土壤肥力综合指数计算方案与结果

土壤肥力综合指数的计算采用层次分析法，权重赋值方法及隶属度函数的计算均按照《土地质量地球化学评估技术要求》（DD 2008—06）进行，并在此基础上进行黄河三角洲地区的土壤肥力综合指数的计算和等级划分。

氮、磷、钾和有机质是评价土壤肥力的四大要素，其含量的高低直接影响农业生产水平。钙、镁、硫也是植物生长必需的中量营养元素。必需微量元素和有益微量元素虽然仅占农作物干体的万分之几至百万分之几，但由于它们多为酶、辅酶的组成成分和活化剂，所以在植物体生长过程中具有不同的生理功能作用，一旦缺少，植物便不能正常生长，是作物生长发育所不可缺少的。根据已有资料和相关文献，最终选取以下土壤元素作为评价指标：必须大量及中量元素N、P、有机碳、S；必须微量元素Cl、Zn；有益元素Se、Ni。

土壤肥力综合指数的计算采用层次分析法，层次分析法的基本原理是排序的原理。层次分析法首先将决策的问题看作受多种因素影响的大系统，这些相互关联、相互制约的因素可以按照它们之间的隶属关系排成从高到低的若干层次，叫作构造递阶层次结构。然后请专家、学者、权威人士对各因素两两比较重要性，再利用数学方法，对各因素层层排序，最后对排序结果进行分析，辅助进行决策。

运用层次分析法解决问题，大体可以分为四个步骤：

1.建立递阶层次结构（表6-14）

表6-14　土壤肥力评价递阶层次结构表

2.构造判断矩阵及计算指标权重

根据区域土壤环境条件及影响因素分析，分别列出条件层和指标层的判断矩阵，和积法求得各因子权重值ωRij，计算各判断矩阵的最大特征值λmax，并进行一致化性检验。见表6-15～表6-18。

表6-15　条件层Ri相对于目标层R的判断矩阵

表6-16　指标层R1j相对于条件层R1的判断矩阵

表6-17　指标层R2j相对于条件层R2的判断矩阵

表6-18　指标层R3j相对于条件层R3的判断矩阵

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评价指标权重的合理赋值是决定评估结果的关键因素之一，这里根据不同指标层之间的重要性分析，并反复比较评估结果的差异，最终确定各评价指标的权重见表6-19。

于是得到土壤肥力指数计算模型如下式：

表6-19　研究区土壤肥力评价指标权重

式中　S为土壤肥力指数综合得分；rij为每个指标的级别取值（具体分级见下节）；ωij为各指标综合权重。

3.评价指标分级

根据研究区土壤各元素含量及分布制定评价指标，分级标准见表6-20，共分为4级，即很富足、富足、适量、缺乏，该分级仅作为该研究区内土壤肥力元素相对含量的比较，不代表绝对富足或缺乏。

利用GIS分别做出各单项指标分级图，结合各单指标权重进行叠加，再根据等级划分标准中综合得分分级进行分区合并。最终分区结果如图6-1所示。

研究区土壤肥力一级区（综合得分>3.3）占27.09%，主要集中分布在西北部乐陵市、庆云县、乐陵县、阳信县，南部邹平县、高青县、博兴县，其他地区零星分布；土壤肥力二级区（综合得分2.5～3.3）占38.51%，分布范围最大，各县市均有一定区域分布或零星分布，主要集中在远海的一级区域周围，近海地区零星分布；土壤肥力三级区（综合得分1.7～2.5）占26.03，集中分布在近海东营市各县市；土壤肥力四级区（综合得分≤1.7）占8.37%，集中分布在近海浅滩地区。

表6-20　研究区土壤肥力元素含量指标分级标准

（续表）

图6-1　研究区土壤肥力分区图