退耕地土壤水分綜合指標(biāo)評價(jià)方法

        在我國西北不封的干旱情況十分的嚴(yán)重，尤其是侵蝕嚴(yán)重的干旱半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)，土壤水分不僅是土壤侵蝕過程植物生長和植被恢復(fù)的主要影響因子，也是重要的農(nóng)業(yè)水資源。
      在干旱半干旱地黃土區(qū)，深厚的黃土層（一般厚度達(dá)50~200m）蓄積大量的水分形成了土壤水庫”，“庫”中的初始條件，也是植被恢復(fù)的主要制約因子。不同的土壤水條件，植物種的侵入、生長狀況不同，群落具體的演替方向和速率具有明顯差異。在常年使用土壤水分溫度測定儀對西北地區(qū)土壤進(jìn)行測量監(jiān)控后得出結(jié)論，改良土壤水分條件可以改善植物的萌發(fā)生根條件，并啟動生態(tài)系統(tǒng)的演替過程。土壤水分的有效性是評價(jià)植被對土壤水分可利用程度和水分脅迫對植被生長影響的主要指標(biāo)，土壤蓄水?dāng)?shù)量則是植被恢復(fù)與重建中的重要土壤環(huán)境因素。這方面的研究在國外開展較早，研究內(nèi)容已涉及到植物根系的吸水速率和土壤水分有效性動力學(xué)和植被對土壤蓄水性能的影響上。建立科學(xué)合理實(shí)用的水資源評價(jià)指標(biāo)體系，既是水資源的評價(jià)基礎(chǔ)工作，也是水資源研究向前發(fā)展的導(dǎo)向和推動力。我們對土壤水的概念進(jìn)行較全面的討論；從土壤水的特性及其對植物的有效性出發(fā)進(jìn)行探討，提出了土壤水資源的評價(jià)系數(shù)；主要闡述了土壤水資源的定義及研究土壤水資源的重要意義，分析了土壤水資源的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了可更新的土壤水資源和可開發(fā)利用的土壤水資源，提出了土壤水資源評價(jià)方法。在植被恢復(fù)與重建中，應(yīng)該考慮退耕地的土壤水分特性，以保證選擇理想而實(shí)用的植被恢復(fù)目標(biāo)。
     現(xiàn)存不同退耕年限植物群落的土壤水分特征對有效干預(yù)和調(diào)控植被恢復(fù)有著非常重要的參考價(jià)值。因此，評價(jià)黃土高原退耕地的土壤水分現(xiàn)狀有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，現(xiàn)有的土壤水分評價(jià)方法存在著事物識別不清、受人為因素干擾及評價(jià)結(jié)果不直觀等困難。為此，本文通過對不同土層土壤水分評價(jià)指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)的分析，運(yùn)用基于熵權(quán)的屬性識別模型對黃土高原不同年限退耕地土壤水分進(jìn)行了綜合評價(jià)，為加快黃土高原退耕地植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。
     研究區(qū)概況研究區(qū)在延河流域，位于黃土高原腹地，流域全長286.9km，總面積7687km?。研究區(qū)屬半干旱氣候區(qū)，年降雨量500mm，年均氣溫9℃；主要土壤為粉沙質(zhì)黃綿土。土質(zhì)疏松，抗沖性差，水土流失嚴(yán)重，屬極強(qiáng)度侵蝕區(qū)。植被類型為森林草原植被---溫性草原植被。根據(jù)黃土高原植被區(qū)劃的主流觀點(diǎn)，該區(qū)為森林草原帶，代表性植被有白羊草 （長芒草、鐵桿蒿、茭子和達(dá)烏里胡枝子等。土地利用類型主要的水對區(qū)域第一性生產(chǎn)力的形成具有重要作用，從而成為土地資源質(zhì)量評價(jià)的主導(dǎo)因素之一。土壤水對植被恢復(fù)具有制約作用，它不僅影響植物群落的發(fā)生、發(fā)育和演替的速度，而且決定著植物群落演替的方向，因?yàn)橥寥赖乃�分是植被演替基本有坡耕地、梯田、果園、喬木林地、灌木林地、天然草地和荒坡地等類型。延河流域的地貌、土壤類型、成土母質(zhì)以及土地利用方式在黃土高原具有很好的代表性。
　   我們現(xiàn)在對土壤水分進(jìn)行樣品采集和測定主要通過空間代時(shí)間的方法來測定不同年限退耕地土壤水分變化。為減少由此產(chǎn)生的誤差，對每個(gè)時(shí)間序列進(jìn)行多點(diǎn)重復(fù)調(diào)查以增加樣本數(shù)。首先通過訪談、歷史資料查證等確定退耕的時(shí)間。土壤水分采用土鉆樣，烘干法（105℃）測定，測深5ｍ，取樣深度間隔20ｃｍ。采樣時(shí)間為2005年7－8月。對獲取資料進(jìn)行分析時(shí)，剔除了由于特殊立地的影響而形成的異常值，用于分析評價(jià)的樣點(diǎn)為66個(gè)�！≡u價(jià)指標(biāo)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)所處研究區(qū)域的土壤條件和土壤水分有效性與土壤持水力、水分常數(shù)（主要是凋萎系數(shù)和田間持水量）的特征，劃分出土壤有效水分區(qū)間。一般來說，有效水被植物的利用有難易區(qū)別，愈靠近凋萎系數(shù)的水愈難被植物吸收。在黃土高原，一般以田間持水量的60%作為植被生長阻滯點(diǎn)，相應(yīng)地，參考有關(guān)人員對土壤水分的研究結(jié)果，將研究區(qū)土壤含水量劃分為5個(gè)等級（表1）。

     通過這次抽樣調(diào)查在大多數(shù)評價(jià)問題中，權(quán)重的確定都受到主觀因素的影響，評價(jià)結(jié)果不統(tǒng)一，也沒有可比性。屬性識別模型是以屬性集理論和屬性測度為基本概念，在有序分割類和屬性識別準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，能對事物進(jìn)行有效的識別和比較分析。該模型在一定程度上減小主觀因素的影響，已經(jīng)在環(huán)境質(zhì)量評價(jià)、水質(zhì)水資源評價(jià)等問題中得到了成功應(yīng)用。運(yùn)用基于熵權(quán)的屬性識別模型進(jìn)行土壤水分綜合評價(jià)的基本思路：首先分別計(jì)算樣本各評價(jià)指標(biāo)的屬性測度及其權(quán)重系數(shù)，利用加乘法原則求出樣本的屬性測度，最后根據(jù)置信度準(zhǔn)則和評分準(zhǔn)則對樣本進(jìn)行分類、比較和排序。

        本研究運(yùn)用熵值法確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，使用土壤水分溫度記錄儀對延河流域退耕地土壤水分進(jìn)行綜合評價(jià)。利用統(tǒng)計(jì)軟件對土壤水分的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。土壤水分評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值評價(jià)指標(biāo)權(quán)重是指不同土層土壤水分對整體土壤水分的影響程度或貢獻(xiàn)率，表示不同土層土壤水分在土壤水分綜合評價(jià)中的作用和地位的不同。在信息論中，熵值反映了信息的無序化程度，可以用來度量信息量的大小。某項(xiàng)指標(biāo)攜帶的信息越多，表示該指標(biāo)對決策的作用就越大。熵值越小，則系統(tǒng)的無序度越小，故可用信息熵評價(jià)所獲系統(tǒng)信息的有序度及其效用。本文采用熵值法確定權(quán)重，即熵權(quán)，它是在客觀條件下由評價(jià)指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來計(jì)算指標(biāo)信息的效用值。