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耕地資源質量與土壤環境監測評價新方法 版權信息
- ISBN：9787030638656
- 條形碼：9787030638656 ; 978-7-03-063865-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
耕地資源質量與土壤環境監測評價新方法 本書特色
適讀人群 ：自然資源、國土空間規劃、經濟管理、生態環境保護、農林、城市與區域規劃等方面的科研、教學和管理人員以及有關企事業單位的科技工作者，也可作為高校土地資源管理、自然地理、經濟地理、城市規劃、資源與環境科學等專業的教學研究參考資料。本書主要的內容涵蓋了兩部分：耕地資源質量和土壤環境的監測。特點是運用了多種新的方法進行耕地資源質量監測和土壤環境監測。
耕地資源質量與土壤環境監測評價新方法 內容簡介
本書依托自然資源部野外科學觀測研究基地“耕地質量-江蘇東海、宜興野外基地”, 在國土資源部公益性行業科研專項、國家重點研發計劃專項、國家自然科學基金項目和江蘇省科技支撐計劃等的支持下, 基于土壤樣點、空間預測和賦值方法綜合優化下的縣域耕地資源質量等級評價, 基于大數據分析方法的省域耕地資源質量等級評價, 基于大氣-土壤-作物多介質系統監測的耕地污染風險評價和源解析, 基于監測-模擬的城市地區土壤、大氣多環芳烴分布變化、來源和風險預警, 基于溪流溶解態有機質監測的土壤環境變化的效應評價, 基于污染物湖泊沉積記錄的資源環境保護效應評價等方面, 對基于新方法的耕地資源質量與土壤環境監測評價進行了較系統的探索。
耕地資源質量與土壤環境監測評價新方法 目錄
目錄
序
第1章 緒論 1
1.1 本書創作背景 1
1.2 本書主要內容 8
參考文獻 11
第2章 土壤樣點、空間預測和賦值方法綜合優化下的縣域耕地資源質量等級評價 14
2.1 耕地質量評價方法完善研究概況 14
2.1.1 評價內容與指標體系的完善 14
2.1.2 耕地土壤屬性預測方法的完善 16
2.1.3 評價樣點空間抽樣方法的完善 18
2.2 研究思路與基礎數據 19
2.2.1 研究內容 19
2.2.2 研究技術路線 20
2.2.3 研究區概況 21
2.2.4 研究基礎數據 22
2.3 樣點疏密差異對土壤屬性空間預測精度的影響及分區 23
2.3.1 基于不同來源樣點的土壤屬性預測總體精度 23
2.3.2 基于土壤屬性均質單元的樣點密度空間差異 34
2.3.3 土壤屬性預測精度與樣點密度的關系 40
2.3.4 研究區土壤樣點的疏密性分區 43
2.4 樣點稀缺區土壤屬性空間分布的優化預測 45
2.4.1 優化預測的土壤-景觀模型建立 45
2.4.2 研究區樣點密集區土壤屬性特征與景觀因子的關系 49
2.4.3 基于土壤-景觀模型的土壤屬性空間分布預測 51
2.4.4 土壤-景觀預測與地統計插值預測結果比較 56
2.4.5 樣點稀缺區土壤屬性提取及其分布特征 60
2.5 樣點密集區參評土壤樣點的數量及布局優化 61
2.5.1 樣點數量及布局優化的空間抽樣原理與智能優化算法 61
2.5.2 基于模擬退火算法的參評土壤樣點數量及布局優化 63
2.5.3 考慮土壤屬性空間異質性的模擬退火算法改進及運用 70
2.5.4 優選土壤樣點的精度評價與來源分析 77
2.6 評價單元土壤屬性數據賦值方法的優化選擇 80
2.6.1 評價單元土壤屬性數據賦值過程 80
2.6.2 不同土壤屬性*優空間插值方法選擇 81
2.6.3 評價單元土壤屬性賦值方法優化選擇 87
2.7 各優化方法綜合運用的縣域耕地質量評價 92
2.7.1 評價的方法體系 92
2.7.2 評價單元數據獲取 93
2.7.3 耕地質量評價結果 95
2.7.4 評價精度分析 96
2.8 本章小結 98
參考文獻 100
第3章 運用大數據分析方法的省域耕地資源質量等級評價 103
3.1 大數據研究概況 103
3.1.1 大數據研究的興起 103
3.1.2 大數據信息來源 104
3.1.3 大數據管理與云計算 105
3.1.4 大數據分析與機器學習研究 106
3.2 省域耕地資源質量等級評價內容及技術路線 107
3.2.1 省域耕地資源質量等級評價內容 107
3.2.2 省域耕地資源質量等級評價技術路線 108
3.2.3 江蘇省概況 110
3.3 耕地資源質量基礎大數據集和云計算環境構建 110
