基于決策樹的雙季稻區(qū)水稻土地力特征分析.pdf

1、近年來,糧食安全問題備受關注。雖然中國是個農(nóng)業(yè)大國,但受耕地面積逐年減少、耕地質(zhì)量下降以及人均耕地面不足等因素影響,糧食安全問題更加突出。在當前情況下,提高單位耕地面積糧食產(chǎn)量(單產(chǎn)量)是提高糧食總產(chǎn)量的有效途徑之一。耕地地力評價對優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、改善土壤質(zhì)量和合理施肥有重要的指導作用,進一步可提高單產(chǎn)量。
　　2007年至2010年期間,湖南省土肥站以長沙市長沙縣的耕地為研究對象,開展了全縣地力調(diào)查工作。調(diào)查范圍覆蓋了全縣20

2、個鄉(xiāng)鎮(zhèn),共采集大田土壤樣品6072個。基于全國通用的地力調(diào)查與質(zhì)量評價因子體系,根據(jù)該縣實際情況和評價因子篩選原則,建立了長沙縣地力調(diào)查與評價因子體系,對38項環(huán)境因子進行了分析測定和歸類。本研究基于此次調(diào)查工作,采用4742個雙季稻田土壤樣品,選取影響地力的立地條件、土壤理化性狀、農(nóng)田基本設施建設等方面共22項環(huán)境因子,對水稻土特征進行分析。主要工作如下:
　　(1)以隨機森林模型對影響實際產(chǎn)量與潛在產(chǎn)量比(產(chǎn)量比)的環(huán)境因子進

3、行回歸分析,給出因子的重要性評分。
　　(2)以產(chǎn)量比作為響應變量,以環(huán)境因子作為預測變量,構建分類與回歸樹模型,以樹型結構展示響應變量與預測變量之間的關系。
　　研究結果表明:環(huán)境因子的重要性分數(shù)差異較大,海拔(2.3606)、坡向(1.7328)等因子的分數(shù)是地貌類型(0.0424)、土壤亞類(0.1626)等因子的幾倍甚至數(shù)十倍,各個環(huán)境因子對水稻產(chǎn)量的影響強度不同。雖然分數(shù)低的因子總是對評價工作作用不大,但是分數(shù)高的

4、因子也不一定有較大的影響。在剪枝的分類與回歸樹模型中,不僅剔除了土壤亞類、地貌類型等分數(shù)低的因子,也沒有選取速效鉀、速效磷等分數(shù)較高的因子。最終,以海拔、地形部位、田面坡度、排澇能力、輸水方式、成土母質(zhì)、質(zhì)地構型、耕層厚度、土壤有機質(zhì)含量、有效氮含量為影響長沙縣雙季稻水稻土地力的主要因子,并且用這10個因子對地力特征進行較好的分析評價和預測。決策樹方法對分析大容量、多變量數(shù)據(jù)間的復雜關系具有很好的效果,為長沙縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提出有效措施