模糊数学在土壤质量评价中的应用研究

针对我国土壤质量评价中目前尚未圆满解决的关于确定评价因素鉴定指标、单因素评价以及土壤质量综合评价等关键方法性问题，依据土壤质量评价中存在的模糊性特点，提出了利用模糊数学方法建立土壤质量单因素评价和综合评价模型的思想与方法，进行了实证分析，获得了满意的结果。     

基于GIS绿色食品基地土壤环境质量评价方法研究

对绿色食品基地土壤环境质量评价方法进行了研究，提出了GIS技术为依托，以国家土壤环境质量标准（GB15618－1995）作为绿色食品基地土壤环境质量评价标准，以单项污染指标描述该项元素污染程度，以综合污染指数作为土壤环境质量的评价结果。本文以扶宁县为例。应用GIS技术和综合污染指数对该县绿色食品基地土壤环境质量进行评价，输出土壤环境质量的评价结果图和相应数据。评价方法可行，评价效率高，评价效果直观性强。     

热带地区农场尺度土壤质量现状的系统评价

以我国热带地区海南儋州的农场为典型样区 ,按网格方法系统调查和采集了不同利用条件下的土壤剖面和表层样品。提出了一个系统的评价方法 ,将土壤质量划分为水分有效性、养分有效性和根系适应性这三个功能 ,确定了十项符合热带地区特点的土壤质量指标 ,建立各项功能和各项指标的权重。综合参考国内外研究结果 ,结合热带地区实际状况 ,建立标准评分方程 (SSF)对各项指标进行标准化。研究根据海南儋州样区土壤质量分析数据 ,在GIS支持下 ,采用系统评价模型对样区的土壤质量进行综合评价 ,并对农场尺度土壤质量的变异进行了分析。结果表明 ,系统评价模型可以在对土壤功能进行评价的基础上综合评价土壤质量 ,在GIS支持下可以方便有效的直观反映土壤质量的状况。研究区域土壤具有较好的水分供应性能 ,能够提供根系生长的适宜环境 ,存在的主要问题在于养分供应和保持能力较弱 ,但是在合理的管理措施下 ,土壤养分能够较快增加 ,土壤质量可以改善     

基于变权物元可拓模型的沙漠公路防沙工程综合效益评价

[目的] 对沙漠公路防沙工程综合效益进行评价,为风沙区公路防沙工程的评价研究与后期运维工作提供科学参考。[方法] 以乌玛会（乌海—玛曲）高速公路沙漠区段的防沙工程为例,在分析沙漠公路防沙工程综合效益影响因素的基础上,从工程效益、经济效益、环境效益3个维度建立沙漠公路防沙工程综合效益评价指标体系。构建变权物元可拓模型,利用变权理论对固定权重进行修正,以体现指标值波动对指标权重的影响,并通过敏感性分析指出对综合效益影响显著的指标。最后,将模型应用于乌玛高速公路沙漠区段防沙工程。[结果] 乌玛高速公路沙漠区段防沙工程的综合效益处于“较好”效益等级,但有大幅偏向“中等”效益等级的趋势,与传统的固定权重法相比,本研究结果更加符合工程实际;在众多评价指标中,防护效果、破损程度、施工质量、植被环境影响对评价结果影响最为显著。[结论] 为进一步提升乌玛高速沙漠区段防沙工程的综合效益等级,在后期运营过程中应重点关注这几项指标的变化趋势,针对性地开展维护工作,保证综合效益最大化。     

国外土地环境评价方法及其在杭州市土地环境评价中的应用

土地环境性评价在中国研究较少，该文通过总结国外评价经验，以杭州市为例进行了土地环境初步的探索，以期待为中国开展土地环境性评价提供参考。该研究选取了生物多样性、地下水、土壤有机质、地形、大气环境质量等指标，通过专家咨询法确定指标权重，建立评价模型，对杭州市进行了土地环境性评价，并应用GIS技术划分了杭州市土地环境性敏感区。研究结果将杭州市划分为土地环境敏感区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，对各敏感区的土地利用以及中国开展土地环境性评价时在评价因子的选取、管理政策、事前评价与复原管理等方面提出了建议。     

