基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法技术

本发明专利技术公开了基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，获取研究区的原始数据，对原始数据进行预处理，得到底层数据库；定义富硒土壤资源生态位内涵，构建富硒土壤开发利用适宜性评价指标体系；计算富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，生成富硒土壤资源开发利用适宜性评价图；根据自然断点法划分评价结果，形成高度适宜、中度适宜、轻度适宜和不适宜四个评价等级，生成富硒土壤资源开发利用适宜性分区图。本发明专利技术的方法综合多种影响因素对富硒土壤资源进行定量分析，实现了对富硒土壤资源绿色高效的开发利用，提高了富硒农业产业规划实施的针对性和精确性，对于加快把研究区的资源优势转化为资本优势具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法
本专利技术涉及富硒土壤资源评价
，特别涉及基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法。
技术介绍
农业农村农民是关系国计民生的根本性问题。实施乡村振兴战略，是顺应亿万农民对美好生活的向往，是新时代做好“三农”工作的总抓手。乡村振兴战略，明确了“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”的总要求，乡村要振兴，产业兴旺是重点，而产业兴旺关键是找准、培养自身产业发展特色和优势，才能走上一条兴农富民的发展道路。硒是人体必不可少的微量元素，参与人体的诸多代谢活动、免疫防御和解毒过程，被誉为生命火种、抗癌之王、明目之宝、肝病天敌、心脏守护神、天然胰岛素、抗老保鲜丹等，是世界卫生组织确定为继碘、锌之后的第三大营养元素。但是据相关统计，全世界有40多个国家和地区缺硒，我国约72％的国土为国际公认的缺硒地区，涉及22个省(市、区)，覆盖约7亿人口，可见选取优质富硒土壤来发展富硒产业具有十分广阔的市场前景。如何科学高效绿色的对富硒土壤资源进行开发利用，是富硒产业发展的关键所在。目前富硒土壤资源的开发利用尚未形成统一的技术标准，多以主观因素为主来进行富硒产业的规划布局，从而在一定程度上造成了富硒土壤资源的浪费和低效利用，无法合理高效地利用富硒土壤资源来提升当地的资源效益和经济效益，因此需要一种系统的可量化的富硒土壤资源开发利用适宜性评价技术方法，以便尽快将区域内的富硒资源优势转化为资本优势与产业优势，以富硒产业发展带动当地一二三产业融合，加快编制并实施相关富硒产业发展规划。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，用以解决富硒土壤资源的浪费和低效利用，无法合理高效地利用富硒土壤资源来提升当地的资源效益和经济效益的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，包括如下步骤：步骤Sl：获取研究区的原始数据，对原始数据进行预处理，得到底层数据库；步骤S2：定义富硒土壤生态位内涵，综合富硒土壤资源禀赋、地形坡度、土地利用类型、农业环境质量评价等农业生产条件因素，以及永久基本农田、生态保护红线划定情况，构建富硒土壤资源开发利用适宜性评价指标体系，并确定各评价指标的适宜性评价分值标准；步骤S3：将各指标图层进行空间叠加，计算富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，生成富硒土壤资源开发利用适宜性评价图；步骤S4：划分评价结果，分析主导障碍因子，生成最终的富硒土壤资源开发利用适宜性分区图。进一步地，步骤Sl中所述原始数据包括行政区划数据、高程数据、土地利用类型矢量数据、富硒土壤资源分布数据、生态红线划定范围数据、永久基本农田保护矢量数据、土壤样点检测数据。进一步地，步骤Sl中对所述原始数据进行预处理，绘制底层数据图进一步包括：对行政区划图数据进行地图配准，再进行边界矢量化，得到研究区的矢量边界图；对高程数据，从地理空间数据云网站下载，然后基于行政边界进行裁剪，再运用ArcGIS软件提取研究区的坡度因子对其分为四个范围区域：<6°、6～15°、15～25°、>25°，并绘制坡度分级图；对土地利用类型矢量数据进行配准，再进行裁剪，重新划分为耕地、园地、林地、草地、其它农用地、建设用地、水域、其他土地八种地类，获取研究区的土地利用类型图；对富硒土壤资源分布数据进行配准，并且矢量化，得到富硒土壤资源分布矢量图；对生态红线划定范围数据进行配准，并且矢量化，得到研究区生态红线划定范围矢量图；对永久基本农田保护区数据进行配准，并且矢量化，得到研究区永久基本农田保护矢量图。进一步地，步骤Sl中所述的土壤样点数据，经过实地踏勘，以随机和等量原则为前提，根据地形地貌和采样区面积大小(采样区面积小于10亩的一般取5-10个样本点，采样区面积10-40亩的一般取10-15个样本点，采样区面积大于40亩的一般取15-20个样本点)，采用对角线布点法、梅花形布点法、棋盘式布点法、蛇形布点法等取样方法，确定研究区土壤样本点的位置，用工具取其0～20cm的耕作层土壤500g，用木棒碾碎，过2mm尼龙筛去除沙子石块，干燥后装袋贴标签，送去检测机构检测其铜、铅、锌、铬、镍、镉、砷、汞元素的含量及PH值，得到研究区土壤样点检测数据，参考《农用地土壤污染风险管控标准》，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤样点中的重金属进行评价，得到土壤样点的综合评价指数，然后运用ArcGIS软件将土壤样本点矢量化后用克里金插值法进行插值，并根据分级标准划分为清洁、轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染五个等级，绘制研究区表层土壤环境地球化学综合等级图。进一步地，步骤S2中所述的富硒土壤资源开发利用适宜性评价指标体系，由土壤富硒情况、地形坡度、土地利用类型、农业环境质量、生态保护区、永久基本农田六个指标构建而成；将土壤富硒情况、土地利用类型、生态保护三个评价因子划为正向因子，地形坡度、农业质量环境、永久基本农田三个评价因子划为负向因子，确定正向因子的最适生态位指数值为100，负向因子的最适生态位指数值为10。进一步地，步骤S2中所述的各评价指标的适宜性评价分值标准，土壤富硒情况的适宜性评价分值标准为：富硒土壤为100分，潜在富硒土壤为70分，足硒为40分，缺硒为10分；地形坡度的适宜性评价分值标准为：>25°为100分，15～25°为70分，6～15°为40分，<6°为10分；土地利用类型的适宜性评价分值标准为：耕地、园地为100分，林地、草地、其它农用地为70分；农业环境质量的适宜性评价分值标准为：重度污染为100分，中度污染为70分，轻度污染为40分，清洁和轻微污染为10分；生态保护指标的适宜性评价分值标准为：生态红线范围外为100分，生态红线范围内为10分；永久基本农田指标的适宜性评价分值标准为：基本农田划定范围外为100分，基本农田划定范围内为10分。进一步地，步骤S3中所述的将各指标图层进行空间叠加，是运用ArcGIS软件的空间分析工具箱了的的空间链接工具，将各指标图层基于同一属进行空间叠加，得到附带所有评价指标属性的评价底图。进一步地，步骤S3中所述的计算富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，是参考徐小千(2018)等的研究运用正向因子评价模型、适度因子评价模型、负向因子评价模型、综合生态位适宜度指数模型，分别计算出各正向因子和负向因子的生态位适宜度指数，以及各评价单元的富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，制作富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数属性表，再运用ArcGIS软件绘制富硒土壤资源开发利用适宜性评价图。正向因子评价模型为：式中Ni为富硒土壤资源各评价因子i(i∈[1,n])的生态位适宜度，Xi为评价因子i的现实生态位，Diopt为富硒土壤资源评价因子i的最适生态位，Dimix为评价因子i的生态位的最小值；适度因子评价模型为：式中Dimax为评价因子i的生态位的最大值；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤Sl：获取研究区的原始数据，对原始数据进行预处理，得到底层数据库；/n步骤S2：定义富硒土壤生态位内涵，综合富硒土壤资源禀赋、地形坡度、土地利用类型、农业环境质量评价等农业生产条件因素，以及永久基本农田、生态保护红线划定情况，构建富硒土壤资源开发利用适宜性评价指标体系，并确定各评价指标的适宜性评价分值标准；/n步骤S3：将各指标图层进行空间叠加，计算富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，生成富硒土壤资源开发利用适宜性评价图；/n步骤S4：划分评价结果，分析主导障碍因子，生成最终的富硒土壤资源开发利用适宜性分区图。/n

