第8章 耕地地力调查评价的内容与方法(3)
5．实验室间的质量控制实验室间的质量控制是一种外部质量控制，可以发现系统误差和实验室间数据的可比性，可以评价实验室间的测试系统和分析能力，是一种有效的质量控制方法。
实验室间质量控制的主要方法为能力验证，即由主管单位统一发放质控样品，统一编号，确定分析项目、分析方法及注意事项等，各实验室按要求时间完成并报出结果，主管单位根据考核结果给出优秀、合格、不合格等能力验证结论。
§§§第五节耕地地力评价原理与方法
一、耕地地力评价原理
耕地地力是耕地自然要素相互作用所表现出来的潜在生产能力。耕地地力评价实质上是对地形、土壤等自然要素对当地主要农作物生长限制程度的强弱。选取评价要素时应遵循以下几个原则：
1．选取的因子对耕地地力有比较大的影响，如土壤因素、灌排条件、管理措施等等。
2．选取的因子在评价区域内的变异较大，便于划分耕地地力的等级。
3．选取的评价因素在时间序列上具有相对的稳定性，如土壤的质地、有机质含量等，评价的结果能够有较长的有效期。
4．选取评价因素与评价区域的大小有密切的关系。
耕地地力评价可用两种表达方法：一是用单位面积产量来表示，其关系式为：
Y=b0+b1x1+b2x2+……+bnxn
式中：Y=单位面积产量
Xi=耕地自然属性（参评因素）
bi=该属性对耕地地力的贡献率（解多元回归方程求得）单位面积产量表示法的优点是一旦上述函数关系建立，就可以根据调查点自然属性的数值直接估算耕地的单位面积产量。但是，自实际农业生产中，除了耕地的自然要素，单位面积产量还因农民的技术水平、经济能力的差异而产生很大的变化。如果耕种者技术水平比较低或者主要精力放在外出务工，肥沃的耕地实际产量不一定高；如果耕种者具有较高的技术水平，并采用精耕细作的农事措施，自然条件较差的耕地上仍然可获得较高的产量。因此，上述关系理论上成立，实践上却难以做到。
耕地地力评价的另一种表达方法，是用耕地自然要素评价的指数来表示，其关系式为：
IFI=b1x1+b2x2+……+bnxn
式中：IFI=耕地地力指数
Xi=耕地自然属性（参评因素）
bi=该属性对耕地地力的贡献率（层次分析方法或专家直接评估求得）根据IFI的大小及其组成，不仅可以了解耕地地力的高低，而且可以揭示影响耕地地力的障碍因素及影响程度。采用合适的方法，也可以将IFI值转换为单位面积产量，更直观地反映耕地的地力。
总体思路：利用测土配方施肥产生的田间调查、农户调查和土样测试数据，挖掘、收集、整理第二次土壤普查的相关资料、土壤图和土地利用现状图、行政区划图和近年来土壤监测等在内的历史数据，建立测土配方施肥数据库和县域耕地资源管理信息系统，开展耕地地力评价工作并开展成果应用。
第一步，利用3S技术，收集整理所有相关历史数据资料和测土配方施肥数据资料，采用各种方法和技术手段，建立邱县耕地资源基础数据库第二步，从国家和省级耕地地力评价指标体系中，在省级专家技术组的主持下，吸收县级专家参加，结合本地实际，选择邱县的18个耕地地力评价指标。
第三步，利用数字化县级土壤图和土地利用现状图，确定评价单元。经过综合取舍和其他技术处理。邱县选取了695个评价点。
第四步，建立邱县耕地资源管理信息系统。按照统一要求，将第二次土壤普查及相关的图件资料和数据资料数字化建立规范的数据库，并将空间数据库和属性数据库建立连接，用统一提供的平台软件进行管理。
第五步，对每个评价单元进行赋值、标准化和计算每个因素的权重。不同性质的数据，赋值的方法不同。数据标准化推荐使用隶属函数法。每个因素的权重采用层次分析法确定。
第六步，应用综合指数法进行综合评价并纳入到国家耕地地力等级体系中去。
二、耕地地力评价指标
邱县耕地地力主要受成土母质、地下水、微地貌等多种因素的影响，不同地下水埋深及矿化度、不同母质发育的土壤，耕地地力差异较小，各项指标对地力贡献的份额在不同地块也有较大的差别，对邱县的每一个指标的名称、释义、量纲、上下限给出准确的定义并制定了规范。在全国共用的55项指标体系框架中，选取了包括立地条件、土壤理化性状、土壤养分、土壤管理、障碍因素、剖面构型六大类共18个指标，作为邱县耕地地力评价指标体系。
三、耕地地力评价方法
评价方法分为单因子指数法、综合指数法。单因素评价模型采用模糊评价法、层次分析法，综合指数评价模型用聚类分析法、累加模型法等。
1．模糊评价法。模糊数学的概念与方法在农业系统数量化研究中得到广泛的应用。模糊子集、隶属函数与隶属度是模糊数学的三个重要概念。一个模糊性概念就是一个模糊子集，模糊子集A的取值自0→1中间的任一数值（包括两端的0与1）。隶属度是元素X符合这个模糊性概念的程度。完全符合时隶属度为1，完全不符合时为0，部分符合即取0与1之间一个中间值。隶属函数μA（χ）是表示元素χi与隶属度μi之间的解析函数。根据隶属函数，对于每个χi都可以算出其对应的隶属度μi。
应用模糊子集、隶属函数与隶属度的概念，可以将农业系统中大量模糊性的定性概念转化为定量的表示。对不同类型的模糊子集，可以建立不同类型的隶属函数关系。
