CN105303451A

CN105303451A - 一种微灌施肥系统适宜性评价方法

Info

Publication number: CN105303451A
Application number: CN201510809056.6A
Authority: CN
Inventors: 李俊良; 梁斌; 董静; 彭世琪
Original assignee: Qingdao Agricultural University
Current assignee: Qingdao Agricultural University
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了一种微灌施肥系统适宜性评价方法，包括以下步骤：确定参与评价的微灌施肥模式；选取评价指标；确定选定评价指标的各指标权重；将各指标赋值；将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值；根据适宜性分级区间，结合系统综合分值，得出微灌施肥系统适宜性评价结果。该方法可评价微灌施肥系统是否与环境以及设备之间的适宜性，为微灌施肥系统的建造与优化提供参考。

Description

一种微灌施肥系统适宜性评价方法

技术领域

本发明涉及一种评价方法，尤其涉及一种微灌施肥系统适宜性的评价方法。

背景技术

微灌施肥系统适宜性评价是指某种微灌施肥工程在特定环境和土地利用方式下对某作物的适应状况。

目前，微灌施肥系统与环境和农艺措施的不适宜，以及设备之间的不匹配是制约微灌施肥推广的主要因素之一，比如，动力与作物需水量和地形不适宜，过滤器选型不适宜系统所用水源，灌水器选型与所对应地形不适宜，动力参数与灌水器出水量不匹配等，都会导致微灌施肥系统的不适宜，而微灌系统一般造价都比较昂贵，在发现不适宜后再重新布局，将会导致资源的浪费等。

因此，针对上述情况，发明人亟需设计一种评价方法，以评价微灌施肥系统的适宜性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种微灌施肥系统适宜性评价方法，该方法可评价微灌施肥系统是否与环境以及设备之间的适宜性，为微灌施肥系统的建造与优化提供参考。

为了实现上述目的，本发明提供了一种微灌施肥系统适宜性评价方法，包括以下步骤：确定参与评价的微灌施肥模式；选取评价指标；确定选定评价指标的各指标权重；将各指标赋值；将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值；根据适宜性分级区间，结合系统综合分值，得出微灌施肥系统适宜性评价结果。

作为本发明的进一步优化，在确定参与评价的微灌施肥模式的步骤中，微灌施肥模式包括滴灌施肥模式和微喷灌施肥模式，滴灌施肥模式以及微滴灌施肥模式的选择标准为灌水器的出水方式，如以水滴形式出水，则为滴灌施肥模式，如为小水流方式出水，出水量小于250L/h，则为微喷灌施肥模式。

作为本发明的进一步优化，在选取评价指标的步骤中，选取的评价指标包括水源-动力系统、输水管道系统、施肥系统、过滤系统、灌水器和保护测量系统。

作为本发明的进一步优化，选取的评价指标中，每一评价指标下选取2-4个评价指标作为二级指标。

作为本发明的进一步优化，在确定选定评价指标的各指标权重步骤中，确定权重的方法为层次分析法，具体包括：在同一层次上的各指标，按照重要性程度划分为多个等级，并赋以定量值，以构建判断矩阵；检验判断矩阵的一致性并修正判断矩阵；确定各层中各因素的优先次序。

作为本发明的进一步优化，在检验判断矩阵的一致性并修正判断矩阵这一步骤中，具体包括以下步骤：根据CI＝(λmax-n)/(n-1)求出检验的体验指标，其中CI为体验指标，n为判断矩阵的维数，λmax为判断矩阵的最大特征值；求出平均随机一致性指标RI，单层次判断矩阵的平均一致性指标随矩阵的维数而变动；根据CR＝CI/RI求出相对一致性指标，其中CR为相对一次性指标；若相对一次性指标值小于0.1，则一致性好；如果相对一次性指标值大于0.1，则一致性不好，返回重新调整判断矩阵。

作为本发明的进一步优化，在将各指标赋值的步骤中，首先制定各参评指标的量化标准，量化标准分为适宜、一般适宜、临界适宜和不适宜四级，然后对各指标进行量化评价，具体为对每一项指标的适宜级别采用5分制量化，适宜为5分、一般适宜为3分、临界适宜为2分和不适宜为0分。

作为本发明的进一步优化，在将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值的步骤中，得出系统综合分值的具体方法如下：将每个单元针对各不同适宜类所得到各参评指标等级指数分别乘以各自的权重值，然后进行累加分别得到每个评价单元的适宜类和适宜级别；若当某一指标强烈的限制灌溉施肥工程的适宜性时，应根据这一指标的限制状况进行评定，即只要评价单元的某一参评指标值为不适宜时，均定义为不适宜灌溉方式。

