本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)土壤耕作
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種確定土壤壓實程度的評價方法。
背景技術(shù)：
：土壤壓實是一種由于內(nèi)力或外力(載重、振動或壓力)相互作用而導(dǎo)致土壤體積密度增加和土壤孔隙度降低的現(xiàn)象。80年代以來，由于土壤侵蝕、大氣污染、不合理耕作、放牧、過度開墾等原因，土壤生產(chǎn)力發(fā)生嚴重退化現(xiàn)象，可耕地面積逐年縮小。隨著我國人口不斷增加，日益增加的糧食需求與耕地減少的矛盾逐漸凸現(xiàn)出來，土壤質(zhì)量或土壤健康成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。近年來，隨著農(nóng)機購置補貼和土地流轉(zhuǎn)政策的大力實施，我國大中型農(nóng)業(yè)機械保有量不斷增加，大中型農(nóng)機具田間工作時對土壤產(chǎn)生土壤壓實。農(nóng)田土壤壓實逐漸成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要原因。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種確定土壤壓實程度的評價方法,其特征在于，所述確定土壤壓實程度的評價方法包括以下步驟：1)建立綜合指標體系：進行土壤壓實試驗后土壤物理特性指標的方差分析，根據(jù)方差分析確定土壤壓實評價指標，將確定的評價指標分類組合形成一種層次結(jié)構(gòu)，建立一個評價聚類因子的綜合指標體系；2)聚類因子權(quán)重確定：通過判斷矩陣C確定各評價指標權(quán)重，應(yīng)用層次分析法需要進行判斷矩陣一致性檢驗，若具有滿意一致性則不需要調(diào)整，否則需要調(diào)整判斷矩陣最初取值；3)土壤壓實的綜合評判：基于模糊綜合判定的基本原理，綜合評價土壤壓實情況。所述步驟1)中，所述代表土壤壓實相關(guān)特征指標來源于行業(yè)標準或者相關(guān)文獻中的研究結(jié)果，將所有與土壤壓實相關(guān)的土壤特性指標形成一種層次結(jié)構(gòu)，該層次結(jié)構(gòu)為一級指標：1)土壤物理特性，2)水分特性，3)土壤力學(xué)特性；二級指標對應(yīng)包括：1)土壤容重、土壤孔隙度；2)土壤水分特征曲線、土壤水分；3)土壤抗壓強度、土壤剪切強度。所述步驟2)中，所述聚類因子權(quán)重確定，包括以下步驟。(a)建立判斷矩陣，采用SaatyTL教授提出的比例標度進行比較同一層的兩兩指標之間的重要程度，并賦予一定數(shù)值進行定量化，構(gòu)成矩陣形式；如果認為土壤物理特性和土壤水分特性同樣重要，則Jd13＝1，Jd31＝1；若認為土壤物理特性比土壤水分特性稍微重要則Jd13＝3，Jdb31＝1/3；其中J為比例標度；d表示層次；d13中的數(shù)字1、3表示d層次中的元素；兩兩判斷矩陣中各元素的數(shù)值大小通過專家評估所得，其中比例標度如下表1所示：表1比例標度的量化比較判斷矩陣：C是指c層次相對于d層次的判斷矩陣(b)計算各判斷矩陣的最大特征值利用計算判斷矩陣最大特征值λ(k)max和它的標準化特征向量W(k)＝(C(k)1,C(k)2,…,C(k)m)，特征向量W(k)滿足CW(k)＝λ(k)maxW(k)Bk與Cj指標無關(guān)時，C(k)j＝0；單一指標Bk下的下層指標C1，C2，…，Cm的單權(quán)重為C(k)1,C(k)2,…,C(k)m(c)致性檢驗判斷矩陣的最大特征值：一致性比例R1為平均隨機一致性指標，其大小與矩陣階數(shù)有關(guān)，具體如下表所示階數(shù)123456789101112131415R1000.50.91.11.31.41.411.461.51.521.541.561.581.59當CR<0.1時，認為判斷矩陣是可以接受的，否則重新調(diào)整判斷矩陣的元素。所述步驟3)中，構(gòu)建模糊評判矩陣包括以下步驟：(a)模糊綜合判定涉及的3個因素因素集：U＝{u1,u2,...,un}確定決策集：V＝{v1,v2,...,vm}，也稱為評價集，例如輕微壓實，中等壓實，嚴重壓實。