本發(fā)明涉及土壤質(zhì)量評價(jià)，特別是涉及一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、高寒山區(qū)的邊坡往往因自然因素如凍融循環(huán)、強(qiáng)風(fēng)、降雪等和人為活動如道路建設(shè)、礦產(chǎn)開采等而遭受破壞，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性下降，易發(fā)生滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，通過邊坡修復(fù)，可以有效加固邊坡結(jié)構(gòu)，提高其承載能力，從而降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。由于基質(zhì)層土壤具有良好的保水和保肥性能，其養(yǎng)分和水分條件有利于植物的生長和根系的發(fā)育，能夠?yàn)檫吰律系闹参锾峁┓€(wěn)定的生長環(huán)境，并且在邊坡修復(fù)中還能起到增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性的作用，因此基質(zhì)層土壤在邊坡修復(fù)中起著至關(guān)重要的作用。

2、對高寒山區(qū)邊坡修復(fù)進(jìn)行評價(jià)，可以準(zhǔn)確評估修復(fù)措施的實(shí)際效果，通過對比修復(fù)前后的邊坡穩(wěn)定性、植被恢復(fù)情況以及基質(zhì)層土壤質(zhì)量等指標(biāo)，可以判斷修復(fù)措施是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這有助于為后續(xù)的修復(fù)工作提供科學(xué)指導(dǎo)，優(yōu)化修復(fù)方案，提高修復(fù)效率，正確有效的土壤質(zhì)量評價(jià)可以直接或間接反映生態(tài)系統(tǒng)變化及人類活動的干擾效應(yīng)，由于土壤復(fù)雜性、區(qū)域異質(zhì)性、過去土地利用的遺留影響以及研究目的不同，土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)選擇并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。urson等提出土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)是評價(jià)土壤質(zhì)量的物理性指標(biāo)，doran提出針對土壤質(zhì)量評價(jià)有機(jī)質(zhì)是最重要的化學(xué)指標(biāo)，dick等認(rèn)為土壤酶活性對于周圍環(huán)境變化極其敏感，可作為生物學(xué)指標(biāo)。到目前為止始終沒有形成合適的體系標(biāo)準(zhǔn)。劉世梁等研究表明，有機(jī)質(zhì)含量是我國土壤質(zhì)量評價(jià)幾乎必須測定的指標(biāo)，其次是速效鉀、速效磷、ph、黏粒、粉粒、砂粒、厚度、全鉀、全磷、陽離子交換量等，由于高寒山區(qū)環(huán)境復(fù)雜，基質(zhì)層土壤質(zhì)量受多種因素影響，傳統(tǒng)土壤質(zhì)量評價(jià)方法往往難以全面、準(zhǔn)確地反映土壤質(zhì)量的真實(shí)狀況，因此，需要一種更為科學(xué)、全面、精確的適用于高寒山區(qū)邊坡的基質(zhì)層土壤質(zhì)量評價(jià)方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有方法的不足以及實(shí)際應(yīng)用的需求，為了對高寒山區(qū)邊坡治理修復(fù)結(jié)果的有效評價(jià)，解決適用于高寒山區(qū)邊坡的基質(zhì)層土壤質(zhì)量評價(jià)問題。一方面，本發(fā)明提供一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)方法，包括以下步驟：

2、獲取高寒山區(qū)土壤樣本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；構(gòu)建高寒山區(qū)土壤的物理評價(jià)模型，基于所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和所述物理評價(jià)模型，獲得物理評價(jià)指標(biāo)值；設(shè)置土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和物理評價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，通過所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、所述物理評價(jià)指標(biāo)值和所述隸屬度函數(shù)，獲得所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)的隸屬度；對所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，結(jié)合所述隸屬度和權(quán)重分配結(jié)果，獲得高寒山區(qū)土壤的質(zhì)量評價(jià)結(jié)果。

3、本發(fā)明通過構(gòu)造兩種物理評價(jià)指標(biāo)，然后結(jié)合其他土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，建立高寒山區(qū)基質(zhì)層土壤質(zhì)量評價(jià)體系，再根據(jù)多位專家的評估意見構(gòu)造權(quán)重分配算法，最后結(jié)合高寒山區(qū)基質(zhì)層土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)的隸屬度和對應(yīng)權(quán)重獲得土壤的質(zhì)量評價(jià)結(jié)果，解決了適用于高寒山區(qū)邊坡的土壤質(zhì)量評價(jià)問題，有助于高寒山區(qū)邊坡治理修復(fù)。

4、可選地，所述構(gòu)建高寒山區(qū)土壤的物理評價(jià)模型，基于所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和所述物理評價(jià)模型，獲得物理評價(jià)指標(biāo)值，包括以下步驟：