本发明的优势在于：

(1)本发明的评价方法可评价微灌施肥工程是否与环境以及设备之间的适宜性，以达到因地制宜的效果；

(2)本发明的评价方法可以指导工程设计，也可以对现有工程进行评价，提出改进措施等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中微灌施肥系统适宜性评价方法的步骤图；

图2为本发明中微灌施肥系统适宜性评价方法评价指标的布局图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1，是本发明中微灌施肥系统适宜性评价方法的步骤图。如图1所示，一种微灌施肥系统适宜性评价方法，包括以下步骤：确定参与评价的微灌施肥模式；选取评价指标；确定选定评价指标的各指标权重；将各指标赋值；将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值；根据适宜性分级区间，结合系统综合分值，得出微灌施肥系统适宜性评价结果。

进一步，在确定参与评价的微灌施肥模式的步骤中，微灌施肥模式包括滴灌施肥模式和微喷灌施肥模式，微喷灌施肥模式是指利用微喷头、微喷带等灌溉设备将有压水送到灌溉地段，将水和肥料以喷洒的方式实施微灌施肥的方式；滴灌施肥模式是指利用滴头、滴灌管(带)等灌溉设备，以水滴润湿土壤表面和作物根区的灌水施肥方式；滴灌施肥模式以及微滴灌施肥模式的选择标准为灌水器的出水方式，如以水滴形式出水，则为滴灌施肥模式，如为小水流方式出水，且出水量小于250L/h，则为微喷灌施肥模式。举一具体实施例，如设施蔬菜的灌溉中，出水器形式为水滴出水，则为滴灌施肥模式。

在选取评价指标的步骤中，选取的评价指标包括水源-动力系统、输水管道系统、施肥系统、过滤系统、灌水器和保护测量系统。选用上述评价指标的具体原则如下：(1)选取评价区域内差异较大、相关性较小的指标：比如在评价管道对灌溉施肥系统的影响时，管道的流量和管径是直接相关的两个指标，那么在选取参评指标时仅考虑一个即可；(2)选取对微灌施肥工程起主导作用的指标：比如在评价灌溉水源水质对灌溉施肥系统的影响时，要考虑的因素很多，包括悬浮固体物、硬度、不溶固体物、pH值、Fe和Mn含量等都会对灌水器的堵塞有所影响，可仅仅选取了对堵塞起主导作用的不溶物含量和硬度来评价灌溉水的水质；(3)考虑数据的可得性，为实现定量评价，尽可能选择可测量的指标，同时还要考虑国家当前的水、肥资源利用与管理的相关政策，如提高资源利用率等；(4)微灌施肥工程中的各因素有定量和定性因素之分，评价指标应该尽量选择可量化的因素，以减少主观成分对评价结果的影响。

另外，选取的评价指标中，每一评价指标下选取2-4个评价指标作为二级指标，也可进一步在某些二级指标下进一步选择三级指标。具体说明如下：

参见图2，是本发明中微灌施肥系统适宜性评价方法中评价指标的布局图，如图2所示，将水源-动力系统、输水管道系统、施肥系统、过滤系统、灌水器和保护测量系统分别作为一级指标，同时在每一个一级指标之后，至少选取2～4项指标作为二级指标，为了使评价更有针对性，在某些二级指标下，又选取了2～3项作为三级指标来进行微灌施肥系统的评价，通过多级指标的选择，使评价更精准且有针对性。

另外，在确定选定评价指标的各指标权重步骤中，确定权重的方法为层次分析法，层次分析法可把相互关联的因素按隶属关系分出层次，逐层次进行比较，对各关联因素的相对重要性给出定量指标，从而将定性分析转成定量计算，层次分析法要求将问题条理话、层次化，并构建层次分析模型，层次分析模型一般分为最高层、中间层和最低层。最高层为目标层，表示要达到的目的，这一层只是一个元素；中间层为因素层，表示对目标有直接影响的重要因素，这一层有几个元素；最低层为指标层，表示对各个因素有直接影响的若干指标，这一层元素最多。

上述层次分析法具体包括以下步骤：明确决策问题：弄清楚研究问题的范围、目的、要求和所能掌握的原始信息，其中最主要的两点是决策者要求分析者回答什么问题和分析者从决策者和其他来源能够获取什么样的资料和数据等原始信息；

