基于W ebGIS的模糊评判法的土壤肥力评价研究

冯惠妍，陈争光

（黑龙江八一农垦大学信息技术学院，大庆163319）

土壤肥力是判定土壤提供生态所需能力的重要指标[1]。土壤肥力空间分布情况是精准农业决策的一个非常重要的因素，如何正确有效地获得土壤肥力空间分布情况，并以此为依据指导变量施肥是目前精准农业领域研究的重点和热点[2]。研究基于WebGIS技术和相关支持技术，应用模糊评判理论，实现对黑龙江850农场土壤肥力等级的有效评价，并通过网络平台对该区的土壤养分信息及其分布信息进行发布，有助于农户和管理人员进行及时查询。

1 材料来源

黑龙江850农场位于黑龙江东部，地理位置132°15′E-132°51′E，45041′N-45°54′N，属三江平原完达山亚区地带。土壤肥沃，水资源充足，自然资源丰富，文中取采样点1 000个，对其进行土壤测定。土壤测定项目包括pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾五个项目，测定方法按《测土配方施肥理论与实践》中的方法进行[3]。

2 模糊评判

土壤肥力指标包括多种因素，进行土壤肥力评价时涉及到大量的数据，必须借助数学方法从多因素角度对土壤进行综合评价，选择模糊评判方法进行土壤肥力评价。土壤肥力等级的划分依据北京市第二次土壤普查结果的指标等级，并结合土壤质量的实际状况，将土壤等级分为：{极高、高、中、低、极低}，对应等级{一等、二等、三等、四等、五等}[4-5]。

2.1 隶属度和权重

建立各评价因素的隶属度函数，计算其隶属度值，以此表示各肥力因素的状态值。根据S型隶属度函数曲线转折点的取值，研究采用文献[4]中的方法获得各评价因素的隶属度值。在肥力评价中，权重大小及定权方法是其中最复杂、最难确定的问题，本研究采用较成熟的层次分析法（AHP）进行权重计算[7]。

表1 评价因素权重系数Table1 Evaluation factorsweight coefficient

2.2 模糊评判法

模糊评判法是利用加权综合法建立耕地肥力综合指数模型：IFI=∑Fi×Ci（i=1，2，3，…，n）。公式中IFI（Integrated Fertility Index）指耕地肥力综合指数，Fi指第i个因素，Ci指第i个因素的权重。

3 土壤肥力的W ebGIS实例

3.1 数据库的建立

数据库由属性数据库和空间数据库组成，属性数据库包括土壤类型，土壤氮磷钾含量，地块名等信息；空间数据库包括地块区域划图，土壤采样点分布等。通过空间插值方法进行数据处理，文中采用既有空间上的整体性又有局地性，判据和评价方法较完善的Kriging方法。农场土壤基本信息如图1所示。

图1 黑龙江850农场全场图Fig.1 Heilongjiang 850 farm full figure

图2 地块信息查询Fig.2 Region information query

3.2 主要功能

完成空间基本查询、扩大、缩小、漫游、测距等功能，研究完成能够对地块信息（如图2所示）、土壤养分信息（如图3所示）、土壤肥力等级（如图4所示）进行在线查询。

图3 土壤养分信息查询Fig.2 Soil nutrients information query

图4 土壤肥力等级信息查询Fig.4 Soil fertility rank information query

4 研究结果

根据土壤肥力综合指数，考虑土壤肥力分级的实用性，可将研究区域的土壤肥力划分为一等（＞0.88）、二等（＞0.805～0.88）、三等（＞0.733～0.805）、四等（＞0.66～0.733）、五等（＞0～0.66）共五个等级。文中使用模拟的参数在ArcGIS9.3中进行Kriging插值，得到研究区域土壤肥力等级分布图，如图5所示。在GIS中进行空间分析和属性表操作得到图中各等级的分布面积如表2。

图5 土壤肥力等级空间分布Fig.5 Soil fertility rank spatial distribution

表2 土壤肥力评价等级Table2 Soil fertility evaluation rank

5 结论

研究在以黑龙江850农场为研究区域的基础上，建立了该场的属性数据库和空间数据库来存储相关信息。分析了模糊评判法进行土壤肥力评价的关键点是各因素隶属度和权重的确定，根据实际数据计算出该厂的各评价因素的权重，并运用模糊数学知识计算出IFI值，将该方法应用到了该场的土壤肥力评价中，将评价结果进行五级分级，其百分比分别为：一等地9.31%；二等地18.29%，三等地30.48%，四等地28.21%，五等地13.71%，并给出了各等级地的空间分布。研究实现了基于WebGIS的黑龙江850农场土壤肥力评价的在线查询。

[1]许阳，陈芳清，许文年，等.模糊评判系统下的边坡土壤肥力综合级别评价方法探讨[J].水利水电技术，2012，43（3）:79-81.

[2]郭武士，易欣，陈云坪，等.基于WebGIS和条码技术的土壤空间信息管理系统[J].农业工程学报，2010，26（9）:251-255.

[3]谢卫国.测土配方施肥理论与实践[M].长沙:湖南科学技术出版社，2006.

[4]吕新，寇金梅，李宏伟.模糊评判方法在土壤肥力综合评价中的应用研究[J].干旱地区农业研究，2004，22（3）:56-59.

[5]董文涛，路明浩，韦大山，等.基于模糊数学方法的土壤肥力综合评价及应用[J].资源开发与市场，2011，27（6）:511-513.

[6]刘小军，朱艳，姚霞，等.基于WebGIS的农田生产环境质量评价系统研究[J].中国农业科学，2005，38（3）:551-557.

[7]段莉琼，刘立国，郭黎，等.应用层次分析法确定道路属性指标的权重.海洋测绘，2004，24（3）:44-46.

[8]冯惠妍，陈争光.一种岩芯识别算法[J].黑龙江八一农垦大学学报，2010，22（1）:89-91.

[9]杨冬风，陈争光.于颜色特征的马铃薯绿皮检测[J].黑龙江八一农垦大学学报，2011，23（1）:83-87.