模糊聚类分析在桑园土壤养分分级施肥方案中的应用

模糊聚类分析在桑园土壤养分分级施肥 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中的应用 模糊聚类分析在桑园土壤养分分级施肥方 案中的应用 2006年第4期《四川蚕业》15 模糊聚类分析在桑园土壤养分分级 施肥方案中的应用 陈继久余茂德2李俊3 (1,四川省蚕丝学校,南充,6370002,西南大学蚕学与生物技术学院, 重庆,4007163,四川省三台蚕种场,绵阳,621100) 对某一范围内的土壤养分状况进行分 级,从而确定土壤肥力水平高低,从宏观上 把握一定范围内的不同土壤肥力水平的各自 施肥原则,是实现一定范围内均衡增产,全 面增产的重要方法之一.搞好桑园土壤肥力 水平高低的分级工作,对于"高产,优质, 高效,低耗"地进行桑园生产具有重要意 义.本文用模糊聚类分析的方法,对四川省 三台蚕种场650亩桑园的土壤养分状况进行 了分级,并提出了各个级别肥力水平桑园的 施肥原则. 1土壤主要养分含量的测定 四川省三台蚕种场桑园因有坡耕地,且 土壤肥力变化较大,取样以10,15亩(1亩 ~667m2,下回)为一个采样区,全园650 亩桑园分为63个采样区,取样深度为 25cm.于2002年冬季由该场土壤分析测定 室进行测定.测试项目有:有机质,碱解 氮,速效磷,速效钾.土壤有机质采用重铬 酸钾容量法——外加热法:碱解氮采用扩散 吸收法:速效磷采用0.5MNaHCCh浸提 —— 铝锑比色法:速效钾采用Nt-hOAC浸 提——火焰光度法.其测定结果见表2. 2土壤有机质,碱解氮,速效磷,速效钾 的类型划分 参考我国及四川省土壤养分分级 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 , 结合四川省三台蚕种场桑园养分含量实际, 将土壤有机质含量及土壤化学性状中的碱解 氮,速效磷,速效钾三大参评项目.作如下分 级. 表1土壤有机质,碱解氮,速效磷,速效钾分 类指标评价标准表 >?1,5~1,21.2--1<- 碱解氮 (rng?kg叫) 速效磷 (rng?kgq) 速效钾 (mg?叫) >5O50~4040--30<30 >202O,1515,1O<lO >110110,9O90--70<70 根据表1,如土壤采样区序号A01:其 N,P,K的实测值为2623mg?kg,, 3.90mg?kg一,63.70mg?kg一;则其分类类 型为:?,?,IV;土壤采样区号A02:其 N,P,K的实测值为39.98mg-kg,, 7.84mg.kg,,83.70mg?l【g;则其分类 类型为:?,?,?.其余土壤序号的类型 以此类推.然后将63个采样区的分类类型 进行归类,同时,为了便于生产配方复混 肥,将部分类型相近的采样区进行合并,这 样就得到了20个类型. ——一 《四川蚕业》2006年第4期 注:上表中,有机质的含量用%表示:碱解氮,速效磷,速效钾的含量用n1g?kg一表示. …2006年匀期《四川蚕业》17 注:上表中,碱解氨,速效磷,速效钾的土壤养分含量为所在类型地块的平均值.单位 为rng.kg,. 3建立模糊相似矩阵 根据种茧育用桑应施人N,P,K的比 例为10:6:8,应将土壤中所含的P,K量 进行加权放大,即以N为标准(10/10),则 P,K分别以1O/6,10/8的倍数进行加权放 大,其值见表4. 由于xi;数值差异很大,为了均衡它们 对桑园生产的影响,首先将表4中3个项目 的数值按下式作正规化处理:Xi=(Xi;一 Xi)(i=1,2,…m,j=1,2,…n)o 式中Xi为j变量的平均值,S为j的变量的 标准差,n为桑园土壤类型(此处n=20); m为项目的个数(此处m=3).正规化处理 后的数据见表5. 《四川蚕业》2006年第4期 表4各土壤类型碱解氮,速效磷,速效钾 的加权放大值裹 土壤类型序目蠹解氟(1o/1嚏效磷(10/6速效钾(10/8) .{=qtj) 表5各养分项目正规化处理后的数据 上表中有负值,且有绝对值超过1的数,为了得到模糊 相似矩阵,再作一次变换.令: 4 1一c?l一取I.()i,2,-.I20 ^=' 取c为适当常数,使rn?【0,1].这里职e=O.1,得模糊相似矩阵R:(rn)?见表6 表6模糊相似矩阵R为 I n371 O.42n68I "lIuS0了SI 34n,On^20.791 n.0.740.570.4l? 0 "如曲5}"仉n ? n符舯他坩蝴也乱mn 靠玎"=I拍" 仉屯"仉n 嘴帆吣吼咖州懈 枷帅啪岍嘣嘣哺 . 