根据决策问题划分选定相关因素：在明确问题的基础上，弄清所要决策的问题将要涉及到的主要因素；

将所决策问题中包含的相关因素划分为不同的层次，如目标层、准则层、指标层、方案层、措施层等等，用框图形式说明层次的递接结构和因素的从属关系，形成系统的递接层次结构；

在同一层次上的各因素，按照优良程度或重要性程度划分为多个等级，并赋以定量值，以构建判断矩阵，具体举例如下：

采用5级定量法进行赋值，即相等、弱、强、很强、极强，相应的赋值也可以是1，3，5，7，9；在采用的5级定量赋值精度不高时，可考虑进行内插，形成1－9级分级，至于一个元素比另一个元素为次要，则其定量赋值可取上述1、3、5、7、9的倒数，进行定量分级后，建立判断矩阵；对某一层次的因素比如有A1，A2，…，An，就此建立一个判断矩阵，见表1。矩阵中的赋值a_ij表示甲因素对乙因素的重要程度的赋值，这些赋值的根据或者来源，可为决策者直接提供，或由决策者同分析者对话来确定，或由分析者通过各种技术咨询获取，或者通过其他合适的途径来酌定，但是当使用该矩阵中的赋值时，其依据必须统一。

表1判断矩阵

检验判断矩阵的一致性并修正判断矩阵，具体包括以下步骤：根据CI＝(λmax-n)/(n-1)求出检验的体验指标，其中CI为体验指标，n为判断矩阵的维数，λmax为判断矩阵的最大特征值；求出平均随机一致性指标RI，单层次判断矩阵的平均一致性指标随矩阵的维数而变动，该一致性指标RI的取值依据见表2；根据CR＝CI/RI求出相对一致性指标，其中CR为相对一次性指标；若相对一次性指标值小于0.1，则一致性好；如果相对一次性指标值大于0.1，则一致性不好，返回重新调整判断矩阵；

表2随机一致性指标取值标准

确定各层中各因素的优先次序：在通过一致性检验后的判断矩阵基础上就可以得到表征各个因素A1，A2，…，An优先次序的权系数。

在将各指标赋值的步骤中，首先制定各参评指标的量化标准，量化标准分为适宜、一般适宜、临界适宜和不适宜四级，然后对各指标进行量化评价，具体为对每一项指标的适宜级别采用5分制量化，适宜为5分、一般适宜为3分、临界适宜为2分和不适宜为0分。

进一步对上述赋值的具体说明，上述适宜表示该部分的选择非常适合本地区的现实情况，并且设备组合之间非常完善，在使用过程中非常顺利，并且能够达到资源高效利用的目的；一般适宜表示该部分的选择与现实环境和条件比较符合，设备之间组合基本合理，在使用过程中运行顺利，对提高资源利用率有一定作用；临界适宜是指该部分的选择与本地区的现实条件基本符合，设备能够保证系统正常运行，可以完成微灌施肥操作；不适宜是指该部分的选择不适合本地区的环境情况或者限制整个微灌施肥工程的正常运行，如果不对该部分进行优化，则不能完成微灌施肥任务。对每一项指标的适宜级别进行量化，采用5分制，具体为适宜基本得5分、一般适宜得3分、临界适宜得2分和不适宜为0分。参评指标量化标准需要结合环境条件，可经专家反复讨论修订制定。

另外，在将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值的步骤中，得出系统综合分值的具体方法如下：将每个单元针对各不同适宜类所得到各参评指标等级指数分别乘以各自的权重值，然后进行累加分别得到每个评价单元的适宜类和适宜级别；若当某一指标强烈的限制灌溉施肥工程的适宜性时，应根据这一指标的限制状况进行评定，即只要评价单元的某一参评指标值为不适宜时，均定义为不适宜灌溉方式。

上述具体如下：在各参评指标权重的基础上，将每个单元针对各不同适宜类所得到各参评指标等级指数分别乘以各自的权重值，然后进行累加分别得到每个评价单元的适宜类和适宜级别。具体计算公式如下：P＝∑p_i*r_i(i＝1，2…n)，其中，P为某个微灌施肥工程的综合得分；P_i：对应微灌施肥工程第i个参评指标的权重；R_i：对应微灌施肥工程第i个参评指标的等级指数。

当某一指标强烈的限制灌溉施肥工程的适宜性时，应根据这一指标的限制状况进行评定，即只要评价单元的某一参评指标值为不适宜时(指标量化值为0)，不论综合得分多高，都定为不适宜的微灌施肥方式。

