基于層次分析法確定林區土壤養分的權重

榮艷芳

(青海省海東市樂都區林業局，青海 海東 810700)

土壤養分是所有林業相關活動得以進行的保障條件，林業生長所需的物質除了來自空氣外，其他大多是從土壤中獲取的，借助其支撐作用，使林木合理進行相關活動[1，2]。如何確定林區土壤養分，每種養分的權重如何測定，其相關研究并不多。為此本文在大興安嶺林區取土壤樣品，帶回實驗室后對其化學性質進行測定和數據分析。測定化學性質后運用層次分析法對不同樣地的土壤養分情況進行比較分析和評價，從而確定土壤養分的權重，以期為類似地理位置的林區土壤分析提供依據。

1 土壤化學性質指標及測定

在大興安嶺新林林業局( 123°41′—125°25′ E，51°20′—52°10′ N)樣地中隨機設置取樣點，取0～10 cm土層的混合土樣1 kg帶回實驗室進行分析。

具體依據的方法和標準見表1。

表1 土壤化學性質測定

2 層次分析法原理及特點

層次分析法是將與決策相關的元素分解成目標、準則、方案等多層次，在此基礎上進行定性和定量相結合分析的決策方法[3]。能夠簡化系統分析和計算工作，有助于決策者保持思維過程和決策過程的一致性，因此是一種比較科學的確定權重的方法。基本原理就是把研究的復雜問題看作一個系統，對各因素進行分析，劃分出各因素間有序層次；再請專家對每一層次中的因素做出較為客觀的判斷，對其相對重要性給出定量表示；建立數學模型，計算出全部因素的權值，并且加以排序；根據排序結果解決相應問題或做出規劃措施。該方法具有靈活性、實用性、系統性和簡潔性的特點[4]。

3 建立遞階層次結構

本研究中，可分為3個層次，分別為目標層、系統層和指標層。土壤養分G為目標層，設置土壤有機量A1、土壤全量A2、土壤有效量A3等3個系統層，按照遞階層次結構，指標層為：有機質B1、全氮B2、全磷B3、全鉀B4、水解氮B5、有效磷B6、速效鉀B7。得到大興安嶺用材林土壤養分的指標體系如圖1所示。

圖1遞階層次結構

4 構建判斷矩陣

層次分析法中賦權的關鍵就在于構建兩兩比較的判斷矩陣，通過咨詢本領域的專家，包括電子郵件、視頻、書信的方式，請其為各個層次中各指標相互關系間的重要程度按照9標度方法進行打分，構建出比較判斷矩陣，見表2。

表2 比較判斷矩陣形式

表2中，Aij表示對于G來說，Ai相對于Aj的重要程度，i、j=1,2，n。用數值表示，范圍在1/9至9之間。當數值大于1時，說明Ai比Aj重要，其數值越大，說明對比差異越明顯。經過綜合多名專家的評價結果，結果見表3～表6。

表3 G-A比較判斷矩陣

表4 A1-B比較判斷矩陣

表5 A2-B比較判斷矩陣

表6 A3-B比較判斷矩陣

5 確定單層指標權重

通過分層求解的方法，首先確定同一層指標相對于上一層元素的權重，然后計算其組合權重，得到土壤養分評價中各指標所占權重。根據土壤養分綜合評價方面的研究，選用方根法計算其單層指標的權重。

(1)計算比較判斷矩陣中第i行元素的乘積Mi：

(1)

式中：n為比較判斷矩陣的階數。

(2)

(3)

式中：wi為單層次中第i行的指標的權重。

根據公式(1)～公式(3)計算，結果見表7～表10。

表7 G-A層指標權重

表8 A1-B層指標權重

表9 A2-B層指標權重

表10 A3-B層指標權重

6 結論

通過對前面方法和指標分析，計算土壤養分G中7個B指標，要進行組合權重計算，計算公式為wGB=wGA×wAB。通過該公式計算出B1=0.168 1、B2=0.111 9、B3=0.137 2、B4=0.108 2、B5=0.123 2、B6=0.198 3、B7=0.153 1。

通過以上層次分析法確定了其土壤養分的權重。磷元素是土壤養分的重要影響因子，尤其是有效磷，其權重在各項指標中最高。通過與土壤普查養分分級標準比較得到不同樣地的土壤養分等級，從而改善土壤質量，以提高土壤肥力。