一种针对花生种植的适宜性评价方法与流程

本发明涉及农作物适宜性评价
技术领域：
，特别是一种针对花生种植的适宜性评价方法。
背景技术：
：生物与环境的生态适宜性是农作物引种和布局的基本依据，也是种植模式设计和种植业结构优化调整的重要依据，对种植业效益目标的实现有着重大的影响。中国幅员辽阔，各地区在气候、土壤等资源禀赋上存在很大的差异。由于上述差异，花生在不同地区的比较优势会表现出一定的偏差，并不同程度地偏离全国水平。因此，在全国范围内优化资源配置，合理划分花生生产的生态适宜性区域，对于充分发挥花生生产的地区比较优势，优化种植布局及种植业结构调整均具有重要的现实意义。技术实现要素：本发明的目的是提供一种针对花生种植的适宜性评价方法，旨在解决现有技术中针对花生种植的适宜性评价方法存在的评价指标单一的问题，以多指标进行评价，符合花生种植实际情况，准确度高。为达到上述技术目的，本发明提供了一种针对花生种植的适宜性评价方法，包括以下步骤：s1、确定气候评价因子，并确定气候评价因子权重；s2、确定土壤评价因子，并确定土壤评价因子权重；s3、分别赋予气候评价因子以及土壤评价因子不同的权重，确定种植评价指标组合权重；s4、根据种植评价指标组合权重确定种植适宜性指数，并划分等级。优选地，所述气候评价因子包括播种出苗期平均温度、开花下针期平均温度、饱果成熟期平均温度、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量以及生育期日照时数。优选地，所述土壤评价因子包括土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤ph。优选地，所述步骤s1具体包括以下操作：s101、建立气候层次关系；s102、构造判断矩阵；s103、层次单排序以及一致性检验；s104、确定气候评价因子权重。优选地，所述层次关系具体为：目标层a：将花生气候适宜性作为目标层；准则层b：将温度因素、降雨因素和日照因素作为准则层；指标层c：将播种出苗期平均温度、开花下针期平均温度、饱果成熟期平均温度、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量以及生育期日照时数作为指标层。优选地，所述步骤s2具体包括以下操作：s201、建立土壤层次关系；s202、构造判断矩阵；s203、层次单排序以及一致性检验；s204、确定土壤评价因子权重。优选地，所述层次关系具体为：目标层a：将花生土壤适宜性作为目标层；准则层b：将土壤肥力、土壤质地和土壤ph作为准则层；指标层c：将土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤ph作为指标层。优选地，所述步骤s4具体为：在确定各个指标的组合权重后，采用指数加权和法对种植适宜性指数进行评分，确定分级指标进行分级区划。其计算公式如下：式中，p为种植适宜性指数，ωi为各指标的组合权重，pi为各指标通过隶属度函数计算出来的隶属度。优选地，所述隶属度函数的设置如下：所述播种出苗期平均温度、开花下针期平均温度、饱果成熟期平均温度、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量的隶属度函数为抛物线型函数，具体函数如下：生育期日照时数的隶属度函数为升梯型，具体如下：所述土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量和土壤ph的隶属度函数为抛物线型函数，具体如下：土壤质地的隶属度函数为直线型函数，具体如下：