具体评价分两步，首先采用极限条件法对每一个指标进行评定，如果存在“指标量化值＝0”的情况，则确定该系统为不适宜，需要优先对这些指标进行整改，之后再进一步评价；当所有指标均不存在等于0的情况下，再进一步计算加和指数，根据指数大小，确定适宜级别的分值区间。

通过上述计算某一微灌施肥系统在该条件下的得分值，结合极限条件法确定该条件下的适宜微灌施肥方式和适宜级别。通过验证，确定工程的适宜级别分值区间如下：

4.5-5.0为适宜等级，说明被评价工程非常适宜所在地区的地形、作物、土壤、气候等，能够达到合理灌溉施肥，水肥资源高效利用的目的。

3.5-4.5为一般适宜，说明被评价工程适宜当地的地形、作物、土壤和气候等，系统能够正常运转，提高资源利用率有一定作用。

2.0-3.5为临界适宜，说明被评价工程可以用在当地的地形、作物、土壤和气候条件下，能够完成微灌施肥，保障作物正常生长。

2.0以下或者有参评指标的得分为0时为不适宜，说明该工程存在明显的限制因素或者不适宜当地的地形、作物、土壤和气候等，不能完成正常的微灌施肥。

上述微灌施肥系统设备选型在对应环境条件下，如果每一部分的选型和参数都适宜，那么它们之间的组配就会是最优状态，如果微灌施肥工程得分低，就要找出打分为零或者打分低的指标，然后根据模式优化框图，针对特定的设备进行调整或更换，实现对微灌施肥模式的优化配置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定参与评价的微灌施肥模式；

选取评价指标；

确定选定评价指标的各指标权重；

将各指标赋值；

将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值；

根据适宜性分级区间，结合系统综合分值，得出微灌施肥系统适宜性评价结果。

2.根据权利要求1所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在确定参与评价的微灌施肥模式的步骤中，微灌施肥模式包括滴灌施肥模式和微喷灌施肥模式，滴灌施肥模式以及微喷灌施肥模式的判断标准为灌水器的出水方式，如以水滴形式出水，则为滴灌施肥模式，如为小水流方式出水，出水量小于250L/h，则为微喷灌施肥模式。

3.根据权利要求1所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在选取评价指标的步骤中，选取的评价指标包括水源-动力系统、输水管道系统、施肥系统、过滤系统、灌水器和保护测量系统。

4.根据权利要求3所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，选取的评价指标中，每一评价指标下选取2-4个评价指标作为二级评价指标。

5.根据权利要求1-4任一项中所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在确定选定评价指标的各指标权重步骤中，确定权重的方法为层次分析法，具体包括：在同一层次上的各指标，按照重要性程度划分为多个等级，并赋以定量值，以构建判断矩阵；检验判断矩阵的一致性并修正判断矩阵；确定各层中各指标的优先次序。

6.根据权利要求5所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在检验判断矩阵的一致性并修正判断矩阵这一步骤中，具体包括以下步骤：根据CI＝(λmax-n)/(n-1)求出检验的体验指标，其中CI为体验指标，n为判断矩阵的维数，λmax为判断矩阵的最大特征值；求出平均随机一致性指标RI，单层次判断矩阵的平均一致性指标随矩阵的维数而变动；根据CR＝CI/RI求出相对一致性指标，其中CR为相对一次性指标；若相对一次性指标值小于0.1，则一致性好；如果相对一次性指标值大于0.1，则一致性不好，返回重新调整判断矩阵。

7.根据权利要求1所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在将各指标赋值的步骤中，首先制定各参评指标的量化标准，量化标准分为适宜、一般适宜、临界适宜和不适宜四级，然后对各指标进行量化评价，具体为对每一项指标的适宜级别采用5分制量化，适宜为5分、一般适宜为3分、临界适宜为2分和不适宜为0分。

8.根据权利要求7中所述微灌施肥系统适宜性评价方法，其特征在于，在将各指标权重与各指标赋值综合得出系统综合分值的步骤中，得出系统综合分值的具体方法如下：将每个单元针对各不同适宜类所得到各参评指标等级指数分别乘以各自的权重值，然后进行累加分别得到每个评价单元的适宜类和适宜级别；若当某一指标强烈的限制灌溉施肥工程的适宜性时，应根据这一指标的限制状况进行评定，即只要评价单元的某一参评指标值为不适宜时，均定义为不适宜灌溉方式。