【技术特征摘要】
1.基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤Sl：获取研究区的原始数据，对原始数据进行预处理，得到底层数据库；
步骤S2：定义富硒土壤生态位内涵，综合富硒土壤资源禀赋、地形坡度、土地利用类型、农业环境质量评价等农业生产条件因素，以及永久基本农田、生态保护红线划定情况，构建富硒土壤资源开发利用适宜性评价指标体系，并确定各评价指标的适宜性评价分值标准；
步骤S3：将各指标图层进行空间叠加，计算富硒土壤资源开发利用综合生态位适宜度指数，生成富硒土壤资源开发利用适宜性评价图；
步骤S4：划分评价结果，分析主导障碍因子，生成最终的富硒土壤资源开发利用适宜性分区图。


2.如权利要求1所述的基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，其特征在于，步骤Sl中所述原始数据包括行政区划数据、高程数据、土地利用类型矢量数据、富硒土壤资源分布数据、生态红线划定范围数据、永久基本农田保护矢量数据、土壤样点检测数据。


3.如权利要求2所述的基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，其特征在于，步骤Sl中对所述原始数据进行预处理，绘制底层数据图进一步包括：对行政区划图数据进行地图配准，再进行边界矢量化，得到研究区的矢量边界图；对高程数据，从地理空间数据云网站下载，然后基于行政边界进行裁剪，再运用ArcGIS软件提取研究区的坡度因子对其分为四个范围区域：<6°、6～15°、15～25°、>25°，并绘制坡度分级图；对土地利用类型矢量数据进行配准，再进行裁剪，重新划分为耕地、园地、林地、草地、其它农用地、建设用地、水域、其他土地八种地类，获取研究区的土地利用类型图；对富硒土壤资源分布数据进行配准，并且矢量化，得到富硒土壤资源分布矢量图；对生态红线划定范围数据进行配准，并且矢量化，得到研究区生态红线划定范围矢量图；对永久基本农田保护区数据进行配准，并且矢量化，得到研究区永久基本农田保护矢量图。


4.如权利要求2所述的基于生态位理论的富硒土壤资源开发利用适宜性评价方法，其特征在于，步骤Sl中所述的土壤样点数据，经过实地踏勘，以随机和等量原则为前提，根据地形地貌和采样区面积大小，采用对角线布点法、梅花形布点法、棋盘式布点法、蛇形布点法等取样方法，确定研究区土壤样本点的位置，用工具取其0～20cm的耕作层土壤500g，用木棒碾碎，过2mm尼龙筛去除沙子石块，干燥后装袋贴标签，送去检测机构检测其铜、铅、锌、铬、镍、镉、砷、汞元素的含量及PH值，得到研究区土壤样点检测数据，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤样点中的重金属进行评价，得到土壤样点的综合评价指数，然后运用ArcGIS软件将土壤样本点矢量化后用克里金插值法进行插值，并根据分级标准划分为清洁、轻微污染、轻度污染...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海生，赵小敏，张学玲，王立国，朱泰峰，张婷，陈艺，罗秋水，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西;36