改进熵权法在岩石边坡生态护坡效果综合评价中的应用

通过分析影响生态护坡效果的各因素的特点,以基质、植被、防护功能和景观文化功能为评价指标主体,构建了基于改进熵权法的多级模糊综合评价模型,并对雅砻江两河口水电站区域岩石边坡的护坡效果进行了综合评价,结果表明:改进熵权法修正了传统熵权法传递信息存在偏差的问题,可较为客观地确定多目标的权重;建立的多级模糊综合评价模型均衡考虑了各评价指标的不同贡献,具有较高的可靠性和科学性,其综合评价结果与实际情况相符合,可广泛应用于其他岩石边坡生态护坡效果的评价中。     

土壤质量评价方法述评

 为全面总结土壤质量评价方法的研究进展,从指数法、模型法及GIS的参与等方面综述当前一些定量评价土壤质量的方法。指数法计算方法较简单、实用;模型法具有较强的逻辑性和系统性;应用GIS评价土壤质量客观且潜力大,对土壤进行时空动态监测以实现土壤持续经营管理。在土壤质量评价工作中将定量与定性评价结合起来,选择适宜的土壤质量评价指标,不断完善现有的评价方法,发挥信息技术的优势,为合理开发利用土壤提供依据。     

三江平原地下水脆弱性评价的熵权系数法模型

地下水脆弱性研究是保护地下水环境工作的基础。对地下水脆弱性进行评价,可为合理地保护、开发和利用地下水资源,实现地下水资源的可持续利用提供有益参考。地下水脆弱性评价的关键是指标体系的建立。结合三江平原实际情况,在传统的DRASTIC模型基础上,建立新的指标体系,包括以下7项指标：地下水埋深、含水层的净补给、含水层的介质类型、土壤介质类型、含水层水力传导系数、土地利用率和人口密度。根据相关性分析,该评价指标体系较为合理。传统的评价方法,如层次分析法或模糊数学方法,不能排除主观确定权重的人为干扰,评价结果往往带有一定程度的主观性误差。为了合理地对地下水脆弱性进行评价,首次将熵权系数法模型应用于地下水脆弱性评价之中。该方法的权重通过计算过程得出,排除了人为的主观性干扰,为地下水脆弱性评价提供了一种新的方法。将该方法应用于三江平原的地下水脆弱性评价,得到了满意的结果。该模型的评价结果与基于实数编码加速遗传算法的投影寻踪模型的评价结果完全相同,说明熵权系数法可以应用于地下水性评价,其评价结果可为有关决策部门提供参考。     

基于GIS与熵权的DRASCLP模型在地下水脆弱性评价中的应用

对于目前广泛应用于地下水脆弱性评价中的DRASTIC模型进行了评述,并指出了该模型存在的问题.根据三江平原的实际情况,提出了基于熵权的DRASCLP评价方法,该方法选取地下水埋深等7个评价指标作为评价因子,应用熵权系数法确定各因子的权重,并结合GIS的空间叠加功能对该区的地下水脆弱性进行评价.评价结果表明:三江平原地下水脆弱性从西北方向向东南方向呈现逐渐减弱趋势,该评价结果为三江平原地下水资源的开发利用和保护提供决策依据.     

基于DNA编码的人工免疫模型在土壤质量评价中的应用

针对目前土壤质量评价方法中存在的不足之处，该文通过分析人工免疫模型中二进制编码所存在的问题，提出采用DNA编码对其进行改进，构造一种基于DNA编码的人工免疫模型进行土壤质量评价。利用该模型对东莞赤红壤现代农业试验区进行土壤质量评价，将试验区土壤质量分为4等，根据实地抽样对照评价的结果，结果表明采用基于DNA编码的人工免疫模型进行土壤质量评价时与实际相符，并具有稳定、结果可靠等特点，能较好地解决在进行土壤质量评价时，对于具有空间特性、模糊性、不确定性以及多指标的对象难以评价等问题。     