3.3.1 耕地資源質量的驅動因素與被驅動因素 111
3.3.2 研究基礎大數據集的構建 112
3.3.3 大數據云計算環境的構建與數據集成 117
3.4 大數據深度學習的省域耕地資源等級評價 121
3.4.1 基本流程與數據處理 122
3.4.2 大數據耕地資源質量評價研究結果與精度 127
3.4.3 大數據耕地資源質量評價空間差異與影響因素 132
3.4.4 大數據深度學習方法在耕地資源質量評價中的應用效果評價 134
3.5 方法融合下的大數據耕地資源質量評價結果的精度效應 136
3.5.1 面向對象方法 136
3.5.2 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價結果 140
3.5.3 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價精度 140
3.6 本章小結 143
參考文獻 145
第4章 基于農田大氣-土壤-作物多介質系統監測的耕地污染和風險評價 149
4.1 各介質重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.1 大氣重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.2 土壤重金屬污染特征與風險概況 150
4.1.3 作物重金屬污染特征與風險概況 151
4.2 多介質系統監測的耕地污染和風險評價 152
4.2.1 耕地污染和風險評價對象與技術路線 152
4.2.2 蠡河流域概況 153
4.2.3 監測點布設與樣品采集 156
4.2.4 樣品的測試 160
4.2.5 數據分析和評價方法 163
4.3 大氣降塵重金屬污染特征和風險評價 169
4.3.1 大氣降塵重金屬時空分布特征 169
4.3.2 大氣降塵重金屬生態風險評價 175
4.3.3 大氣降塵重金屬健康風險評價 178
4.4 土壤重金屬污染特征和風險評價 180
4.4.1 土壤基本理化性質 180
4.4.2 土壤重金屬分布特征 182
4.4.3 土壤重金屬生態風險評價 190
4.4.4 土壤重金屬健康風險評價 192
4.5 作物重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.1 小麥重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.2 水稻重金屬污染特征和風險評價 202
4.5.3 兩種作物籽粒重金屬污染特征和風險的比較 207
4.6 農田系統多介質重金屬綜合健康風險 211
4.6.1 飲用水重金屬的健康風險 211
4.6.2 不同輸入途徑下重金屬污染產生的健康風險比較 213
4.6.3 綜合健康風險評價及空間分布 214
4.7 本章小結 215
參考文獻 217
第5章 多方法聯用的農田大氣-土壤-作物系統重金屬污染源解析 221
5.1 農田系統重金屬污染源解析研究概況 221
5.1.1 大氣降塵重金屬源解析 221
5.1.2 土壤重金屬污染源解析 221
5.1.3 作物重金屬污染源解析 222
5.2 農田各介質重金屬污染源解析 222
5.2.1 擬解決的關鍵問題 222
5.2.2 研究內容與技術路線 223
5.2.3 研究材料 223
5.2.4 重金屬污染源解析方法 224
5.3 大氣降塵重金屬污染源解析 228
5.3.1 相關分析與富集因子分析 229
5.3.2 PMF分析和Pb同位素分析 230
5.3.3 大氣降塵重金屬源解析方法聯用探討 234
5.4 土壤重金屬污染源解析 235
5.4.1 定性源識別 235
5.4.2 定量源解析 237
5.4.3 土壤源解析方法聯用探討 249
5.5 作物重金屬污染源解析 251
5.5.1 小麥籽粒元素Pb來源解析 252
5.5.2 水稻籽粒元素Pb來源解析 254
5.5.3 兩種作物籽粒Pb污染源解析結果比較 256
5.6 本章小結 257
參考文獻 258
第6章 基于監測-模擬的城市地區土壤-大氣多環芳烴分布變化、來源和風險預警 262
6.1 多環芳烴的來源、性質和分布 262
6.1.1 多環芳烴的來源 262
6.1.2 多環芳烴的性質 262
6.1.3 土壤多環芳烴的空間分布 263
6.2 多環芳烴分布、來源與預警的研究內容與方法 264
