模糊数学原理在土壤教学中应用浅析——以评价
来源：土壤学报
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栏目：期刊导读 时间：2020-08-31
1 概述
土壤学是农、林业专业的一门重要专业基础课程，课程内容涉及面较广泛，但掌握土壤学基础知识应用于实践，解决生产中的土壤问题是学习土壤学的重要目的[1].所涉及的土壤问题主要有两方面：一是土壤的合理区划和利用问题；二是土壤肥力的保持和提高问题[2].而土壤肥力（土壤能供应与协调植物生长所需要的养分和水、空气、热的能力[3]）的优劣如何进行综合评价，若能以数值化的形式直观的体现出来，这将在土壤学评价土壤肥力的教学方面具有重要意义.
2 模糊数学评价土壤肥力的具体步骤[4]
2.1 选取有代表性的，能反映土壤肥力水平的肥力指标；
2.2 根据各肥力指标的隶属度函数计算各肥力指标的隶属度值；
2.3 确定单项肥力权重系数；
2.4 计算土壤肥力综合指标值（Integrated Fertility Index，简写为 IFI）；
2.5 根据IFI值对土壤肥力水平进行数值化综合评价.
3 模糊数学评价土壤肥力的实施——以某试验数据为例
3.1 选取代表性的肥力指标10项，分别为有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾、土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶.
3.2 对土壤的养分含量及土壤酶活性等肥力因子建立相应的隶属度数，计算其隶属度值，以此表示各肥力指标的状态值.由于壤的养分和酶活性的作用效应曲线呈S型，所以隶属度函数也采用S型，并把曲线函数转化为相应的折线函数以利计算，相应的隶属度函数为:
式中，x为每个肥力指标含量（表1）；x1和x2分别为每个肥力指标转折点的最小值和最大值（表2），x1和x2根据土壤分级标准（表3）得出）.
表1 土壤各肥力指标含量指标 耕作模式处理一 处理二 处理三有机质（g.kg-1） 2.3 16.3 17.7全 N（g.kg-1） 0.21 0.67 0.56碱解 N（mg.kg-1） 14.6 15.6 15.3全 P（g.kg-1） 0.5 0.54 0.68有效 P（mg.kg-1） 1.5 1.7 1.7速效 K（mg.kg-1） 73 408 420蔗糖酶活性（mg.g-1.24h-1） 2.9 5.1 8.7脲酶活性（mg.g-1.24h-1） 0.15 0.25 0.24磷酸酶活性（mg.g-1.24h-1） 0.23 0.16 0.15过氧化氢酶活性（ml.g-1） 4.4 5.5 5.5
表2 各肥力指标隶属度函数曲线转折点的取值注：根据全国第二次土壤普查分级标准（表3），确定曲线中转折点的相应取值（表4）[5-7].由于土壤酶活性目前无统一的分级标准，为便于比较和分析，本文中土壤酶活性的S型隶属度函数曲线转折点的取值根据试验处理的土壤酶活性值确定（表 4）.转折点 X1 X2有机质（g.kg-1） 6 40全 N（g.kg-1） 0.5 2碱解 N（mg.kg-1） 30 150全 P（g.kg-1） 0.2 1有效 P（mg.kg-1） 3 40速效 K（mg.kg-1） 30 200蔗糖酶活性（mg.g-1.24h-1） 3 11脲酶活性（mg.g-1.24h-1） 0.12 0.55磷酸酶活性（mg.g-1.24h-1） 0.05 0.3过氧化氢酶活性（ml.g-1） 2.3 6.1
根据上述隶属度函数以及曲线转折点的取值，计算各肥力指标的隶属度值（表4）.隶属度值大小在0.1～1.0之间，反应了其隶属的程度，最大值1.0表示土壤肥力或酶活性最好，适宜作物生长，最低值0.1表示土壤肥力严重缺乏或酶活性较差.由于土壤中不可能没有某种养分，为符合生产实际，同时消除各参数指标间的量纲差异，因此将最小值定为0.1.
表3 全国第二次土壤普查养分分级标准等级 有机质（g.kg-1） 全 N（g.kg-1） 碱解 N（mg.kg-1） 全 P（g.kg-1） 有效 P（mg.kg-1） 速效 K（mg.kg-1）一＞40 ＞2 ＞150 ＞1 ＞40 ＞200二30～40 1.5～2 120～150 0.8～1 20～40 150～200三20～30 1～1.5 90～120 0.6～0.8 10～20 100～150四10～20 0.75～1 60～90 0.4～0.6 5～10 50～100五6～10 0.5～0.75 30～60 0.2～0.4 3～5 30～50六＜6 ＜0.5 ＜30 ＜0.2 ＜3 ＜30
表4 土壤养分的隶属度值和IFI指标 耕作模式处理一 处理二 处理三有机质（g.kg-1） 0.27 1.00 0.50全 N（g.kg-1） 0.31 1.00 0.64碱解 N（mg.kg-1） 0.18 1.00 0.43全 P（g.kg-1） 0.69 1.00 0.99有效 P（mg.kg-1） 0.23 1.00 0.89