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：与现有技术相比，本发明通过根据花生生长发育对生态环境的要求，依据显著性、稳定性、主导性、区域差异性及可操作等原则，从气候和土壤两大层次构建评价指标体系。在气候层次，分别选取花生播种出苗期均温、开花下针期均温、饱果成熟期均温、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量和日照时数6个指标进行研究；在土壤层次，从土壤肥力、土壤质地和土壤ph三方面选取了土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤酸碱度7个指标。最终构建了与花生质量、产量密切相关，包含13个评价指标体系的递阶层次模型。解决了现有技术中针对花生种植的适宜性评价方法存在的评价指标单一的问题，以多指标进行评价，符合花生种植实际情况，准确度高。附图说明图1为本发明实施例中所提供的一种针对花生种植的适宜性评价方法流程图。具体实施方式为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。下面结合附图对本发明实施例所提供的一种针对花生种植的适宜性评价方法进行详细说明。如图1所示，本发明实施例公开了一种针对花生种植的适宜性评价方法，包括以下步骤：一、建立气候适宜性评价指标体系；温度影响因素:温度是影响花生生长发育的重要气象因子，是制约花生分布的重要因子。花生播种出苗期以及开花下针期对温度要求比较高，且饱果成熟期荚果发育的程度与品质，与温度高低有密切关系，另外花生生育期与花生产量呈显著正相关关系。降水影响因素:花生是比较耐旱的作物，但整个生育期的各个阶段，都需要适量的水分，才能满足其生长发育的要求。总的需水趋势是幼苗期少，开花下针期和结荚期较多，生育后期荚果成熟阶段又少，呈现“两头少、中间多”的需水规律。同时，降雨量与花生品质有密切关联，花生的含油量与降雨量呈较高的负相关。日照影响因素:光照主要通过日照长度和日照强度影响花生的产量与质量。一般情况下，花生幼苗期、饱果成熟期的日照时数对植株的生长发育影响不大，而开花下针期的日照时数对植株的生长发育有一定的影响。此外，花生品质也受日照时数的影响，其中花生油亚比与日照时数呈极显著负相关关系。在本发明实施例中针对气候选取3个因素6个评价因子作为评价指标。所述温度因素包括播种出苗期平均温度、开花下针期平均温度、饱果成熟期平均温度、生育期≥15℃活动积温；所述降水因素包括生育期降雨量；所述日照条件包括生育期日照时数。在确定完毕评价指标体系后，划分评价单元。评价单元的划分决定着评价工作的工作量大小和评价成果的精度，考虑到宏观层面的可操作性、数据的可获取性及微观层面的实用性，将评价单元定为2km*2km，即每单元接近4平方千米。本发明实施例中针对气候数据采用我国地面气象监测站点2005-2014年的气象监测资料，其中包括日值平均气温、降水和日照等。所述播种出苗期平均温度为播种出苗期内的日均平均气温的均值：n＝出苗期天数；所述开花下针期平均温度为开花下针期内的日平均气温的均值：n＝开花下针期天数；所述饱果成熟期平均温度为饱果成熟期内的日平均气温的均温：n＝饱果成熟期天数；所述生育期≥15℃活动积温为全生育期内≥15℃日平均气温累加得：n＝生育期天数；所述生育期平均降雨量：生育期内降雨量的平均值：n＝生育期天数；所述生育期日照时数为生育期内日照时数累加：n＝生育期天数。确定评价因子的权重，本发明实施例采用层次分析法来确定各参评因素及因子的权重。1、建立层次关系目标层a：将花生气候适宜性作为目标层；准则层b：将温度因素、降雨因素和日照因素作为准则层；指标层c：将播种出苗期平均温度、开花下针期平均温度、饱果成熟期平均温度、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量以及生育期日照时数作为指标层。2、构造判断矩阵对于目标层a，根据层次分析法的判断矩阵标度，分别对温度因素、降雨因素以及日照因素的相对重要性做出判断，得到准则层b对于目标层a的判断矩阵和指标层c的温度因素、降雨因素以及日照因素的判断矩阵。所述判断矩阵取值标度如表1-1所示。表1-1a-b判断矩阵如表1-2所示。表1-2b1-c判断矩阵如表1-3所示。表1-3因准则层b2和b3对应的指标层中只有一个指标，故省略去b2-c和b3-c判断矩阵。3、层次单排序以及一致性检验根据判断矩阵计算本层次中与上一层次某要素相关联要素的重要性次序权重值，包括计算判断矩阵的特征值以及特征向量。对于判断矩阵，使其满足：bω＝λmaxωλmax为b的最大特征根，ω为对应的正规化特征向量，其分量(i＝1,2,3...n)为相应要素单排序权重值。