在这次土壤质量评价中，我们根据模糊数学的理论，将选定的评价指标与耕地生产能力的关系分为戒上型函数、戒下型函数、峰型函数、直线型函数以及概念型5种类型的隶属函数。对于前四种类型，可以用特尔菲法对一组实测值评估出相应的一组隶属度，并根据这两组数据拟合隶属函数，也可以根据唯一差异原则，用田间试验的方法获得测试值与耕地生产能力的一组数据，用这组数据直接拟合隶属函数。鉴于质地对耕地其他指标的影响，有机质、阳离子代换量、速效钾等指标应按不同质地类型分别拟合隶属函数。
2．单因素权重：层次分析法
层次分析方法的基本原理是把复杂问题中的各个因素按照相互之间的隶属关系排成从高到低的若干层次，根据对一定客观现实的判断就同一层次相对重要性相互比较的结果，决定层次各元素重要性先后次序。这一方法在耕地地力评价中主要用来确定参评因素的权重。
（1）确定指标体系及构造层次结构
我们采取等距法，按照统一的十个等级耕地地力等级划分方法，采用加法模型计算耕地生产性能综合指数（IFI），将邱县耕地地力分为六个等级。
农业部于1997年颁布了“全国耕地类型区耕地地力等级划分”农业行业标准。该标准根据粮食单产水平将全国耕地地力划分为十个等级。年单产大于13500kg/hm2为一等地；小于1500kg/hm2为十等地，每1500kg为一个等级。邱县耕地地力评价结果表明：主要以国家三等地、四等地为主，局部有少量二等地和五等地，这符合邱县的实际农业生产能力状况（生物生产力的高低和潜在生产力）和在全国社会经济地位。
§§§第六节耕地资源管理信息系统的建立与应用一、属性数据库建立
1．数据库建立。属性数据库的建立与录入独立于空间数据库，在ACCESS与EXCEL下建立，最终统一以BDASE的DBF格式保存。
2．数据的审核、录入及处理：包括基本统计量及计算方法、频数分布类型检验、异常值的判断与剔除以及所有调查数据的计算机处理等。
在数据录入前经过仔细审核，数据审核中包括对数值型数据资料量纲的统一，例如：亩与公顷的统一，吨与kg的统一等。基本统计量的计算，例如：总产量、总施肥费用等的计算。地名中多音字、简繁体的统一，最后进行异常值的判断与剔除、频数分布类型检验等工作。经过两次审核后进行录入。在录入过程中两人一组，采用边录入边对照的方法分组进行录入。
二、空间数据库建立
采用图件扫描后屏幕数字化的方法建立空间数据库。图件扫描的分辨率为300dpi，彩色图用24位真彩，单色图用黑白格式。数字化图件包括：土地利用现状图、邱县土壤图、行政区划图等。
数字化软件统一采用MAPGIS，坐标系为1954北京大地坐标系，比例尺为1：5万。
具体矢量化过程：首先在MAPGIS的投影变换子系统中建立相应地区的相同比例尺的标准图幅框，在镶嵌配准子系统中将扫描后的各栅格图与标准图框进行配准。在输入编辑子系统中采用手动、自动、半自动的方法跟踪图形要素完成数字化工作。生成点文件，线文件与多边形文件。其中多边形文件的建立要经过多次错误检查与建立拓扑关系。采用以上矢量化方法。
三、资料汇总与图件编制
1．资料汇总。完成采样地块基本情况调查表、采样点农户调查表、污染源基本情况调查表等野外调查表的整理与录入后，对数据资料进行分类汇总与编码。采样点与土壤化验样点采用相同的统一编码作为关键字段。统一编码共分为6段，第一段为县及县以上的行政区划（6位）；第二段为乡、镇、街道办事处（3位）；第三段为居民委员会或村民委员会（2位）；第四段采样顺序号（2位）；第五段为样点类别（1位）；第六段为识别码（1位）。
2．图件编制。
（1）耕地地力评价单元图斑的生成耕地地力评价单元图斑是在矢量化土壤图、土地利用现状图的基础上，在MAPGIS中利用矢量图的叠加分析功能，将以上两个图件叠加，对叠加后生成的图斑当面积小于最小上图面积0.04cm2时，按照土地利用方式相同、土壤类型相近的原则将破碎图斑与相临图斑进行合并，生成评价单元图斑。
（2）采样点位图的生成采样点位的坐标用GPS进行野外采集，在GPS的数据处理软件MAPSOURCE中根据北京54坐标与84坐标的转换参数（dx=2.5，dy=-125.3，dz=-51.9，da=-108，df=0.0000005，中央经线：E117，比例尺：1，东西偏差：500000.0，南北偏差：0.0）将采集的点位坐标转换成与矢量图一致的北京54坐标。将转换后的点位图转换成可以与MAPGIS进行交换的DXF格式。
3．专题图的编制：利用MAPGIS的属性库管理子系统将采样点位图与采样点的调查数据与化验数据进行连接。将采样点文件转成ARCINFO的标准格式SHAP文件，在ARcmAP中利用地理统计分析子模块中采用克立格插值法进行采样点数据的插值。生成土壤专题图，包括有效磷，速效钾，有机质，有效锌等专题图。
4．耕地地力等级图的编制：首先利用ARcmAP的空间分析子模块的区域统计方法，将生成的专题图件进行区域统计获取评价单元图斑的属性数据。在耕地资源管理信息系统中根据专家打分、层次分析模型与隶属函数模型进行耕地生产潜力评价，生成耕地地力等级图。