一种盐碱地土壤质量等级评价方法及系统

本发明属于土壤质量评价，尤其涉及一种盐碱地土壤质量等级评价方法及系统。

背景技术：

1、盐碱地是指土壤中可溶性盐分含量超过一定限度，导致土地生产能力下降的土壤类型。土壤盐碱化是全球性的土地退化问题，严重影响农业生产和生态平衡。盐碱地土壤质量评价是指导盐碱地改良与利用的重要依据。目前，盐碱地土壤质量评价主要依赖于土壤样品的化学分析，包括全盐量、ph值、有机质含量等指标。此外，还采用了一些物理和生物指标，如土壤结构、孔隙度、微生物活性等。但现有技术仍存在以下问题：一方面现有技术主要依赖化学指标，忽视了土壤物理和生物特性，并且评价过程需要大量的土壤样品采集和实验室分析，过程繁琐，成本高；另一方面，土壤质量是动态变化的，现有评价方法难以实时反映土壤质量变化，缺乏综合评价土壤质量的方法和系统。因此，亟需一种盐碱地土壤质量等级评价方法及系统。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种盐碱地土壤质量等级评价方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种盐碱地土壤质量等级评价方法，包括以下步骤：

3、构建盐碱地土壤质量指标体系；

4、基于所述盐碱地土壤质量指标体系构建土壤质量动力模型和土壤质量指数法模型；

5、获取盐碱地土壤质量指标数据，将所述盐碱地土壤质量指标数据输入所述土壤质量指数法模型得到实测分类评价结果；

6、基于所述实测分类结果对所述土壤质量动力模型进行参数优化得到优化后的土壤质量动力模型；

7、基于所述优化后的土壤质量动力模型得到预测分类评价结果。

8、可选地，构建盐碱地土壤质量指标体系前还包括原始数据获取与预处理，其中，原始数据获取与处理的过程包括：

9、对研究区采用网格化布点法布设若干采样点并确定测定指标；

10、基于若干所述采样点采集不同作物生长周期的土壤样本；

11、基于所述测定指标对所述土壤样本进行实验室测试，同时对采样点进行现场测量得到原始数据；

12、对所述原始数据依次进行清洗、标准化处理得到预处理数据。

13、可选地，构建盐碱地土壤质量指标体系的过程包括：

14、对测定指标进行指标分类得到化学特性指标、物理特性指标、生物特性指标和环境因素指标；

15、基于主成分分析法计算各测定指标的指标权重；

16、基于隶属度函数计算各测定指标的隶属度；

17、基于所述指标权重和所述隶属度计算各测定指标的综合得分；

18、基于测定指标的综合得分构建盐碱地土壤质量指标体系。

19、可选地，所述盐碱地土壤质量指标体系包括：全氮、全磷、全钾、阳离子交换量、酶活性和降雨量。

20、可选地，基于所述盐碱地土壤质量指标体系构建的土壤质量动力模型的表达式为：

21、sqs(t)＝wn·n(t)+wp·p(t)+wk·k(t)+wcec·cec(t)+we·e(t)+ir(t)式中，sqs(t)表示土壤质量综合得分，n(t)表示时间t时刻的全氮含量；p(t)表示时间t时刻的全磷含量；k(t)表示时间t时刻的全钾含量；cec(t)表示时间t时刻的阳离子交换量；e(t)表示时间t时刻的酶活性；ir(t)表示降雨量对土壤质量指标的综合影响，wn，wp，wk，wcec，we分别是全氮、全磷、全钾、阳离子交换量和酶活性的权重。

22、可选地，构建的所述土壤质量指数法模型的过程包括：基于盐碱地土壤质量指标体系中各指标的指标得分构建土壤质量指数法模型

23、其中，所述指标得分的计算过程包括：

24、基于实际测量值和最小可接受值得到第一差值；

25、基于参考值和最小可接受值得到第二差值；

26、基于所述第一差值和所述第二差值的比值得到指标得分。

27、可选地，对土壤质量动力模型的优化过程包括基于梯度提升机实现土壤质量指数法模型对土壤质量动力模型的优化。

28、本发明还公开了一种盐碱地土壤质量等级评价系统，包括：数据采集与预处理模块、评价体系模块、双模型构建模块、盐碱地土壤质量评价模块和动态监测模块；

29、其中，所述数据采集与预处理模块用于采集研究区盐碱地的原始数据并对所述原始数据进行预处理得到预处理数据；

30、所述评价体系模块用于基于所述预处理数据构建盐碱地土壤质量指标体系；

31、所述双模型构建模块用于基于所述盐碱地土壤质量指标体系构建土壤质量动力模型和土壤质量指数法模型，并基于土壤质量指数法模型的评价结果对所述土壤质量动力模型进行优化；

