基于人工神经网络的苏州地区耕地土壤肥力评价

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苏州地区位于长江三角洲,属于太湖流域,典型的北亚热带季风性湿润气候,四季分明,比较湿润。全市总面积8488.42平方公里,地貌特征以平缓平原为上,全市地势低平,其中平原占55%,水面占42%,丘陵占3%,平均海拔4米。土地肥沃,物产丰富。全市土地利用状况,以农业利用面积最大。根据第二次土壤普查结果,苏州市土壤包括5个土类,8个亚类,31个土属。苏州市现有耕地面积约1633平方公里,主要种植水稻、棉花、油菜、小麦和蔬菜等。近年来,随着经济发展和城市化速度的加快,农业生产面积逐步缩小,但在种植制度上仍然是以稻麦、棉麦、稻油和蔬菜连作为主。本研究以苏州市农田土壤作为调查区域,在苏州市65个省市级耕地质量监测点的常规施肥区进行土样采集,获取土壤样品65个,分别测定其pH值、有机质含量、全N、全P、全K、碱解N、有效P、速效K等指标含量,随后通过构建人工神经网络模型,计算分析本地区的土壤肥力状况,为实现土壤肥力评价的自动化智能化提供研究尝试。研究结果发现,虽然苏州各地区的土壤肥力质量存在一定的差异性,但是苏州整体的土壤肥力情况还是比较好的,偏Ⅰ类。在苏州区域范围内,土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、pH值等土壤理化性质存在一定程度的空间差异性。通过对2007年,2011年,2014年,2016年和2017年的土壤pH、有机质等养分数据进行肥力演变趋势分析发现,土壤pH表现为下降趋势,2017年土壤pH值下降为6.68,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾则均表现为上升趋势,与上世纪八十年代相比分别增加13%、60%、66%、32%、51%。通过BP人工神经网络以及土壤肥力质量隶属度计算,发现苏州整体的土壤肥力质量等级隶属度均在三级及以上,常熟、太仓、吴江、吴中为Ⅰ类和Ⅲ类之间,均偏Ⅰ类,昆山、张家港均偏Ⅲ类苏州整体土壤肥力质量等级偏向于Ⅰ类地。本研究结果可为苏州市的土壤改良和测土配方施肥提供指导依据,可以为提高土壤肥力提供重要的理论依据,进而确定最合理的土地利用模式,提高土地资源的利用率,对农业绿色发展和可持续农业具有重要意义。
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