黄河三角洲土壤质量自动化评价及指标体系研究

采用4种评价方案,利用相关系数法确定指标权重,利用隶属度函数计算指标隶属度,采用综合指数法,在Arcgis中进行黄河三角洲土壤质量的自动化评价和比较。结果表明:利用GIS自动化评价土壤质量快速准确;基于土壤全量养分和速效养分的评价差异较小,两者可选其一;基于土壤有机质和土壤含盐量指标的评价与土壤质量的全面评价(基于土壤全量、速效养分、有机质、含盐量、地下水埋深及矿化度)之间差异较小,在其他数据有限的前提下,土壤质量可以用土壤有机质和盐分含量指标评价。     

珠三角丘陵区耕地质量综合评价及指标权重敏感性分析

快速工业化和城市化给珠三角地区的耕地造成一系列土壤环境污染问题,合理评价这些区域耕地质量对指导耕地的有效利用和保护以及实现耕地数量-质量综合平衡与管理具有重要意义。目前耕地质量评价中,较少考虑土壤污染因素,并且缺乏对指标的权重敏感性分析验证评价结果的可靠性。因此该文以珠三角土壤受污染区之一的增城区为例,综合考虑土壤肥力因素以及土壤环境评价指标,从土壤理化性质、农业生产条件、区位条件、土壤环境4个方面构建耕地质量综合评价指标体系,分析增城区耕地质量总体特征及空间布局与行政区域分布规律,在此基础上基于OAT(one-at-a-time)法来评估各指标权重的不确定性对评价结果的影响程度。结果表明:增城区耕地整体质量较高但优质耕地较少。在耕地质量综合评价中融入土壤污染因素,并对其进行微观定量分析,使得评价体系更全面。不同指标权重变化对耕地质量变化率影响的空间差异较大;对于同一指标,权重增加或减少的值相同时,其对耕地质量评价结果的敏感性相同。最大的MACR(mean absolute change rate)值3.558 2%远低于相应的权重变化率30%,表明评价结果总体相对稳定,该文初始确定的权重是合理的。该研究有助于国土相关部门更好地掌握土壤受污染区域的耕地质量,在空间多准则决策中减少不确定性影响。     

Integration of multiple soil parameters to evaluate soil quality: a field example

Development of a method to assess and monitor soil quality is critical to soil resource management and policy formation. To be useful, a method for assessing soil quality must be able to integrate many different kinds of data, allow evaluation of soil quality based on alternative uses or definitions and estimate soil quality for unsampled locations. In the present study we used one such method, based on non-parametric geostatistics. We evaluated soil quality from the integration of six soil variables measured at 220 locations in an agricultural field in southeastern Washington State. We converted the continous data values for each soil variable at each location to a binary variable indicator transform based on thresholds. We then combined indicator transformed data for individual soil variables into a single integrative indicator of soil quality termed a multiple variable indicator transform (MVIT). We observed that soil chemical variables, pools of soil resources, populations of microorgansims, and soil enzymes covaried spatially across the landscape. These ensembles of soil variables were not randomly distributed, but rather were systematically patterned. Soil quality maps calculated by kriging showed that the joint probabilities of meeting specific MVIT selection were influenced by the critical threshold values used to transform each individual soil quality variable and the MVIT selection criteria. If MVIT criteria adequately reflect soil quality then the kriging can produce maps of the probabilty of a soil being of good or poor quality.     

海涂围垦区土壤质量综合评价的指标体系研究

以苏北海涂围垦区为研究区域,选取与作物生长密切相关的理化性质为指标,采用模糊数学方法对土壤质量状况进行了定量评价,获取了区域土壤质量状况分布图,并对不同指标体系下的评价结果进行了比较分析.结果表明:研究区土壤质量状况总体较差,有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分与地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子;不同评价方案获得的土壤质量状况具有空间相似性,西部棉花种植区土壤质量状况总体优于东部的水稻种植区;体积质量对土壤质量评价差异影响较小,速效养分对土壤质量评价影响较大,基于速效养分的土壤质量评价精度高于全量养分;在其他因素获取困难的情况下,采用土壤有机质、速效养分和盐分或仅采用土壤有机质和盐分作为评价指标亦能较好地反映土壤质量状况.该研究可为海涂围垦区土壤质量快速评价指标体系的构建、中低产地的科学改良和管理提供一定理论依据.     