6.2.1 研究內容與技術路線 264
6.2.2 研究區概況 266
6.2.3 樣品采集與測定 266
6.3 城市土壤-大氣多環芳烴的空間分布與來源 272
6.3.1 城市土壤多環芳烴的污染水平與空間差異 272
6.3.2 城市大氣PAHs時空分布特征 278
6.3.3 城市土壤-大氣多環芳烴的來源解析 282
6.4 城市環境多環芳烴的多介質空間分布模擬 286
6.4.1 多環芳烴排放量估算 287
6.4.2 多介質逸度Ⅲ級模型及其參數 288
6.4.3 OC-Model與BC-Model模擬結果對比與選擇 295
6.4.4 BC-Model模擬多環芳烴的空間分布 299
6.5 城市土壤多環芳烴累積變化的模擬重建與預測 303
6.5.1 多介質逸度Ⅳ級模型及其參數 304
6.5.2 城市土壤多環芳烴累積變化模擬重建與預測的方法 307
6.5.3 1978～2013年城市土壤多環芳烴的累積變化與未來預測 310
6.5.4 城市土壤多環芳烴累積變化的時空特征 313
6.6 城市土壤多環芳烴累積的風險評估與預警 314
6.6.1 健康風險評估和預警的方法 315
6.6.2 城市土壤多環芳烴累積的健康風險評估 318
6.6.3 城市土壤多環芳烴累積的健康風險預警 321
6.7 本章小結 322
參考文獻 323
第7章 基于溪流溶解態有機質監測的土地利用、土壤環境變化的效應評價 327
7.1 溪流溶解態有機質性狀及土地利用、土壤環境變化的影響 327
7.1.1 溪流有機質的生物地球化學功能 327
7.1.2 溪流溶解態有機質的來源 327
7.1.3 溪流溶解態有機質的組成 328
7.1.4 土地利用、土壤環境變化對溪流溶解態有機質性狀的影響 329
7.2 溪流溶解態有機質檢測效應評價研究內容與方法 331
7.2.1 研究內容與技術路線 331
7.2.2 研究材料與方法 333
7.2.3 樣品測試分析 335
7.2.4 數據分析 339
7.3 流域溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 339
7.3.1 陸源有機質輸入估算模型的耦合 339
7.3.2 流域水體有機碳、氮陸源輸入特征的空間變異 347
7.3.3 流域水體有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 352
7.3.4 典型溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 356
7.4 典型溪流溶解態有機質性狀對土地利用、土壤環境變化的響應 359
7.4.1 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態有機質輸出含量的特征差異 359
7.4.2 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態有機質組成的特征差異 367
7.4.3 溪流溶解態有機質組成對土地利用、土壤環境變化的響應 376
7.5 本章小結 381
參考文獻 382
第8章 基于污染物湖泊沉積記錄的資源環境保護的效應評價 387
8.1 湖泊沉積與污染物的變化記錄 387
8.1.1 湖泊沉積物定年 387
8.1.2 湖泊沉積物中多環芳烴的累積變化 388
8.1.3 湖泊沉積物中重金屬的累積變化 389
8.2 湖泊沉積物研究內容與方法 390
8.2.1 研究內容與技術路線 390
8.2.2 研究區概況 391
8.2.3 樣品的采集與測定 392
8.2.4 數據分析和評價模擬的方法 396
8.3 西太湖沉積物中多環芳烴的歷史變化與物源分析 400
8.3.1 西太湖沉積環境與沉積速率測算 400
8.3.2 西太湖多環芳烴的歷史變化 402
8.3.3 多環芳烴吸附沉積的影響因素 411
8.3.4 西太湖多環芳烴的
序
第1章 緒論 1
1.1 本書創作背景 1
1.2 本書主要內容 8
參考文獻 11
第2章 土壤樣點、空間預測和賦值方法綜合優化下的縣域耕地資源質量等級評價 14
2.1 耕地質量評價方法完善研究概況 14
2.1.1 評價內容與指標體系的完善 14
2.1.2 耕地土壤屬性預測方法的完善 16
2.1.3 評價樣點空間抽樣方法的完善 18
2.2 研究思路與基礎數據 19
2.2.1 研究內容 19
2.2.2 研究技術路線 20