5、構(gòu)建土壤水土保持能力評估模型和土壤抗凍融能力評估模型；通過所述土壤水土保持能力評估模型和所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得高寒山區(qū)土壤的水土保持能力；通過所述土壤抗凍融能力評估模型和所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得高寒山區(qū)土壤的抗凍融能力。本發(fā)明通過構(gòu)建兩種子物理評價(jià)指標(biāo)，有利于精確評估高寒山區(qū)的物理性能，進(jìn)而了解土壤的安全可靠性。

6、可選地，所述土壤水土保持能力評估模型，滿足以下公式：

7、

8、其中，表示土壤水土保持能力，表示土壤的容重，單位：克每立方厘米，表示土壤的阻尼系數(shù)，表示土壤的平均粒徑，單位：微米，表示土壤的平均有效孔隙度，表示土壤的入滲速率，單位：毫米每分鐘。

9、可選地，所述土壤抗凍融能力評估模型，滿足以下公式：

10、

11、其中，表示土壤抗凍融能力，表示土壤的楊氏模量，單位：兆帕，表示土壤所在邊坡的坡度，表示土壤的粘聚指數(shù)，單位：千帕，表示土壤的最大主應(yīng)力，表示土壤的平均主應(yīng)力，表示土壤的最小主應(yīng)力，表示土壤的內(nèi)摩擦角，表示土壤的泊松比，表示土壤的厚度，單位：厘米。

12、可選地，所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，包括化學(xué)評價(jià)指標(biāo)、環(huán)境評價(jià)指標(biāo)和生物評價(jià)指標(biāo)；所述化學(xué)評價(jià)指標(biāo)，包括酸堿度、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、有機(jī)碳含量和有機(jī)質(zhì)含量；所述環(huán)境評價(jià)指標(biāo)，包括銅元素含量、鋅元素含量、鉻元素含量、鎘元素含量、鉛元素含量和砷元素含量；所述生物評價(jià)指標(biāo)包括微生物數(shù)量。本發(fā)明篩選的化學(xué)評價(jià)指標(biāo)、環(huán)境評價(jià)指標(biāo)和生物評價(jià)指標(biāo)，有利于全面評估土壤的肥力等性能，進(jìn)一步有利于邊坡修復(fù)工作實(shí)施。

13、可選地，所述設(shè)置土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和物理評價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，包括以下步驟：

14、設(shè)置第一隸屬度函數(shù)類型、第二隸屬度函數(shù)類型和第三隸屬度函數(shù)類型；劃分土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和物理評價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)類型，根據(jù)所述指標(biāo)類型匹配隸屬度函數(shù)類型，并設(shè)置相應(yīng)隸屬度函數(shù)類型的閾值。本發(fā)明針對各類指標(biāo)區(qū)別采用戒上型、戒下型和峰型隸屬度函數(shù)，有利于各種指標(biāo)對土壤狀態(tài)的精確反應(yīng)。

15、可選地，所述第一隸屬度函數(shù)類型，滿足以下公式：

16、

17、所述第二隸屬度函數(shù)類型，滿足以下公式：

18、

19、所述第三隸屬度函數(shù)類型，滿足以下公式：

20、

21、其中，表示隸屬度值，表示各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值，、、、表示各評價(jià)指標(biāo)的閾值。

22、可選地，所述對所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，包括以下步驟：

23、獲取多位相關(guān)專家關(guān)于所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)對土壤質(zhì)量的影響程度評估結(jié)果；根據(jù)所述影響程度評估結(jié)果的排序，獲得所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重分配。本發(fā)明利用多位專家對各指標(biāo)的評估結(jié)果，結(jié)合本發(fā)明的權(quán)重分配算法，客觀反映了多位相關(guān)專家的意見，有利于提高本發(fā)明的評價(jià)準(zhǔn)確度和實(shí)際效用。

24、可選地，所述根據(jù)所述影響程度評估結(jié)果的排序，獲得所述土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和所述物理評價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重分配，滿足以下公式：，其中，表示第評價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重，表示專家數(shù)量，表示第專家與第專家的影響程度評估結(jié)果的排序相似性系數(shù)，表示評價(jià)指標(biāo)的數(shù)量，表示第專家關(guān)于第評價(jià)指標(biāo)的排序。

25、第二方面，為能夠高效地執(zhí)行本發(fā)明所提供的一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)方法，本發(fā)明還提供了一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)系統(tǒng)，包括處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲器，所述處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲器相互連接，其中，所述存儲器用于存儲計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包含程序指令，所述處理器被配置用于調(diào)用所述程序指令，執(zhí)行如本發(fā)明第一方面所述的一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)方法。本發(fā)明的一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定，能夠穩(wěn)定地執(zhí)行本發(fā)明提供的一種高寒山區(qū)土壤質(zhì)量評價(jià)方法，進(jìn)一步提升本發(fā)明整體適用性和實(shí)際應(yīng)用能力。