为了检验判断矩阵的一致性，需要根据一致性指标ci和随机一致性比率cr来判断：若cr<0.1时，则矩阵具有满意的一致性。对于判断矩阵，平均随机一致性指标ri的值如表1-4.表1-4矩阵阶数12345678ri000.580.91.121.241.321.41花生气候适宜性评价判断矩阵a-b、b1-c层次单排序和一致性检验结果为：λmax0＝3.039，ci0＝0.019；通过上述公式，判断矩阵a-b具有满意的一致性。λmax1＝4.000，ci1＝0.000；通过上述公式，判断矩阵b1-c具有满意的一致性。因b2-c和b3-c判断矩阵只有一个指标，其一致性检验通过。4、确定气候评价因子权重根据以下公式计算某一层次元素对总体目标的权重：各个指标的权重结果如表1-5所示。表1-5二、建立土壤适宜性评价标准体系。本发明实施例从土壤肥力、土壤质地和土壤ph三方面选取对花生生长有显著影响，与花生质量、产量密切相关的因子作为评价指标来构建花生土壤适宜性评价体系，确定土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤ph七个指标。1、建立层次关系目标层a：将花生土壤适宜性作为目标层；准则层b：将土壤肥力、土壤质地和土壤ph作为准则层；指标层c：将土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤ph作为指标层。2、构造判断矩阵对于目标层a，根据层次分析法的判断矩阵标度，分别对土壤肥力、土壤质地和土壤ph的相对重要性做出判断，得到准则层b对于目标层a的判断矩阵和指标层c的土壤肥力、土壤质地和土壤ph的判断矩阵。b-b判断矩阵如表2-1所示。表2-1b1-c判断矩阵如表2-2所示。表2-2因准则层b2和b3对应的指标层中只有一个指标，故省略去b2-c和b3-c判断矩阵。3、层次单排序以及一致性检验随机一致性指标cr均小于0.1，矩阵具有满意的一致性。4、确定土壤评价因子权重根据以下公式计算某一层次元素对总体目标的权重：各个指标的权重结果如表2-3所示。表2-3在分别确立气候以及土壤评价标准体系后，分别对两种因素赋予不同的权重，气象条件占主导地位，土壤条件为辅助因子，分别赋予0.7、0.3的权重。花生种植适宜性评价指标权重如表3-1所示。表3-1在确定各个指标的组合权重后，采用指数加权和法对种植适宜性指数进行评分，确定分级指标进行分级区划。其计算公式如下：式中，ωi为各指标的组合权重，pi为各指标通过隶属度函数计算出来的隶属度。所述气候评价因子的隶属度函数设置如表3-2：表3-2抛物线型隶属函数如下：升梯型隶属函数如下：所述土壤评价因子的隶属度函数设置如表3-3：表3-3抛物线型隶属函数如下：直线型隶属函数如下：在arcgis软件中，将气候适宜性及土壤适宜性评价结果叠加后，形成全国花生生态适宜性评价图。根据叠加运算结果，我国花生种植生态适宜性指数范围在0.11-0.89，以自然断点法将生态适宜性指数划分为四个等级，分别是最适宜(0.7-0.89)，适宜(0.56-0.7)，次适宜(0.42-0.56)，不适宜(0.11-0.42)。本发明实施例通过根据花生生长发育对生态环境的要求，依据显著性、稳定性、主导性、区域差异性及可操作等原则，从气候和土壤两大层次构建评价指标体系。在气候层次，分别选取花生播种出苗期均温、开花下针期均温、饱果成熟期均温、生育期≥15℃活动积温、生育期降雨量和日照时数6个指标进行研究；在土壤层次，从土壤肥力、土壤质地和土壤ph三方面选取了土壤有机质含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤全氮含量、土壤钙含量、土壤质地和土壤酸碱度7个指标。最终构建了与花生质量、产量密切相关，包含13个评价指标体系的递阶层次模型。解决了现有技术中针对花生种植的适宜性评价方法存在的评价指标单一的问题，以多指标进行评价，符合花生种植实际情况，准确度高。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12