2.2.3 研究區概況 21
2.2.4 研究基礎數據 22
2.3 樣點疏密差異對土壤屬性空間預測精度的影響及分區 23
2.3.1 基于不同來源樣點的土壤屬性預測總體精度 23
2.3.2 基于土壤屬性均質單元的樣點密度空間差異 34
2.3.3 土壤屬性預測精度與樣點密度的關系 40
2.3.4 研究區土壤樣點的疏密性分區 43
2.4 樣點稀缺區土壤屬性空間分布的優化預測 45
2.4.1 優化預測的土壤-景觀模型建立 45
2.4.2 研究區樣點密集區土壤屬性特征與景觀因子的關系 49
2.4.3 基于土壤-景觀模型的土壤屬性空間分布預測 51
2.4.4 土壤-景觀預測與地統計插值預測結果比較 56
2.4.5 樣點稀缺區土壤屬性提取及其分布特征 60
2.5 樣點密集區參評土壤樣點的數量及布局優化 61
2.5.1 樣點數量及布局優化的空間抽樣原理與智能優化算法 61
2.5.2 基于模擬退火算法的參評土壤樣點數量及布局優化 63
2.5.3 考慮土壤屬性空間異質性的模擬退火算法改進及運用 70
2.5.4 優選土壤樣點的精度評價與來源分析 77
2.6 評價單元土壤屬性數據賦值方法的優化選擇 80
2.6.1 評價單元土壤屬性數據賦值過程 80
2.6.2 不同土壤屬性*優空間插值方法選擇 81
2.6.3 評價單元土壤屬性賦值方法優化選擇 87
2.7 各優化方法綜合運用的縣域耕地質量評價 92
2.7.1 評價的方法體系 92
2.7.2 評價單元數據獲取 93
2.7.3 耕地質量評價結果 95
2.7.4 評價精度分析 96
2.8 本章小結 98
參考文獻 100
第3章 運用大數據分析方法的省域耕地資源質量等級評價 103
3.1 大數據研究概況 103
3.1.1 大數據研究的興起 103
3.1.2 大數據信息來源 104
3.1.3 大數據管理與云計算 105
3.1.4 大數據分析與機器學習研究 106
3.2 省域耕地資源質量等級評價內容及技術路線 107
3.2.1 省域耕地資源質量等級評價內容 107
3.2.2 省域耕地資源質量等級評價技術路線 108
3.2.3 江蘇省概況 110
3.3 耕地資源質量基礎大數據集和云計算環境構建 110
3.3.1 耕地資源質量的驅動因素與被驅動因素 111
3.3.2 研究基礎大數據集的構建 112
3.3.3 大數據云計算環境的構建與數據集成 117
3.4 大數據深度學習的省域耕地資源等級評價 121
3.4.1 基本流程與數據處理 122
3.4.2 大數據耕地資源質量評價研究結果與精度 127
3.4.3 大數據耕地資源質量評價空間差異與影響因素 132
3.4.4 大數據深度學習方法在耕地資源質量評價中的應用效果評價 134
3.5 方法融合下的大數據耕地資源質量評價結果的精度效應 136
3.5.1 面向對象方法 136
3.5.2 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價結果 140
3.5.3 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價精度 140
3.6 本章小結 143
參考文獻 145
第4章 基于農田大氣-土壤-作物多介質系統監測的耕地污染和風險評價 149
4.1 各介質重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.1 大氣重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.2 土壤重金屬污染特征與風險概況 150
4.1.3 作物重金屬污染特征與風險概況 151
4.2 多介質系統監測的耕地污染和風險評價 152
4.2.1 耕地污染和風險評價對象與技術路線 152
4.2.2 蠡河流域概況 153
4.2.3 監測點布設與樣品采集 156
4.2.4 樣品的測試 160
4.2.5 數據分析和評價方法 163
4.3 大氣降塵重金屬污染特征和風險評價 169
4.3.1 大氣降塵重金屬時空分布特征 169
4.3.2 大氣降塵重金屬生態風險評價 175
4.3.3 大氣降塵重金屬健康風險評價 178
4.4 土壤重金屬污染特征和風險評價 180
4.4.1 土壤基本理化性質 180
4.4.2 土壤重金屬分布特征 182
4.4.3 土壤重金屬生態風險評價 190
4.4.4 土壤重金屬健康風險評價 192