單因素評價方法：模糊映射f：U→V，即ui→f(ui)＝(ri1,ri2,…,rim)∈F(V)根據(jù)模糊映射確定的模糊關(guān)系Rf∈F(U×V)Rf(Ui,Vi)＝f(ui)(vi)＝rij，由模糊矩陣R∈Mn×m表示Rf(U,V,R)構(gòu)成綜合評判模型，給定的W∈u1×n(因素權(quán)重)綜合評價模型B＝W·R綜合評價模型B的矩陣即對應(yīng)每個指標的評價標準；其中，u、r、b為權(quán)重因素；綜合評價多層次土壤壓實將因素U按土壤深度分為幾組Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin),U＝{u11,u12,...,u1n,u21,u22,...,u2n,...,up1,up2,...,upn}U＝{u1,u2,...,up}，U為兩層因素集，元素ui為一層因素集U的子集。對Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin)中的各個因素進行單因素評價fi·Ui→F(V)ui→f(ui)＝(ri1,ri2,…,rim)∈F(V)，評判矩陣Ri，以(Ui，V，Ri)為原始模型，在Ui中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重Ai＝(ai1,ai2,…,ain)，求綜合評價Bi＝Ai·Ri∈F(V)i＝1,2,3,…,p考慮兩層因素U＝{u1,u2,...,up}以Bi作為Ui的單因素判斷，建立模糊映射f：U→F(V)，Ui→F(Ui)＝Bi，得2層評價矩陣以(U，V，R)為原始模型，U中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重A＝(a1,a2,…,ap)求出綜合評價：B＝A·R∈F(V)本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明的評價方法具有以下優(yōu)點：1、通過將大量土壤指標分類分層，作為評價土壤壓實指標，構(gòu)建土壤壓實評價模型，為待評價地區(qū)準確評價土壤壓實狀況，整個過程在計算機模擬完成，降低土壤壓實評價成本，提高了評價效率；2、本發(fā)明可以根據(jù)不同地區(qū)的實際耕作模式情況，選擇合適的土壤壓實評價機制。3、層次分析法確定不同層次指標對不同因素的權(quán)重是一種科學(xué)方法，應(yīng)用于模糊評價中來評價土壤壓實，使評價結(jié)果更具有客觀性。附圖說明圖1是土壤壓實評價方法流程示意圖。圖2是聚類因子指標體系圖。圖3是2級模型轉(zhuǎn)換圖。具體實施方式本發(fā)明提供一種確定土壤壓實程度的評價方法,下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明提供的土壤壓實評價方法，包括以下步驟：1)建立綜合指標體系：進行土壤壓實試驗后土壤物理特性指標的方差分析，根據(jù)方差分析確定土壤壓實評價指標，將確定的評價指標分類組合形成一種層次結(jié)構(gòu)，建立一個評價聚類因子的綜合指標體系；2)聚類因子權(quán)重確定：通過判斷矩陣C確定各評價指標權(quán)重，應(yīng)用層次分析法需要進行判斷矩陣一致性檢驗，若具有滿意一致性則不需要調(diào)整，否則需要調(diào)整判斷矩陣最初取值；3)土壤壓實的綜合評判：基于模糊綜合判定的基本原理，綜合評價土壤壓實情況。本發(fā)明方法步驟1)中土壤壓實評價指標的選擇根據(jù)資料文獻及相關(guān)田間試驗數(shù)據(jù)處理從眾土壤指標中選擇與土壤壓實相關(guān)性較大的指標。例如，本實施例從眾個指標中選擇，土壤物理特性、化學(xué)特性、土壤水分特性三個一級指標，在每個一級指標下面又分設(shè)二級指標。土壤物理特性下的二級指標：土壤容重、土壤團粒結(jié)構(gòu)、土壤孔隙度、土壤緊實度、土壤機械組成；化學(xué)特性下的二級指標：土壤PH值、土壤有機質(zhì)含量；土壤水分特性下的二級指標：土壤含水量、土壤水分特征曲線、土壤入滲量、土壤持水特性。目標層即為土壤壓實評價。本發(fā)明方法步驟2)確定評價指標權(quán)重的步驟如下：a)構(gòu)造兩兩判斷矩陣，采用SaatyTL教授提出的1～9比例標度比較某一層的兩兩指標之間的重要程度，并賦予一定數(shù)值進行定量化，構(gòu)成矩陣形式。