基于最小数据集和模糊数学法的水旱轮作区土壤肥力质量评价.pdf

第 43 卷第 5 期 土 壤 通 报 Vol.43,No.5 2012 年 10 月 ChineseJournalofSoilScience Oct.,2012 基于最小数据集和模糊数学法的水旱轮作区 土壤肥力质量评价 刘金山 ，胡承孝 * ，孙学成 ，邱炜红，谭启玲 （华中农业大学微量元素研究中心，湖北武汉430070） 摘 要：基于湖北省水旱轮作区133个土壤样点数据，利用主成分分析及参选指标相关关系法确定了该区域土壤肥力质量 评价的最小数据集，分别为土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硼、有效钼、有效锌。利用模糊数学隶属度函数法对该 区域土壤肥力质量进行了评价，结果表明：湖北省水旱轮作区的赤壁、洪湖、荆州、麻城和沙洋5个市（区、县）的土壤肥力质 量以中等（III）为主，差（Ⅳ）等级次之，其中赤壁市和沙洋县土壤肥力质量以 市，5个县市土壤肥力质量均无优（I）和很差（V）2个等级。 关 键 词：土壤质量评价；土壤肥力；最小数据集；模糊统计；水旱轮作 中图分类号：S153.6文献标识码：A 文章编号：0564-3945（2012）05-1145-06 2 土壤肥力质量是指综合表征土壤维持生产力的能 湖北省水稻种植面积为198万hm，小麦为100万 2 2 力，是土壤的养分针对特定作物的供应能力，以及土壤 hm，油菜为109万hm）。水旱轮作区作为一个特殊的 [1] 养分供应作物时的环境条件的综合体现 。土壤肥力 农业生态系统，其土壤肥力质量的高低，直接影响着农 质量不能被直接测定，但是可通过间接测定指示这些 田作物施肥的效果，进而决定着水旱轮作系统的农业 [2,3] 功能的参数（评价指标）来描述土壤的质量状态 。因 生产力和农业的可持续发展。因此，本文以湖北省麻 此，土壤质量评价或是肥力质量评价就成了一个研究 城、荆州、沙洋、赤壁和洪湖市（县、区）的水旱轮作区土 热点。然而，目前国内外并没有一个统一的选取质量 壤为研究对象，采用最小数据集和模糊数学法对该区 评价指标和评价土壤质量的方法和标准。在已有的研 域土壤肥力质量进行评价，以期给土壤质量管理和农 究中使用较多的指标主要是物理指标、化学指标和生 田作物施肥提供一定的方法和科学依据。 [4~9] 物指标 。但对于特定区域，由于土壤利用方式的多 1 材料与方法 变性、土壤性质的时空变异性、属性数据获取的成本及 因子间的共线性等因素，显然不可能获取所有因子或 1.1 土壤样品采集与分析 指标的数据，而只能从候选参数数据集中选出某些能 土壤肥力质量评价的土壤样品（133个样品）采集 最大限度的代表所有候选参数的因子或指标。于是， 于湖北省水旱轮作区的赤壁市（32个样品）、洪湖市 [10] Larson and1991年提出了最小数据集Pierce （12个样品）、荆州区（32个样品）、麻城市（36个样品） （MinimumDataSet,MDS），以进行土壤质量指标的选 和沙洋县（21个样品），每一个土壤样品由10~15个采 取和土壤质量的评价。而目前，土壤质量评价的方法 样点土壤组成，代表约5公顷水稻土土壤样品。采集时 主要是数理统计方法、基于地理信息系统及地统计学 间为2006年底，即秋收后秋冬播作物播种或移栽前。 原理的评价方法，如聚类分析法，因子分析法、模糊数 土壤样品测定项目：土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、 学法、内梅罗指数法、灰色关联分析法、多变量指标克 速效钾；全氮、全磷、全钾；有效铁、锰、铜、锌、钙、镁、 [3,11~16]