4.5 作物重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.1 小麥重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.2 水稻重金屬污染特征和風險評價 202
4.5.3 兩種作物籽粒重金屬污染特征和風險的比較 207
4.6 農田系統多介質重金屬綜合健康風險 211
4.6.1 飲用水重金屬的健康風險 211
4.6.2 不同輸入途徑下重金屬污染產生的健康風險比較 213
4.6.3 綜合健康風險評價及空間分布 214
4.7 本章小結 215
參考文獻 217
第5章 多方法聯用的農田大氣-土壤-作物系統重金屬污染源解析 221
5.1 農田系統重金屬污染源解析研究概況 221
5.1.1 大氣降塵重金屬源解析 221
5.1.2 土壤重金屬污染源解析 221
5.1.3 作物重金屬污染源解析 222
5.2 農田各介質重金屬污染源解析 222
5.2.1 擬解決的關鍵問題 222
5.2.2 研究內容與技術路線 223
5.2.3 研究材料 223
5.2.4 重金屬污染源解析方法 224
5.3 大氣降塵重金屬污染源解析 228
5.3.1 相關分析與富集因子分析 229
5.3.2 PMF分析和Pb同位素分析 230
5.3.3 大氣降塵重金屬源解析方法聯用探討 234
5.4 土壤重金屬污染源解析 235
5.4.1 定性源識別 235
5.4.2 定量源解析 237
5.4.3 土壤源解析方法聯用探討 249
5.5 作物重金屬污染源解析 251
5.5.1 小麥籽粒元素Pb來源解析 252
5.5.2 水稻籽粒元素Pb來源解析 254
5.5.3 兩種作物籽粒Pb污染源解析結果比較 256
5.6 本章小結 257
參考文獻 258
第6章 基于監測-模擬的城市地區土壤-大氣多環芳烴分布變化、來源和風險預警 262
6.1 多環芳烴的來源、性質和分布 262
6.1.1 多環芳烴的來源 262
6.1.2 多環芳烴的性質 262
6.1.3 土壤多環芳烴的空間分布 263
6.2 多環芳烴分布、來源與預警的研究內容與方法 264
6.2.1 研究內容與技術路線 264
6.2.2 研究區概況 266
6.2.3 樣品采集與測定 266
6.3 城市土壤-大氣多環芳烴的空間分布與來源 272
6.3.1 城市土壤多環芳烴的污染水平與空間差異 272
6.3.2 城市大氣PAHs時空分布特征 278
6.3.3 城市土壤-大氣多環芳烴的來源解析 282
6.4 城市環境多環芳烴的多介質空間分布模擬 286
6.4.1 多環芳烴排放量估算 287
6.4.2 多介質逸度Ⅲ級模型及其參數 288
6.4.3 OC-Model與BC-Model模擬結果對比與選擇 295
6.4.4 BC-Model模擬多環芳烴的空間分布 299
6.5 城市土壤多環芳烴累積變化的模擬重建與預測 303
6.5.1 多介質逸度Ⅳ級模型及其參數 304
6.5.2 城市土壤多環芳烴累積變化模擬重建與預測的方法 307
6.5.3 1978～2013年城市土壤多環芳烴的累積變化與未來預測 310
6.5.4 城市土壤多環芳烴累積變化的時空特征 313
6.6 城市土壤多環芳烴累積的風險評估與預警 314
6.6.1 健康風險評估和預警的方法 315
6.6.2 城市土壤多環芳烴累積的健康風險評估 318
6.6.3 城市土壤多環芳烴累積的健康風險預警 321
6.7 本章小結 322
參考文獻 323
第7章 基于溪流溶解態有機質監測的土地利用、土壤環境變化的效應評價 327
7.1 溪流溶解態有機質性狀及土地利用、土壤環境變化的影響 327
7.1.1 溪流有機質的生物地球化學功能 327
7.1.2 溪流溶解態有機質的來源 327
7.1.3 溪流溶解態有機質的組成 328
7.1.4 土地利用、土壤環境變化對溪流溶解態有機質性狀的影響 329
7.2 溪流溶解態有機質檢測效應評價研究內容與方法 331
7.2.1 研究內容與技術路線 331
7.2.2 研究材料與方法 333
7.2.3 樣品測試分析 335
7.2.4 數據分析 339
7.3 流域溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 339
7.3.1 陸源有機質輸入估算模型的耦合 339
7.3.2 流域水體有機碳、氮陸源輸入特征的空間變異 347