32、所述盐碱地土壤质量评价模块用于基于优化后的土壤质量动力模型获取盐碱地动态评价结果；

33、所述动态监测模块用于基于所述盐碱地动态评价结果给出土壤改良建议及土壤质量预警信息。

34、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

35、本发明提出的盐碱地土壤质量等级评价方法，通过一系列科学的步骤，实现了对盐碱地土壤质量的准确评估与动态监测，为土壤改良和管理提供了有效的决策支持。该方法首先通过网格化布点法在研究区布设采样点，采集不同作物生长周期的土壤样本，并进行实验室测试与现场测量，获取原始数据。对原始数据进行清洗和标准化处理后，运用主成分分析法和隶属度函数，计算各指标的权重和隶属度，构建起包含全氮、全磷、全钾、阳离子交换量、酶活性和降雨量等关键指标的盐碱地土壤质量指标体系。

36、进一步地，本方法基于该指标体系，构建了土壤质量动力模型和土壤质量指数法模型。土壤质量指数法模型利用实测数据得到土壤质量的实测分类评价结果，而土壤质量动力模型则通过梯度提升机算法对实测结果进行参数优化，以提高模型的预测准确性。优化后的土壤质量动力模型不仅能够反映土壤质量的当前状态，更能预测土壤质量的长期变化趋势，为土壤的可持续管理提供科学依据。

37、本方法通过结合土壤质量指数法模型的实测结果和土壤质量动力模型的预测能力，显著提高了盐碱地土壤质量评价的准确性和可靠性。通过动态监测模块，本方法能够实时跟踪土壤质量的变化，及时给出土壤改良建议和预警信息，有效指导农业生产和土壤保护工作。此外，本方法的实施过程具有操作简便、成本低廉的特点，易于在基层推广应用，对于促进盐碱地的可持续利用和改良具有重要的实际意义。

技术特征：

1.一种盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，构建盐碱地土壤质量指标体系前还包括原始数据获取与预处理，其中，原始数据获取与处理的过程包括：

3.根据权利要求1所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，构建盐碱地土壤质量指标体系的过程包括：

4.根据权利要求3所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，所述盐碱地土壤质量指标体系包括：全氮、全磷、全钾、阳离子交换量、酶活性和降雨量。

5.根据权利要求4所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，基于所述盐碱地土壤质量指标体系构建的土壤质量动力模型的表达式为：

6.根据权利要求4所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，构建的所述土壤质量指数法模型的过程包括：基于盐碱地土壤质量指标体系中各指标的指标得分构建土壤质量指数法模型

7.根据权利要求6所述的盐碱地土壤质量等级评价方法，其特征在于，对土壤质量动力模型的优化过程包括基于梯度提升机实现土壤质量指数法模型对土壤质量动力模型的优化。

8.一种盐碱地土壤质量等级评价系统，其特征在于，包括：数据采集与预处理模块、评价体系模块、双模型构建模块、盐碱地土壤质量评价模块和动态监测模块；

技术总结本发明公开了一种盐碱地土壤质量等级评价方法及系统，属于土壤质量评价领域，该方法包括以下步骤：构建盐碱地土壤质量指标体系；基于所述盐碱地土壤质量指标体系构建土壤质量动力模型和土壤质量指数法模型；获取盐碱地土壤质量指标数据，将所述盐碱地土壤质量指标数据输入所述土壤质量指数法模型得到实测分类评价结果；基于所述实测分类结果对所述土壤质量动力模型进行参数优化得到优化后的土壤质量动力模型；基于所述优化后的土壤质量动力模型得到预测分类评价结果。技术研发人员：刘晓君,王锐,李昱龙,王亚麒,孙权受保护的技术使用者：宁夏大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14