粗糙集理论在土壤肥力评价指标权重确定中的应用

【目的】土壤肥力是土壤诸多基本特性的综合反映,科学、合理、实用地评价土地肥力将为指导农业生产、土地利用规划和管理提供理论依据。其评价过程是一个无决策属性的多属性决策过程,而解决多属性决策问题的重要前提是各属性权重分配问题。【方法】确定指标权重的方法主要有主观赋权法和客观赋权法,然而,主观赋权法往往需要大量的先验知识,评价结果有一定的主观随意性,而且较少考虑评价指标之间的依赖关系;客观赋权法没有充分考虑到各参评因素对评价的重要度不同,统计数据有相关性也并不意味着两个事件具有因果联系。综合考虑主、客观赋权法各自的优缺点,利用粗糙集理论中知识约简和相对正域理论在消除冗余信息和处理不确定性信息等方面的优势,探究土壤肥力评价过程中一种主观和客观相结合的权重确定方法,并利用作物产量对评价结果进行验证。【结果】粗糙集理论在土壤肥力评价中的具体赋权思路包括:数据的离散化、土壤肥力综合等级的初步确定、属性值约简、等价类划分、属性重要度的计算和指标权重计算等步骤。以北京大兴区农田土壤样点的肥力评价对上述赋权思路进行实例分析,对比传统特尔斐法和粗糙集理论赋权结果发现,特尔斐法确定的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等指标的权重分别为0.300、0.250、0.250和0.200,利用其评价得到的土壤综合肥力指数(IFI)与产量显著线性相关,R2为0.77,均方根误差(RMSE)为1.25;而粗糙集理论确定的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等指标的权重依次为0.455、0.111、0.111和0.333,利用其评价得到的IFI与产量也显著线性相关,R2达0.83,RMSE为1.09,精度均较特尔斐法有了提高,其中RMSE相对精度提高值达12.80%。【结论】粗糙集理论在土壤肥力评价中的具体赋权思路基本是可行的,且相对于特尔斐法其确定出各指标权重更为合理、准确,可为土壤肥力评价及相关领域的评价提供一个有益的思路。