7.3.3 流域水體有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 352
7.3.4 典型溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環境變化的響應 356
7.4 典型溪流溶解態有機質性狀對土地利用、土壤環境變化的響應 359
7.4.1 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態有機質輸出含量的特征差異 359
7.4.2 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態有機質組成的特征差異 367
7.4.3 溪流溶解態有機質組成對土地利用、土壤環境變化的響應 376
7.5 本章小結 381
參考文獻 382
第8章 基于污染物湖泊沉積記錄的資源環境保護的效應評價 387
8.1 湖泊沉積與污染物的變化記錄 387
8.1.1 湖泊沉積物定年 387
8.1.2 湖泊沉積物中多環芳烴的累積變化 388
8.1.3 湖泊沉積物中重金屬的累積變化 389
8.2 湖泊沉積物研究內容與方法 390
8.2.1 研究內容與技術路線 390
8.2.2 研究區概況 391
8.2.3 樣品的采集與測定 392
8.2.4 數據分析和評價模擬的方法 396
8.3 西太湖沉積物中多環芳烴的歷史變化與物源分析 400
8.3.1 西太湖沉積環境與沉積速率測算 400
8.3.2 西太湖多環芳烴的歷史變化 402
8.3.3 多環芳烴吸附沉積的影響因素 411
8.3.4 西太湖多環芳烴的
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耕地資源質量與土壤環境監測評價新方法 節選
第1章 緒論 1.1 本書創作背景 1. 新時期自然資源數量-質量-生態“三位一體”的管理，對耕地和土壤資源的監測評價提出了新要求 自然資源是人類賴以生存和發展的基礎，也是地球和生態系統的重要組成部分。隨著經濟、社會的快速發展，自然資源的數量、質量、結構及空間布局等要素深受人類活動影響，工業化、城鎮化造成的自然資源數量減少、質量下降、生態破壞等問題逐漸成為目前昀突出的矛盾之一。中國是人口大國，糧食安全是保障社會穩定的重要基礎，然而經濟建設過程中非農建設造成了自然資源尤其是耕地資源的大規模減少。 1990年以來，中國耕地面積累計減少超過 1000萬 hm2以上，每年減少約 69萬 hm2。同時，無序開發建設、自然資源的過度開發利用等導致了土地荒漠化及沙化等一系列生態問題，自然生態保護已迫在眉睫，如何合理利用自然資源、促進生態環境可持續發展已引起全球學者的普遍關注。資源利用與整個社會的宏觀經濟系統相聯系，隨著區域經濟發展，人們的生態環境保護意識隨之增強，生態建設技術不斷創新，以犧牲資源環境來實現經濟增長的方式將導致區域自然資源枯竭、生態系統崩潰。為此，單純的資源數量管理已無法滿足當前經濟社會的發展需求，迫切要求自然資源管理向數量-質量-生態“三位一體”管理理念轉變，即以自然資源數量管理為基礎，重視自然資源的質量提升，顯化自然資源的生態功能。 目前，在自然資源數量管控方面，我國已經建立了比較完整的技術支撐體系，通過多輪次的土地調查、自然資源調查以及年度更新調查等，已全面掌握了耕地、林地、草地、水面等自然資源的數量及空間分布，建立耕地、林地、草地、水面等自然資源占補實時臺賬，基本實現了逐圖斑及時和準確掌握自然資源數量及其變化情況，達到了自然資源數量精細化管理的要求。自然資源的質量管理方面，經過國土、農業等部門多輪次以縣級為基本行政單位的樣點調查、土壤采樣、測試和分析評價，耕地資源質量等級的本底數據已基本掌握。自然資源的生態功能管護方面，目前尚未形成成熟、系統的調查、評價及管理體系，是當前自然資源管理短板，需進一步加強。 為此，應積極探索耕地和土壤資源監測評價的新方法、新途徑，尤其是要加強耕地和土壤生態環境的監測評價，以適應新時期自然資源數量-質量-生態“三位一體”管理的新要求。 2. 當前耕地資源質量評價的效率、精度和精細化水平，與自然資源管理的要求仍有很大差距，評價方法仍需不斷改進 為加強耕地資源的質量管理，在國內外相關研究的基礎上，我國對耕地資源質量評價的指標體系、評價方法、評價程序及評價成果確定等相繼制定了相應的標準規范，也建立了比較完整的耕地資源質量等級本底數據，但評價的效率、準確性以及精細化水平等，與當前自然資源管理的要求還有很大差距，仍需不斷地研究探索。