[发明专利]一种用于评价城市化进程中土壤生态服务功能的方法

摘要

本发明属于土壤评定技术领域，涉及一种用于评价城市化进程中土壤生态服务功能的方法。首先基于PSR模型建立一个应用于城市化中土壤生态服务功能评估的指标体系，再利用该指标体系及模糊综合评价方法对该区域土壤生态服务功能的状态进行评估并分析城市化对其影响机制。本发明将城市化因素和土壤生态服务功能因素结合，利用模糊综合评价对城市化中的土壤生态服务功能进行评估，并分析得到治理指标的优先级，从而基于整体层面，以针对性地提出规划治理措施和建设方案，制定具有可持续性的土壤管理措施，在管理层面高效的对土壤生态系统进行治理和保护，填补了对土壤生态服务功能方面的缺失。

主权项

1.一种用于评价城市化进程中土壤生态服务功能的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)建立指标体系框架：指标体系分为四个评价层次，分别为目标层A、要素层B、子要素层C和指标层D；目标层为土壤生态服务功能；要素层基于PSR模型结构，分为压力层B1，状态层B2和响应层B3；子要素层包括压力层子要素层、状态子要素层和响应层子要素层；选取社会经济C1、土地利用C2和环境污染C3作为压力层子要素层；选取土壤生态系统服务的供给服务C4、调节服务C5、文化服务C6和支持服务C7作为状态层子要素层；选取与压力层相对应的社会经济C8、土地利用C9和环境治理C10作为响应层子要素层；指标层的指标根据文献和资料及重要性筛选得到：社会经济压力指标选择城市化水平D1、单位GDP能耗D2和人口密度D3；土地利用压力指标选择建设用地比例D4和人均耕地面积D5；环境污染压力指标选择废水排放强度D6和固废排放强度D7；供给服务指标选择土壤肥力综合指数D8和土地可利用率D9；调节服务指标选择土壤重金属吸附量D10、植被覆盖率D11、碳储存量D12和温室气体减排量D13；文化服务指标选择自然文化历史性D14和美学景观价值D15；支持服务指标选择生物多样性指数D16和土壤保持量D17；环境污染压力指标选择R&D占GDP比例D18和环保投入占GDP比例D19；土地利用响应指标选择地均经济投入D20和建成区绿化覆盖率D21；环境治理响应指标选择污水处理率D22和废弃物综合利用率D23；(2)根据步骤(1)建立的指标体系对区域内指标进行数据收集，得到指标体系内各个指标的隶属度及权重值：(2.1)隶属度：各个指标的隶属度表示区域内各指标的现状值对状态等级的隶属程度，状态等级设为P＝{优，良，中，差，劣}，表示指标的五种状态，其中，p＝1为优；p＝2为良；p＝3为中；p＝4为差；p＝5为劣；相对应的得分向量为G＝{100，75，50，25，0}；隶属度R(p,x)表示指标x对于状态等级p的隶属程度，R(p,x)越接近于1，表示指标x属于状态等级p的程度越高，R(p,x)越接近于0，表示指标x属于状态等级p的程度越低；通过专家打分法得到区域内各个指标的数据，专家根据现状对每个指标所属的状态等级p进行选择，得到每个指标对于每个状态等级的隶属度R(p,x)；(2.2)权重值：根据层次分析法AHP计算权重值，通过构造判断矩阵，利用专家打分法基于相对重要性进行打分，计算得到权重值并进行一致性检验；权重值包括两种：a、每个评价层的指标对于目标层A的权重值，用Qi表示评价层i对目标层的权重向量，包括评价层i内的每个指标对于目标层的权重值；b、每个评价层的指标对于其所属的上一评价层的权重值，用Wi表示评价层i的下级各指标相对于评价层i的权重向量，包括所有属于该评价层i的下一层次内的指标对于评价层i的权重值；(3)结合权重值和隶属度对区域进行模糊综合评价：应用模糊综合评价法，将隶属度与权重值结合运算，得到各评价层的模糊综合评价结果，最终得到目标层的模糊综合评价结果，即该区域土壤生态服务功能的评分；根据公式(1)计算每一评价层的模糊综合评价结果，即评价层的隶属度矩阵：Pi＝Wi×R′i(1)式中：Pi为评价层指标i的模糊综合评价结果；Wi为评价层i的下级各指标相对于评价层i的权重向量；R′i为评价层i下的全部指标的隶属度矩阵；具体过程为：a、利用指标层隶属度矩阵结合子要素层对于指标层的权重值，根据公式(1)得到子要素层的模糊综合评价结果，即子要素层的隶属度；b、利用子要素层的隶属度矩阵结合要素层对与子要素层的权重值，根据公式(1)得到要素层的模糊综合评价结果；c、利用要素层的隶属度矩阵结合目标层对于子要素层的权重值，根据公式(1)最终得到目标层的模糊综合评价结果，即该区域土壤生态服务功能状态等级隶属度；(4)计算综合评价值和加权平均评价值：(4.4.1)综合评价值表示各指标的现状，根据公式(2)基于各级综合评价矩阵计算各评价层中指标的现状值综合得分Zi；Zi＝Ri×G (2)式中：Ri为评价层i的隶属度向量；G为得分向量{100，75，50，25，0}；(4.4.2)加权平均评价值Ei表示各指标对于目标层的影响数值，基于各级综合评价得分和各层级对目标层A的权重根据公式(3)进行计算；Ei＝Zi×Qi (3)式中：Qi为该评价层对目标层的权重向量；(5)分析影响因素，提出改善意见：(5.1)根据最终得到的目标层的模糊综合评价结果判断该区域城市化进程中的土壤生态服务功能状态；(5.2)根据加权平均评价值得到指标体系内某一指标对于土壤生态服务状态的影响程度，通过比较，得到对于土壤生态服务功能影响程度较大的指标；(5.3)根据综合评价值判断指标体系内某一指标的现状；(5.4)结合加权平均评价值和综合评价值，分析各指标治理的优先级：优先治理对土壤生态服务功能影响程度大且现状较差的指标；对于影响程度较大，现状较好的指标应将强保护、维持现状；对于影响程度一般，但现状值较差的指标也应进行治理和调整；对于影响程度较小且现状较好的指标的优先级可以滞后。