分析法(analyticshierarchyprocess，AHP)[4-51、主成分分析'法16‘、神经网络法【71、投影寻踪法【8】、灰色关联法【9-12】等结合起来，在土壤质量学方面的运用越来广泛。如孙波【l】等根据植物效应建立了土壤肥力指标的隶属函数，在GIS技术支持下对中国东南丘陵山区的土壤肥力进行了综合评价；孙艳玲【4】利用层次分

5、析法建立层次评价模型结合GIS技术对重庆市的不同土地利用类型肥力进行了评价；何文寿等【l川应用灰色关联分析方法对宁夏引黄灌区土壤肥力状况进行了综合评价。在众多的数学方法中，灰色关联分析法、层次分析法和模糊数学法是比较成熟的方法，但是未见将这3种方法有机地结合起来并加以综合应用的报道。国内应用灰色关联法对土壤质量评价的报道很多，收稿日期：2009-06．29修订日期：2009．11．11基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目(1(SCXl．YW羽—02，KSCXI-YW-09-05)：中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZ℃X2．Yw．406-

6、3)；国家重点基础研究发展计划项目课题(2005cBl21108)；国家科技支撑计划项目课题(2006BAD05802)资助作者简介：杨奇勇(1976一)，男，湖南邵阳人，博士，主要从事七壤、水资源利用与管理和GIS应用研究。南京市北京东路7l号中科院南京土壤研究所盐土室，210008。Email：qyyang@issas．∽．∞※通信作者：杨劲松(1959一)，男，研究员，博士生导师，主要研究领域为土壤和水资源利用与管理。南京市北京东路7l号中科院南京土壤研究所盐土室，210008。Emailtisyang@啦sas．89．on但是就土壤这个灰色

7、系统而言，在灰色关联建模中普遍忽视了几个重要的问题：一是指标的初值化，很多研究表明，土壤肥力的很多指标对土壤肥力的影响都遵循“作物生长效应曲线”，因此，简单的均值初始化、标准化初始化等是不太妥当的。如吴谷丰等19j在构造灰色关联综合评价模型，对广东省东莞赤红壤农业现代化实验区的土壤肥力进行评价时，采用极差法对指标进行标准化；二是各评价指标的权重，在灰色关联模型中实质上是将各指标等权处理的，而在实际应用中很多研究者在建模时都忽视了的权重，如李跃林等【llJ利用灰色关联分析方法评价桉树人工林地的土壤肥力是也没考虑权重。但是，土壤灰色系统中各指标的影响是

8、不同的，必须赋予各指标不同权重；三是参考序列的选取，由于没有考虑到各指标的作物生长效应，在参考序列选取上也往往出现些问题。