其中以下 4個方面在耕地資源質量評價方法改進研究中應受到特別重視。 (1)土壤屬性指標是耕地資源質量評價指標體系的關鍵內容。指標體系的構建是耕地資源質量評價的關鍵工作之一，目前尚未形成統一的評價指標體系，但土壤一直是耕地資源質量的關鍵和核心要素(傅伯杰， 1990；周生路等， 2004；陳印軍等， 2011)。隨著指標信息獲取手段的多樣化，自然、社會、經濟、生態、環境等因素不斷進入監測指標體系，耕地資源質量評價指標越來越全面，體系結構也越來越龐大，可以多方面、全方位、系統性地反映耕地資源質量(張鳳榮等， 2001；孔祥斌等， 2007)。目前，自然資源和農業部門從不同的應用目的出發，建立了不同的耕地資源質量評價指標體系。其中，自然資源部門的《農用地質量分等規程》(GB/T 28407—2012)確定的全國耕地資源質量評價指標共 3大類 12個，立地條件(3個)：地形坡度、地表巖石露頭度、障礙層距地表深度；土壤條件(6個)：土壤有機質含量、土壤酸堿度、有效土層厚度、表層土壤質地、剖面構型、鹽漬化程度；利用條件(3個)：排水條件、灌溉保證率、灌溉水源。農業部門的《耕地地力調查與質量評價技術規程》(NY/T 1634—2008)確定的全國耕地地力評價指標共 6大類 66個：氣象(7個)、立地條件(18個)、剖面性狀(5個)、土壤理化性狀 (21個)、障礙因素(7個)、土壤管理(8個)。耕地地力質量評價側重于直接指導農民種植施肥，指導農業生產，從而提高耕地糧食產量；農用地質量分等側重于國家對土地的宏觀管理，提高資源生產能力，從而保護耕地。雖然兩套評價體系出發點不同，但無論是國土資源部門還是農業部門的耕地資源質量評價體系，土壤屬性指標都是評價指標體系的關鍵組成部分，關系到耕地資源質量評價結果的準確性及應用價值，因此土壤數據的應用在耕地資源質量評價中具有重要的地位。 (2)土壤數據的合理使用是耕地資源質量評價精度的重要保障。目前我國耕地資源質量評價可整合利用的抽樣調查數據主要有三類：一是按土壤類型布點采樣調查的土壤數據，如耕地地力調查數據、測土配方調查數據等，這是當前耕地資源質量評價土壤采樣調查數據的主要來源；二是按網格法布點調查的土壤數據，如多目標區域地球化學調查的土壤數據；三是其他如按鄉、村行政區布點采樣調查耕地資源質量動態監測的土壤數據等。對耕地資源質量評價而言，三種抽樣調查各有優劣。按土壤類型布點充分考慮了同一土壤類型在空間上相對均質的這一特征，但土種單元空間分布較為復雜且單元面積大小不均，一些面積較大的土種單元布點往往較多，而面積較小的土種單元布點較少甚至沒有布點，過量布點會造成資源浪費，抽樣點過少則造成代表性不足。按網格布點調查點位空間分布均勻，但沒有考慮區域的空間異質性，造成在空間差異小的地區樣點過密，而在空間差異較大的地區則樣點不足，降低采樣數據的代表性。按行政區布點抽樣便于管理與數據調查，但樣點分布過少且布點隨意性過大。因此，在整合利用各類土壤調查數據進行耕地資源質量評價時，對布點過多區域如何進行樣點及數據的優化利用，對布點過少區域如何進行樣點及數據的預測補充，對優化整合后的數據如何進行精度檢驗評估等均有待進一步研究。 (3)優化的空間抽樣是提高評價效率與精度的重要手段。目前耕地資源質量評價中，對土壤樣點的使用還沒有考慮優化選擇的問題，無論精度如何均是全部使用，還未考慮通過對樣點數量及布局進行優化以提高評價精度。空間抽樣方法的運用為這一問題的解決提供了有效的手段。空間抽樣方法是探索如何實現在一定的成本約束下(既定的樣本數量)，通過合理布設樣點和科學推斷估計，獲得盡可能高精度的抽樣結果；或者，如何通過合理布設樣點和科學推斷估計，利用盡可能少的樣點數量，來得到滿足精度要求的抽樣結果。目前建立了遺傳算法、模擬退火等相應的計算機演化算法(Haining，2003；Wang et al.，2013；Diaz-Avalos and Mateu，2014；Goodchild，2013)，并在國內外耕地資源質量或土壤質量調查采樣點空間布局研究領域受到廣泛重視。但是，現有空間抽樣理論的應用研究主要針對單一指標或屬性的空間抽樣推斷，而耕地資源質量涉及土壤的眾多屬性及土地利用等各種因素，樣點的布設需要考慮多指標的空間關聯性，如何在耕地資源質量評價中通過空間抽樣方法對樣點數量及布局進行優化的提高評價效率與精度，還有待進一步研究探討。 (4)數據處理的標準化、精細化是耕地資源質量評價的發展趨勢。隨著土地管理、農業集約化水平的發展，耕地資源質量成為土地評價的重點內容之一。