免疫算法在土壤资源质量评价中的应用

Based on the geographic information system （GIS） technology, ArcInfo software was adopted to collect, process and analyze spatial data of Guangdong Province for an evaluation of soil resource quality. The overlay analysis method was used in combining evaluation factors of Guangdong soil resource quality to determine the evaluation units. Because of its favorable convergent speed and its ability to search solutions, the immune algorithm was applied to the soil resource quality evaluation model. At the same time, the evaluation results of this newly proposed method were compared to two other methods： sum of index and fuzzy synthetic. The results indicated that the immune algorithm reflected the actual condition of soil resource quality more exactly.     

基于最小数据集沂蒙山区不同治理模式下的土壤质量评价

沂蒙山区是北方土石山区水土流失治理重点区域,定量评价不同治理模式下的土壤质量,进而优选适宜的生态恢复措施,是推进沂蒙山区生态环境建设的关键。以沂蒙山区4种治理模式(乔草混交、土坎梯田+果树种植、撂荒、封禁植草)为研究对象,基于主成分分析、相关性分析和Norm值计算,对土壤养分、孔隙、水分、容重4类9项土壤属性指标进行筛选,构建土壤质量评价最小数据集。结果表明：(1)治理模式对土壤理化性质具有明显影响,硝态氮属于极敏感指标,全氮为高度敏感指标,而有机质、全磷、无机磷、田间持水量与饱和含水量属中度敏感指标,土壤容重为低度敏感指标;(2)影响沂蒙山区土壤质量的最小数据集指标包括全氮、土壤孔隙度、容重,经总数据集验证所构建的最小数据集可体现沂蒙山区土壤质量有效信息、准确性较高;(3)沂蒙山区不同治理模式下土壤质量指数介于0.41～0.53,土壤质量属于中等水平,且0—5 cm和5—10 cm土层的土壤质量指数较10—20 cm分别增加136.20%和37.60%。土壤质量表现为乔草混交>土坎梯田+果树种植>撂荒>封禁植草。综上,在水土流失严重、土壤较为贫瘠的沂蒙山区,生态恢复...     

基于GIS和土地质量地球化学数据的水稻种植适宜性评价——以安徽省青阳县为例

为加快安徽省青阳县的高标准基本农田建设,开展更加精准的水稻种植适宜性评价,本文根据研究区土地质量地球化学数据和当地水稻对生长环境的需求,通过层次分析法（AHP）把水稻种植适宜性评价作为目标层,把影响目标层的立地条件、理化性质、土壤质量、土地管理作为准则层,再把影响准则层中各因素的项目作为指标层,确定研究区水稻种植适宜性评价的层次模型,构建了包括土壤养分、土壤环境、土壤质地、有机质、排水和灌溉能力等在内共计12项指标的评价体系。以研究区二调图斑为评价单元,根据数字高程模型（DEM）数据获取精准的田面坡度数据,同时结合GIS空间分析技术对地球化学数据进行空间插值模拟。利用特尔菲法（Delphi）获取各指标隶属度并构建判断矩阵,使用MATLAB数学软件求出各指标的权重,计算获取水稻种植适宜性综合指数（RSI）,进行适宜性评价。结果显示：“高度适宜”面积为36.89 km²,占基本农田总面积的19.80%,主要分布在研究区中部及南部地区;“适宜”和“勉强适宜”面积分别为61.95 km²和60.89 km²,分别占33.25%和32.68%,分散分布;“不适宜”面积约26.60 km²,占比14.27%,主要位于研究区中部及北部地区。利用实测水稻籽实Cd含量与该评价方法得到的水稻种植适宜性综合指数（RSI）进行分析,发现两者呈显著负相关,随着RSI的增长,水稻籽实中Cd含量逐渐降低,意味着水稻品质的提高,同时也减少了可能通过食物链对生态环境造成的危害。该结果从生态安全方面证明此评价方法的正确性和适用性。本文探讨了土地质量地球化学数据所反映的水稻生产问题,改善了以往农业种植适宜性评价工作中大量使用描述性指标和指标分级模糊不清所导致的主观性较大和评价方法不易推广等问题,不仅为作物种植适宜性评价提供了新的方法,而且为生态农业发展指明了方向。     

