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基于人工神经网络的耕作土壤肥力质量评价

郑小佳  
【摘要】:四川盆地中部丘陵区是我国重要的粮、油产区,由于区域内地形破碎、土壤母质碎屑含量高,加之人为因素的影响,导致土壤肥力质量下降、农业生产减产和生态环境质量恶化等问题。本文以四川盆地中部丘陵区简阳市石桥镇为研究区域,土壤采样主要考虑两种母质类型即白垩系下统城墙岩群和侏罗系蓬莱镇组,选择典型坡面进行,结合实际地形将丘体坡位分为3个部位:丘顶、丘腰、丘脚。在每个地形部位(坡向基本一致)选取样点,对耕作土壤的耕层和淀积层分别取样。通过分析,结果如下: 不同母质和地形下土壤理化性质存在着不同程度的差异。蓬莱镇组母质上发育的土壤中粘粒、有机质、氮素和钾素的含量均大于城墙岩群母质上发育的土壤,而磷素在两种母质发育土壤中的含量差异不大;从丘脚到丘顶的丘体不同坡位上,土壤容重逐渐降低,土壤颗粒组成中粘粒的含量逐渐减少,土壤质地也越来越轻;丘体中上部坡面土壤因受冲刷和淋溶等作用,其养分物质流失并向丘脚富集。因此,丘脚土壤的养分含量最高,丘腰次之,丘顶最低。方差分析表明,母质对全磷和全钾的含量有着显著的影响,而坡位对全氮和速效钾含量的影响十分显著。 在土壤剖面不同层次上,大部分养分含量均表现出随着土层厚度的增加而降低的变化特征。除pH值和全钾外,其余几种土壤养分在耕层的含量均大于淀积层。这可能是由于土壤在长期的耕作过程中,通过不同的耕作措施使表层土壤的结构得到了改善。 运用人工神经网络BP算法评价土壤肥力质量结果表明,不同地形下,两种母质发育形成的耕作土壤的肥力质量综合指数差异明显。从不同母质来看,侏罗系蓬莱镇组母质发育的土壤其肥力综合指数大于白垩系城墙岩群母质发育的土壤;从丘体不同坡位来看,土壤肥力综合指数最高的位于丘脚的土壤,其次是丘腰,丘顶最低。这与不同母质和地形下土壤肥力所表现出的特征是相符合的。运用相对土壤质量指数法评价土壤肥力质量的计算结果与人工神经网络BP算法基本一致,但相对土壤质量指数主要集中在个别等级上,而人工神经网络BP算法的计算结果分布在3个等级上,其准确性相对较高。 四川盆地中部丘陵区由于长期的人为干扰和破坏致使土壤侵蚀、水土流失等问题严重。必须加强坡耕地规范治理,实施退耕还林还草和坡改梯等措施提高土壤肥力质量,从而实现土壤资源的持续利用。


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