[發明專利]一種農田土壤生態系統健康評價方法及系統

在審

• 申請號: 202110800913.1
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113421023A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 黃沈發;吳建強;王敏;沙晨燕;葉春梅;理鵬;蘇敬華;譚娟;熊麗君;張書源
• 申請（專利權）人: 上海市環境科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06K9/62
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

確定土壤的測量指標，所述測量指標包括為一級指標、二級指標和三級指標，根據所述一級指標、二級指標和三級指標在土壤中的含量標準，將所述測量指標分為S型指標、梯形指標和反S型指標；

建立S型指標評價的隸屬函數，并對所述S型指標的隸屬值進行計算，得到所述S型指標的隸屬值；

建立梯形指標評價的隸屬函數，并對所述梯形指標的隸屬值進行計算，得到所述梯形指標的隸屬值；

建立反S型指標評價的隸屬函數，并對所述反S型指標的隸屬值進行計算，得到所述反S型指標的隸屬值；

對所述S型指標的隸屬值、所述梯形指標的隸屬值以及所述反S型指標的隸屬值進行極差標準化處理；

對極差標準化后的各指標數據進行主成分分析，計算各指標的權重；

根據各指標的隸屬值和所述各指標的權重計算得到土壤健康綜合評價指數；

對所述土壤健康綜合評價指數進行分級，根據分級后的土壤健康綜合評價指數評價土壤健康狀況。

2.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于：

所述一級指標包括：土壤環境、土壤養分、土壤生物和土壤呼吸；

所述二級指標包括：土壤酸堿度、土壤重金屬、新型污染物、土壤有機質、土壤氮磷鉀、微生物多樣性、土壤酶活、呼吸速率和溫室氣體排放量；

所述三級指標包括：pH值、銅、鉛、砷、鉻、汞、鋅、鎘、鎳、金霉素、強力霉素、土霉素、四環素、磺胺嘧啶、磺胺甲惡唑、磺胺類抗性基因、四環素類抗性基因、喹諾酮類抗性基因、有機質、全氮、全磷、全鉀、脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、CO₂通量、CH₄和N₂O。

3.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述S型指標表示指標含量越多越好；所述梯形指標表示指標含量存在最適范圍；所述反S型指標表示指標含量越低越好。

4.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述S型指標評價的隸屬函數為：

μ(x)為隸屬函數，x為指標值，a、b分別為指標閾值的下限和上限，具體的a、b取值如下表所示：

表1

5.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述梯形指標評價的隸屬函數為：

μ(x)為隸屬函數，x為指標實測值，a₁,a₂,b₁,b₂分別為指標的臨界值。

6.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述反S型指標評價的隸屬函數為：

μ(x)為隸屬函數，x為指標實測值，a、b分別為指標閾值的下限和上限，具體的a、b取值如下表所示：

表2

7.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述數據極差標準化處理公式如下：

對S型指標：

其中，X₁表示S型指標標準化后的數值，X_i表示指標原始值，X_imin表示指標最小值，X_imax表示指標最大值；

對反S型指標：

其中，X₁表示反S型指標標準化后的數值，X_i表示指標原始值，X_imin表示指標最小值，X_imax表示指標最大值。

8.根據權利要求1所述的一種農田土壤生態系統健康評價方法，其特征在于，所述各指標的權重計算公式如下：

其中，Component Capacityi是第i項土壤質量因子的因子負荷量。