基于GIS和PSR模型的农用地资源评价研究

利用Arc／Info和“压力-状态-响应”(PSR)模型，选取土壤污染综合指数作为一个压力指标，对江汉平原后湖地区农用地进行了环境质量评价，从而为该地区合理的土地利用规划和环境保护提供依据。引入PSR模型和特尔菲法确定样区评价因子，层次分析法计算相应因子的权系数；利用Arc／Info矢量化相关图层和进行缓冲区分析后建立空间数据库；然后根据各评价因子的属性确定其分值函数，通过对样点数据进行量化后采用多因子综合指数和法计算环境质量指数，划分级别；应用Arc／Info实现相关结果的输出。结果表明：后湖地区农用地环境质量中等偏上，其中二、三级地分别占47．27％和35．83％；通过对土壤污染状况和农用地环境质量等级进行分析，发现二者存在明显的正相关性。     

宁镇丘陵区村域小流域不同土壤景观下表土质量变化及评价

中国南方丘陵区存在着自然过程和人类活动交互影响的、土地利用—土地覆盖叠加变化的多种土壤景观,其土壤质量对乡村农业产业发展具有重要影响。在南京市远郊的溧水区晶桥镇芝山村域小流域,选取流域内生态保护的林地、农业利用的园地、旱地和稻田4种土壤景观,于秋季分别采集表土样品,测定土壤基础理化性质、土壤团聚体粒径组成及土壤微生物磷脂肪酸和胞外酶活性分布,分析土壤肥力、土壤团聚化、土壤生物活性等关键性质在不同土壤景观中的变异情况,并采用土壤质量评价方法探明土壤景观与表土质量的变化关系。结果表明,与原生林地相比,农业土壤景观中有机质减少50.93%~69.63%,土壤团聚体平均重量直径降低41.34%~68.71%;相应地,土壤微生物总磷脂脂肪酸含量也降低19.20%~42.04%,土壤归一化酶活性降低22.48%~63.27%。因此,与林地景观土壤相比,农业土壤景观的土壤生态系统服务功能已经显著削弱。不过,在农业土壤景观中,稻田的土壤有机质储量和微生物活性相对较高。回归分析表明,土壤有机质含量是影响土壤性质变化的最强因子。基于总数据集和最小数据集的土壤质量评价和基于土壤健康理念的土壤功能质量评价均表明,表土总体土壤质量的变化趋势为林地>稻田>旱地>园地。同时,基于土壤健康理念的评价体系能综合地反映不同土壤景观间土壤的质量变化及其生态系统功能意义。     

基于土壤剖面质地构型的土壤质量评价——以河南省封丘县为例

土壤剖面质地构型是土壤质量和土壤生产力的重要影响因子,对冲积平原地区来讲尤其重要。然而,现有的土壤质量评价研究中,很少采用该因子,且评价指标筛选大多缺乏明确的生物学意义。本研究利用河南省封丘县39个剖面数据及113个土钻样点数据,使用模糊C均值聚类方法 (FCM)结合Kriging插值方法获取的9种土壤剖面质地构型在空间上分布的单一类别隶属度图;在此基础上结合专家知识,针对平原地区旱作作物及耕地的耕性对土壤剖面质地构型的性状进行打分,以分值为参照,在Arc GIS 9.2中9个单一类别隶属度栅格文件进行栅格计算,获取了研究区土壤剖面质地构型栅格的综合分值。利用包括土壤剖面质地构型在内的多个土壤属性,结合作物产量数据,使用主成分分析(PCA)方法确定了最小数据集(MDS);应用指数和法,基于两种途径对土壤质量进行了评价,并结合测产获取的作物产量对两种评价结果进行了对比分析。结果表明:土壤质量指数与作物产量有较好的相关性,土壤质量评价结果能够较好地反映研究区的土壤质量状况。在添加剖面质地构型因子后,土壤质量评价结果有进一步的改善,可见在黄河泛滥冲积平原地区,剖面质地构型是土壤质量评价必不可少的因子。