Evaluation Methods of Cultivated Land Fertility and Their Practical Application: Research Progress

LI Yahua, ZHANG Xiangqian, AN Qi, WU Di, LIU Zhanyong, SUN Feng, ZHANG Dejian, GAO Min, ZHANG Guoying, XING Jun

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (15) : 60-68. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0610

Evaluation Methods of Cultivated Land Fertility and Their Practical Application: Research Progress

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Abstract

Cultivated land is one of the major natural resources of agricultural production development. Cultivated land fertility is a main index in the characterization of farmland quality, and it has direct impact on the development of agricultural production. The construction of cultivated land fertility evaluation index system is the key to ensure the rational utilization of farmland, which is of great significance to the protection of cultivated land, the improvement of soil fertility and the development of agricultural production. In this paper, the relevant research of cultivated land fertility assessment at home and abroad was briefly introduced. Furthermore, the development history, advantages and disadvantages of eight major technologies and methods widely used in cultivated land fertility assessment at home and abroad were summarized. The available research results show that the traditional evaluation methods have some limitations, and the laws and regulations need to be improved. With the rapid development of computer network technology and GIS technology, artificial intelligence method and GIS-based data mining method will gradually become the research hotspot, and the application of GIS and satellite remote sensing technology will be more extensive and could improve the accuracy and timeliness of farmland information. Based on the review conducted by this study, it is expected to provide theoretical and technical support for the Third National Soil Survey, as well as the development of profitable, ecological and sustainable agriculture.

Key words

cultivated land / soil fertility evaluation / GIS / evaluation method / index system construction / research progress

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LI Yahua , ZHANG Xiangqian , AN Qi , WU Di , LIU Zhanyong , SUN Feng , ZHANG Dejian , GAO Min , ZHANG Guoying , XING Jun. Evaluation Methods of Cultivated Land Fertility and Their Practical Application: Research Progress. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2022, 38(15): 60-68 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0610

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1990年以来,在国家生态环境保护工程实施、经济快速增长等因素的影响下,中国耕地数量与空间格局发生了巨大变化,对粮食生产潜力造成了巨大影响。本文采用GAEZ模型,结合中国气象、地形、土壤等因素,定量分析了中国耕地粮食生产潜力空间特征以及1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响。主要结论如下：① 2010年全国耕地粮食生产潜力总量为10.55亿t,全国耕地平均粮食生产潜力为7614 kg/hm<sup>2</sup>。中国耕地粮食生产潜力存在显著的空间差异,总体表现为东部高而西北部较低的趋势,并且高值区主要分布在长江中下游地区和华南区。② 1990-2010年的20年间,中国耕地粮食生产潜力变化表现出明显的时空差异,总体呈现南减北增、总量减少的基本特征。新增耕地粮食生产潜力的重心逐步由东北向西北转移。耕地粮食生产潜力总量净减少297万t,占2010年全国实际粮食总产量的0.29%。③ 在1990-2000年与2000-2010年两个时期,耕地变化对耕地粮食生产潜力影响差异明显。前10年,耕地粮食生产潜力总量净增加1011万t,主要集中在东北平原区和北方干旱半干旱区;后10年,耕地粮食生产潜力总量净减少1308万t,主要集中在长江中下游地区和黄淮海平原区。从总体看,近20年来耕地粮食生产潜力总量增加主要是由林、草地和未利用土地开垦所导致,而耕地粮食生产潜力总量减少主要是由城市扩展和退耕还林还草所导致。
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合理确定评价指标的权重是准确测度农业土地资源可持续利用能力的关键所在。本文依据灰色关联度对层次分析法(AHP)中判断矩阵的构建方法进行了改进,并获取各项评价指标的权重。在此基础上,分别采用多目标线性加权函数综合评价模型和障碍因子诊断模型,对2001-2012年湖北省枣阳市的农业土地资源可持续利用水平及其制约因素进行评估和辨析。结果显示：基于灰色关联分析法(GRA)改进后的AHP方法在确定指标权重时不仅能有效降低主观赋权的影响,也可避免熵值法等客观赋权法所存在的弊端;地均农业生产总值、人均耕地面积、化肥使用强度、有效灌溉面积、年降水量、人均GDP和农村居民家庭人均纯收入是制约枣阳市农业土地资源可持续利用的最主要因素,但在不同年份各因素的阻碍度表现不一。2001年以来,枣阳市农业土地资源利用的社会经济可持续性水平较高,综合可持续利用水平指数整体上呈增加的态势;但在生态可持续方面,2006年之后不仅明显低于之前年份,而且也显著低于同时期的社会经济可持续性。
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