呲啪m岫岫眦 ? ";穹曲札盯nn鳝 . 州州叫唧??眦叫 ? ?拜舯皿啦话"?坤札nm仉n饥 ?船蚰卯H"""蚰盯仰n乱饥吼札乱玑n饥c『" . 哪蚪岬?哪哪哪?哪哪嘶 . 啪哺啪帅响叫帆?哪?呲蝴帅帆 . 吼啪峨帆旧忱啦m魄啷啪?蓍薹哪 . 哪懈咖蝉啪哪哪蝴?懈附哪 2006年第4期《四川蚕业》 4模糊聚类 由上法得到的模糊相似矩阵具有自反性 R.由于矩阵是20×20阶,求R很繁. 容易出差错,本次运算是在电子计算机上进 和对称性.一般不具传递性,需要进行改行的,并且每次计算出来的新矩阵都具有 自 造,运用逐次平方法将模糊相似矩阵改造反性和对称性,防止了计算过程中的差 错. 后,得到具有传递性的模糊等价关系矩阵求出的模糊等价关系矩阵R见表7. l 084 n.R4 084 0.R4 0.84 n84 0+84 0+84 n.舯 n84 O舯 n84 084 0.6 0.84 079 086 079 n84 n9【) 091 087 85 089 089 n86 0拇0 0.R7 0.80 0.92 n93 0.63 n90 0,9 n84 n7q 0.85 根据以下定义:当rij?时, 当<I时,=O.选取不同水平 =l =0.94 =0.93 =0.92 =0.9l =0.90 =0.88 X--0.87 =086 =085 =084 =0.80 =0."/9 =0.63 =0 7模糊等价关系矩阵为 川1; (0? x1~1)的截集,得到各土壤类型序号的模 糊聚类型图.其模糊聚类图见表8. 表8桑团上壤}}类制,号聚类阁 (为使聚类罔}晰.上壤类捌序号作r谢褴) 5 ? O , , 为 nnn ? n ??? 喜喜哺 ? ?耋喜詈| 07737949耋昙|暑耋蓍 . 舯舯舯为舯 n00000n00 啪懈詈喜懈 6070993994.95 , 耋堇哪???叶- . 啪惭啪瑚m . 啡咖啡啡?嗍 帅啪啪耋喜啪霎喜?嘛 7599607O?,30949吣?怖咖?叫喜兽 黑??嘣 《四川蚕业》2006年第4期 5聚类分级 根据土壤各类型序号的模糊聚类图示分 际情况进行优选,于是得到一个优化方案, 即把20个土壤养分含量类型按肥力水平高 析,结合四川省三台蚕种场桑园养分含量实低分为4级,其分级情况见表9. 注:表中碱解氮,速效磷,速效钾的吉量为各级所吉土壤采样区的平均但. 由表2的分类指标评价标准可知,1级通过模糊聚类分析,将四川省三台蚕种 土的N,P,K划分类型应为I,I,I,场650亩桑园按肥力水平高低划分为4级, 说明I级土的碱解氮,速效磷,速效钾的含其中3级土包括3一I和3一?两个类型. 量丰富:2级土的N,P,K划分类型应为如果不采用模糊聚类分级方法而直按采样区 ?,?,I,说明2级土的碱解氮,速效磷进行配方施肥,在施用时则有63个配方, 含量较高,速效钾含量丰富;3_I级土的由于配方数太多而生产每个配方的肥料数量 N,P,K的划分类应为?,?,?,说明偏少,生产配方肥麻烦且容易出差错.通过 3一I级土的碱解氮较低,速效磷缺乏,速上述聚类分析后,按级生产配方肥时只有5 效钾较高;3_-?级土的N,P,K划分类型个配方,配方数量减少58个,这样每个配 应为?,I,?,说明3一?级土的速效磷方的配方肥料数量通过聚类分级后相对集 丰富,碱解氮,速效钾缺乏;4级土的N,中,其以3一I级土配方肥料数量最多,2 P,K划分类型应为?,?,?,说明4级级土次之,1级土,3一?级土,4级土较 土的速效磷较低,碱解氮,速效钾缺乏.少. 综合上述情况,在增施有机肥以提高土 壤有机质含量的前提下,各级土壤的施肥原 则应是: (1)1级土:土壤肥沃,应适当施用N, P,K肥,争取高产. (2)2级土:土壤肥力中等,适当施用 钾肥,稳定氮,磷肥的施用量. (3)3一I级土:适当施用钾肥,稳定 氮肥的施用量,增施磷肥. (4)3m?级土:适当施用磷肥,增施 氮,钾肥. (5)4级土:土壤贫瘠,应稳定磷肥的 施用量,增施氮,钾肥. 6讨论 综上所述,通过对桑园的聚类分级,为 自制或购买桑园专用复混肥提供了条件,为 成片桑园大面积推广施用桑树专用复混肥提 供了参照模式. 参考文献 l柯益富主编,1997桑树栽培及育种学,中国 农业出版社,102,123 2刘洪斌,武伟,1995水=f:保持研究,首届全国 "土壤与环境"青年学术研讨会专辑(二)2(1) 51,55 3盖钧镒主编,2000试验统计方法,中国农业 出版社,99,118 4鲍士且主编,2000土壤农化分析,中国农业 出版社,3O,58