摘要：作物產量限制因子的提取是精準農業變量施肥的重要環節之一E決策樹和FG2圖層疊置方法研究結果表明I和=AIE土壤有機質H速效磷和堿解氮含量是寧夏暖泉農場小麥產量主要限制因子<提高土壤有機質含量是提高單產的重要措施E結論得到生產實際驗證<說明運用決策樹和FG2圖層疊置分析方法挖掘產量限制因子在技術上可行。

　　關鍵詞：精準農業；產量圖分析；決策樹；圖層疊置

　　0引言

　　精準農業技術的核心思想是獲取農田小區作物產量H影響作物生育的環境因子的時空差異信息OH知識挖掘M;=P;KO和FG2技術M;"O等E常規統計算法簡便<易于農學解釋<但可能掩蓋真實影響因子@地統計方法考慮了因子的空間關聯性<且圖形表達直觀明了<不足是定性為主定量性差@衛星及高光譜遙感信息量大覆蓋面廣<受時空分辨率和成本等因素限制<在精準農業方面的應用尚有距離@知識挖掘以神經網絡方法為多<在非線性建模和機器學習上有特長<但^黑箱_過程可控性弱且定性數據不易建模@FG2技術具有圖層直觀等特點<精準農業信息挖掘研究應用相對較薄弱。

　　1方法原理

　　1.1決策樹

　　決策樹算法是空間數據挖掘中一種重要的歸納方法<旨在從大量數據中歸納抽取一般的知識規則和規律E目標是利用訓練數據集建立一個分類預測模型<然后利用該模型對新的數據進行分類預測E其思路是<先利用訓練空間實體集依據信息原理生成測試函數進行分類屬性選擇@再根據屬性的不同取值建立樹的分支<在每個分支子集中重復建立下層結點和分支<形成決策樹@然后對決策樹進行剪枝處理@最后用可信度和興趣度等指標檢驗規則<提取多個GfL%U48形式的規則.

　　1.2圖層疊置

　　空間疊置分析是指多個圖層在空間上進行疊加產生新圖層6對新圖層的屬性按一定的數學模式進行計算分析6與原有圖層屬性聯系起來產生了新的屬性關系和新的空間關系6進而產生用戶需要的結果或回答用戶提出的問題7圖層疊置分析因子與產量在空間分布趨勢等方面的對應關系6具有簡潔8明了8直觀的特點6能充分發揮9:;的分析功能7!<圖形內容的統計疊置=上述多邊形范圍內的屬性統計分析7目的是精確計算一種要素在另一種要素的某個區域多邊形范圍內的分布狀況和數量特征6或提取某個區域范圍內某種專題內容的數據7最后形式為統計表7.

　　2結果與分析

　　以寧夏農墾局暖泉農場精準農業示范基地采樣數據為分析對象。該基地位于黃河西、賀蘭山東，屬淡灰鈣土和風積物（沙土）土壤。2001年10月下旬用60mX60m網格式采土樣，面積36.7hm*（500畝）。前茬作物為水稻和玉米。土樣分析要素包括有機質，堿解氮、速效磷、速效鉀、全鹽。2002年7月上旬聯合收割機智能測產，智能測產系統根據沖量原理獲取4mX4m網格點小麥產量數據，GPS同時獲取產量樣點經緯度數據，FarmGIS軟件生成土壤養分圖和產量分布圖。

　　2.1決策樹結果

　　由表2小麥產量與土壤有機質、堿解氮，速效磷、速效鉀、全鹽.pH值的相關關系，并考慮決策樹規則的簡潔實用，作者選擇有機質、堿解氮、速效磷作為屬性因子。參考栽培專家經驗，給出土壤要素、產量分級如表3。

　　2.2圖層疊置結果

　　根據當地裁培專家經驗和裁培學原理，將產量、有機質、堿解氮.速效磷、速效鉀、全鹽和pH值分為5個等級，從一級至五級分別對應要素值高、較高、中等、較低和低。

　　應用GIS軟件分別制作產量及土壤養分圖層，再分析進行圖層疊置分析。從疊置后生成的圖件上直觀看到產量與各要素的吻合程度，從大到小依次為有機質、堿解氮、速放數摶效鉀、全鹽和pH值。部分圖如圖3~圖6所示。

　　3結論

　　1）土壤有機質含量始終占據決策樹全部知識規則的第一次分支，是限制寧夏暖泉農場小麥產量的最主要因子，其次是堿解氮和速效磷。增加有機肥投入提高土壤有機質含量是改善土壤特性提高小麥產量的最直接措施。

　　2）GIS圖層疊置分析結果表明，有機質、堿解氮和速效磷空間分布與產量有很高的吻合度，依次為91.5%.83.8%和49.4%.再次表明上述三要素是小麥.

　　產量的主要限制因子。

　　3）速效鉀、全鹽和pH值與產量的吻合度僅34.6%.34.4%和18.8%.且相關性較差。在寧夏暖泉淡灰鈣土翻毋數牌（沙土）土壤增施鉀肥不能提高產量反增加成本，應著力土壤鹽堿改造提高土壤養分利用率。

　　4）決策樹和圖層疊置方法所提取的產量限制因子

　　有合理的農學解釋并得到實踐驗證，為充分挖掘精準農業決策信息提供了新的技術手段。

　　5）本工作由于數據的限制僅是一個初步嘗試，隨

　　著作物長勢、產量、地勢、土壤養分及土壤電導率等數據的不斷積累豐富.分析結論將更加全面、新穎、有實用價值。

　　[參考文獻]

　　[1]汪懋華.“精細農業”發展與工程技術創新[J].農業工程學報.1999.15<1）；1-8.

　　[2]趙春江，薛緒掌，王秀，等.精準農業技術體系的研究進展與展望[].農業工程學報，2003，19（4）；7-12..

　　[3]GuyForand.M.Relationshipsbetweensoilfertilityindicatorsandcorn/soybeanyield[EB/OL].http://preci-.sion.agri.umn.edu/Literature/Abstracts00/150.html.

　　[4]JudithM.ZonedManagementofCottonFiberYieldandQuality[EB/OL].http://precision.agri.umn.edu/Liter-ature/Astracts00/244.html.

　　[5]高祥照，胡克林，郭焱，等.土壤養分與作物產量的空間變異特征與精確施肥[J].中國農業科學，2002.35（6）：660一666.