比如，如果認為土壤物理特性和土壤水分特性同樣重要，則Jd13＝1，Jd31＝1；若認為土壤物理特性比土壤水分特性稍微重要則Jd13＝3，Jdb31＝1/3；其中J為比例標度；d表示層次；d13中的數(shù)字1、3表示d層次中的元素；兩兩判斷矩陣中各元素的數(shù)值大小通過專家評估所得，其中比例標度如下表所示：最終確定判斷矩陣C是指c層次相對于d層次的判斷矩陣b)計算權(quán)重向量計算步驟如下：①將判斷矩陣每一列正規(guī)化②每一列正規(guī)化后的判斷矩陣按行相加③對向量正規(guī)化所得到的的W＝(W1，W2，…，Wn)T即為所求特征向量，即為指標權(quán)重。c)判斷矩陣一致性判斷矩陣的最大特征值：一致性比例當CR<0.1時，認為判斷矩陣是可以接受的，否則重新調(diào)整判斷矩陣的元素。本發(fā)明方法步驟3)建立土壤壓實模糊評價模型，主要步驟包括：①選取評價集。對土壤壓實進行評價就要對各選取評價指標進行定量分析，確定各指標的評價集。本例具體評價集參考下表2，但具體每個評價等級的評分區(qū)間則根據(jù)當?shù)赝寥罓顩r及農(nóng)機使用狀況綜合評定。表2各指標的具體評價集輕微中等嚴重0～10cmI級輕微壓實I級中等壓實I級嚴重壓實10～20cmII級輕微壓實II級中等壓實II級嚴重壓實②構(gòu)造模糊評價矩陣因素集：U＝{u1,u2,...,un}決策集：V＝{v1,v2,...,vm}，也稱為評價集，例如輕微壓實，中等壓實，嚴重壓實。單因素評價方法：模糊映射f：U→V，即ui→f(ui)＝(ri1,ri2,…,rim)∈F(V)根據(jù)模糊映射確定的模糊關(guān)系Rf∈F(U×V)Rf(Ui,Vi)＝f(ui)(vi)＝rij，由模糊矩陣R∈Mn×m表示Rf③模糊綜合評判(b)綜合評價多層次土壤壓實將因素U按土壤深度分為幾組Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin),U＝{u11,u12,...,u1n,u21,u22,...,u2n,...,up1,up2,...,upn}U＝{u1,u2,...,up}，U為兩層因素集，元素ui為一層因素集U的子集。對Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin)中的各個因素進行單因素評價fi·Ui→F(V)ui→f(ui)＝(ri1,ri2,…,rim)∈F(V)，評判矩陣Ri，以(Ui，V，Ri)為原始模型，在Ui中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重Ai＝(ai1,ai2,…,ain)，求綜合評價Bi＝Ai·Ri∈F(V)i＝1,2,3,…,p考慮兩層因素U＝{u1,u2,...,up}以Bi作為Ui的單因素判斷，建立模糊映射f：U→F(V)，Ui→F(Ui)＝Bi，得2層評價矩陣以(U，V，R)為原始模型，U中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重A＝(a1,a2,…,ap)求出綜合評價：B＝A·R∈F(V)；其中，u、r、b為權(quán)重因素。圖2所示聚類因子指標體系圖將同一準則內(nèi)的指標分類，使不同的類代表土壤壓實評價的不同方面，通過指標的篩選分析，根據(jù)影響的重要程度將指標排列，以及剔除不合理的指標，既保證了篩選出的指標在所在類別中對評價結(jié)果影響最大,又避免了同一類指標的信息重復(fù)。圖3表示2級模型轉(zhuǎn)換圖，其步驟包括將因素U分為幾組Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin),U＝{u11,u12,...,u1n,u21,u22,...,u2n,...,up1,up2,...,upn}U＝{u1,u2,...,up}，U為兩層因素集，元素ui為一層因素集U的子集。對Ui＝(Ui1,Ui2,…,Uin)中的各個因素進行單因素評價fi·Ui→F(V)ui→f(ui)＝(ri1,ri2,…,rim)∈F(V)，評判矩陣Ri，以(Ui，V，Ri)為原始模型，在Ui中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重Ai＝(ai1,ai2,…,ain)，求綜合評價Bi＝Ai·Ri∈F(V)i＝1,2,3,…,p考慮兩層因素U＝{u1,u2,...,up}以Bi作為Ui的單因素判斷，建立模糊映射f：U→F(V)，Ui→F(Ui)＝Bi，得2層評價矩陣以(U，V，R)為原始模型，U中通過AHP法求出諸因素的權(quán)重A＝(a1,a2,…,ap)求出綜合評價：B＝A·R∈F(V)。當前第1頁1 2 3