基于层次分析法确定林区土壤养分的权重

荣艳芳

(青海省海东市乐都区林业局，青海 海东 810700)

土壤养分是所有林业相关活动得以进行的保障条件，林业生长所需的物质除了来自空气外，其他大多是从土壤中获取的，借助其支撑作用，使林木合理进行相关活动[1，2]。如何确定林区土壤养分，每种养分的权重如何测定，其相关研究并不多。为此本文在大兴安岭林区取土壤样品，带回实验室后对其化学性质进行测定和数据分析。测定化学性质后运用层次分析法对不同样地的土壤养分情况进行比较分析和评价，从而确定土壤养分的权重，以期为类似地理位置的林区土壤分析提供依据。

1 土壤化学性质指标及测定

在大兴安岭新林林业局( 123°41′—125°25′ E，51°20′—52°10′ N)样地中随机设置取样点，取0～10 cm土层的混合土样1 kg带回实验室进行分析。

具体依据的方法和标准见表1。

表1 土壤化学性质测定

2 层次分析法原理及特点

层次分析法是将与决策相关的元素分解成目标、准则、方案等多层次，在此基础上进行定性和定量相结合分析的决策方法[3]。能够简化系统分析和计算工作，有助于决策者保持思维过程和决策过程的一致性，因此是一种比较科学的确定权重的方法。基本原理就是把研究的复杂问题看作一个系统，对各因素进行分析，划分出各因素间有序层次；再请专家对每一层次中的因素做出较为客观的判断，对其相对重要性给出定量表示；建立数学模型，计算出全部因素的权值，并且加以排序；根据排序结果解决相应问题或做出规划措施。该方法具有灵活性、实用性、系统性和简洁性的特点[4]。

3 建立递阶层次结构

本研究中，可分为3个层次，分别为目标层、系统层和指标层。土壤养分G为目标层，设置土壤有机量A1、土壤全量A2、土壤有效量A3等3个系统层，按照递阶层次结构，指标层为：有机质B1、全氮B2、全磷B3、全钾B4、水解氮B5、有效磷B6、速效钾B7。得到大兴安岭用材林土壤养分的指标体系如图1所示。

图1递阶层次结构

4 构建判断矩阵

层次分析法中赋权的关键就在于构建两两比较的判断矩阵，通过咨询本领域的专家，包括电子邮件、视频、书信的方式，请其为各个层次中各指标相互关系间的重要程度按照9标度方法进行打分，构建出比较判断矩阵，见表2。

表2 比较判断矩阵形式

表2中，Aij表示对于G来说，Ai相对于Aj的重要程度，i、j=1,2，n。用数值表示，范围在1/9至9之间。当数值大于1时，说明Ai比Aj重要，其数值越大，说明对比差异越明显。经过综合多名专家的评价结果，结果见表3～表6。

表3 G-A比较判断矩阵

表4 A1-B比较判断矩阵

表5 A2-B比较判断矩阵

表6 A3-B比较判断矩阵

5 确定单层指标权重

通过分层求解的方法，首先确定同一层指标相对于上一层元素的权重，然后计算其组合权重，得到土壤养分评价中各指标所占权重。根据土壤养分综合评价方面的研究，选用方根法计算其单层指标的权重。

(1)计算比较判断矩阵中第i行元素的乘积Mi：

(1)

式中：n为比较判断矩阵的阶数。

(2)

(3)

式中：wi为单层次中第i行的指标的权重。

根据公式(1)～公式(3)计算，结果见表7～表10。

表7 G-A层指标权重

表8 A1-B层指标权重

表9 A2-B层指标权重

表10 A3-B层指标权重

6 结论

通过对前面方法和指标分析，计算土壤养分G中7个B指标，要进行组合权重计算，计算公式为wGB=wGA×wAB。通过该公式计算出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。

通过以上层次分析法确定了其土壤养分的权重。磷元素是土壤养分的重要影响因子，尤其是有效磷，其权重在各项指标中最高。通过与土壤普查养分分级标准比较得到不同样地的土壤养分等级，从而改善土壤质量，以提高土壤肥力。