經過多年的深入探索，我國耕地資源質量評價已經全面開展，形成了豐富的成果，建立了較為完善的耕地資源質量本底數據庫。隨著信息技術的發展， 3S技術、計算機技術等被廣泛應用于耕地資源質量評價中，耕地資源質量評價的信息化程度逐漸提高，耕地資源質量評價體系、方法與程序被進一步完善與改進，向標準化、精確化、智能化方向發展(鄖文聚和黃元仿， 2014)。2000年，全國**輪農用地分等成果比例尺為 1∶10萬或更小，主要以計算機輔助的人工處理為主；而到 2011年第二輪農用地分等成果比例尺已達到 1∶5000，開發了各類軟件系統，主要以人工輔助的計算機處理為主。目前，對耕地資源質量評價方法的研究主要集中在耕地資源質量的內涵界定、評價體系的建立以及耕地資源質量等級劃分方法的研究等方面，自然資源部門的《農用地質量分等規程》(GB/T 28407—2012)以及農業部門的《耕地地力調查與質量評價技術規程》(NY/T 1634—2008)對耕地資源質量評價中的基礎參數、評價指標、等級劃分進行了標準化規定，是目前為止昀為權威的耕地資源質量評價標準，但兩套體系對于耕地資源質量評價中參評因素的數據處理仍沒有提出標準的、優化的技術方法。 3. 大數據分析從數據本身出發，通過海量數據的深入挖掘和非線性關系的解析，為耕地資源質量評價提供了新的方法手段 針對當前耕地資源質量評價存在的效率低、耗時長、精細化程度不夠的問題，國內外學者一直在對耕地資源質量調查評價普遍采用的抽樣調查估計推測全體的方法進行研究改進(Cressie and Wikle， 2015)，并通過整合利用多源土壤數據(孫亞彬等， 2013)、空間插值優化(Wei et al.， 2015)以及運用遺傳算法(Haining， 2003；Goodchild，2013)、模擬退火算法(張淑杰等， 2013)進行樣點空間優化等方法來提高評價精度。 但就作者在江蘇省東海縣的前期相關研究來看，全縣耕地總面積 122 482hm2，1∶5000土地利用圖上耕地圖斑 56 965個，耕地質量等級評價土壤屬性的各類樣點共 1442個，約占耕地圖斑的 2.5%，每個樣點覆蓋約 84.9hm2。顯然，以如此密度的樣點來估計推斷評價全縣耕地質量，很難保證結果的準確度，更談不上精細化的要求。抽樣調查估計推測全體的方法屬于傳統的樣本分析方法，旨在尋求以昀少的數據獲得昀多的信息，并特別強調數據的精確性(Shin and Choi， 2015)。而區域耕地質量評價所整合利用的多源土壤數據，由于調查時間、處理測試方法等的差異，數據存在可比性問題并影響評價的精度。另外，耕地質量等級評價省級成果按照分區評價逐級匯總方法在縣市成果基礎上逐級匯總而成，這勢必造成評價結果精度的進一步減損。 近年發展起來的大數據分析方法，強調使用所有數據分析，允許數據優劣摻雜、不全面和不精確(Roth and Almeida， 2015；Wei et al.， 2015)。大數據分析通過尋找事物之間的相關關系而非因果關系，比以往方法更容易、更快捷、更清楚地分析事物，通過找到現象的良好關聯物，捕捉現在和預測未來(李德仁等， 2014；Suthaharan， 2014)。大數據分析無須在還沒有收集數據之前就把分析建立在早已設立的少量假設的基礎之上，而是直接由數據說話，用數據驅動的大數據相關關系分析法，取代基于假設的易出錯的方法，不易受偏見的影響(李國杰和程學旗 ， 2012)。大數據分析能看到一些以往分析無法發現的細節，更清楚地看到樣本無法揭示的細節信息，產生額外價值，獲得新的發現、新的觀點(宋杰等， 2014；Li et al.，2016)。目前，大數據技術的應用主要在商業領域(Rabl et al.， 2013；隋殿志等，2014)，工程和科學領域也逐漸開展大數據的探索研究(Cheng et al.， 2014)。 近年來，我國相關部門及科研工作者開展了大量的土地資源調查評價。國土資源部 1999年在全國部署開展了**輪農用地質量調查評價， 2002年在全國部署開展了多目標區域地球化學調查， 2009年完成了第二次全國土地調查， 2011年在全國部署開展了第二輪耕地質量調查評價， 2011年在全國試點開展了耕地質量等級監測。農業部 2006年在全國試點開展耕地地力評價，地方農業部門開展了長期的測土配方土壤調查，等等。這些工作按照不同的目的要求，進行了大量的實地調查、采樣
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