朱玲玲，梁森，周倩倩，王馥莉，牛奔，张雯叶

( 1.徐州市河湖管理中心，江苏 徐州 221018；2.徐州市工程管理中心，江苏 徐州 510635；3.河海大学 农业科学与工程学院，江苏 南京 210098 )

徐州市位于华北平原东南部，属暖温带季风气候区，受气候条件影响，灾害性天气频发，春夏之交易受梅雨影响，夏秋之际多台风暴雨，属于易产生大暴雨季风气候区，作物生长容易发生内涝危害，严重影响其生长，受灾比重较大；冲积平原、低山丘陵和湖泊洼地相互交错插接，地势低平，土壤构型复杂，多层异质组合，通透性差，下渗强度小，地下径流排泄缓慢，长历时降雨，土壤存在黏心滞水层，雨后包浆滞水，土壤饱和，降渍困难，旱作物易受渍涝灾害影响。许海涛等[1]通过人工模拟大田环境下水涝渍害研究夏玉米生理特性和主要产量性状指标的影响，向永玲等[2]研究了灌浆期涝渍害对弱筋小麦籽粒产量及其构成要素、蛋白质含量等主要品质指标的影响，程伦国等[3]通过测坑试验研究了大豆开花期涝渍胁迫下对产量性状的影响。这些研究多是对作物影响的部分指标进行分析，对整体评价指标进行评价的研究不多。

为了全面了解徐州地区旱作物在涝渍胁迫下的影响情况，选取玉米和大豆两种旱作物，开展涝渍综合排水试验，建立涝渍综合排水试验评价指标体系，用熵权法确定赋重，采用模糊优选可变模型，全面地评判徐州地区旱作物涝渍胁迫排水试验效果，旨在为下一步对涝渍胁迫的精准防控进行理论和实践探索。

1 材料与方法

2020年8月，在徐州市水利科学研究所睢宁试验基地选取玉米、大豆两种旱作物进行涝渍综合排水试验，采用本项目研制的一种涝渍综合排水指标试验装置(ZL 2019 2 080651683)，如图1所示。

1—测筒；2—原状土；3—透水土工布；4—粗砂；5—碎石；6—反滤层多孔导水管；7—上部溢流管；8—带刻度的透明玻璃(或塑料)水位观测管；9—排水控制阀；10—供水控制阀；11—计量水表；12—测筒供水管；13—可升降水箱；14—浮球阀；15—浮球；16—外接进水管；17—水箱支架

试验装置主要由测筒、供水平水系统、排水系统和水位观测系统组成，测筒直径为680 mm、筒深1 200～1 350 mm。根据徐州地区历年暴雨数据以及地下水位变化等相关资料，选取2020年8月上旬为排水试验时段，试验期处于玉米的抽雄期和大豆的开花期进行涝渍胁迫处理，分别选择不同的淹水历时和淹水深度作为控制变量进行设计，淹水历时设计为2 d和4 d，淹水深度设计为5 cm、10 cm和15 cm。包含不涝不渍对照处理CK组，试验总共为7个处理，每个处理重复为3次，具体见表1。淹水历时结束后，共分为6 d进行排水，首日排出地面积水，接着4 d进行每天降低10 cm水位的降渍试验处理，6 d排至筒底。

表1 试验设计样本处理

评价指标的选取兼顾了代表性和可获得性，数据来自试验测定项目的成果。综合考虑建立旱作物涝渍综合试验评价指标体系，体系框架按3层结构设计，包括目标层、准则层和指标层[4]。评价指标体系见表2。

表2 旱作物涝渍综合排水试验评价指标体系

2 单层多目标模糊优选可变模型

旱作物涝渍胁迫试验评价采用熵权法对各个指标进行客观赋权。通过熵计算确定权重。当评价对象的某项指标值相差较大时，熵值较小，说明该指标提供的有效信息量较大，其权重也应较大；反之，若某项指标值相差较小，熵值较大，说明该指标提供的信息量较小，其权重也应较小[5]。

熵权法确定权重步骤：设有n个样本，m个评价指标，构建判断矩阵并归一化得到判断矩阵Bij，(i=1,2，…，n；j=1,2，…，m)。再定义评价指标的熵Hj(j=1,2，…，m)。由此计算评价指标的熵权w。由于信息熵越大，系统无序度越大，其信息的效用值越小，权重值越小，结合实际数据指标和数据自身特点，计算熵权：

(1)

在旱作物涝渍综合试验评价中，通过建立单层多目标模糊优选可变模型进行评价。

计算步骤[6]如下：设有可供优选的n个方案，每个方案由m个指标组成，则目标特征值矩阵为X。并对各目标特征值进行规范化，变换为目标相对优属度矩阵R=(rij)。

设各指标的综合权重W=(w1，w2，…，wm)T，可得模糊优选可变模型为：

(2)

式中：uj为方案j的相对优属度；p为距离参数(p=2，为欧氏距离；p=1，为海明距离)；α为优化准则参数(α=2，为最小二乘方优化准则；α=1，为最小一乘方优化准则)。模型中α、p有4种搭配方式,构成4种模型。

3 结果与分析

3.1 评价指标体系

根据玉米和大豆的涝渍胁迫试验结果，见表3和表4，相对于CK组，玉米和大豆的整体各项指标均随着淹水深度的增加和淹水历时的增加而降低。其中根冠比大豆出现了和玉米不同的规律，是由于随着大豆淹水深度和淹水历时的增加对茎部影响大于根部。

表3 玉米涝渍综合排水试验指标数值

表4 大豆涝渍综合排水试指标数值

为了综合各项指标，对玉米和大豆整体的涝渍综合排水试验7个样本进行客观有效的评价，采取基于熵权法的单层多目标模糊优选可变模型进行处理。

3.2 评价过程

根据熵权法计算大豆和玉米7个样本的评价指标的熵权w1，权重结果见表5和表6。

表5 用熵权法确定的玉米各指标权重

表6 用熵权法确定的大豆各指标权重

对评价指标首先进行规范化处理后，结合前面算得的综合权重结果，根据式(3)、式(4)、式(5)、式(6)分别计算4种参数模型的综合相对优属度向量，求得各方案的算术平均相对优属度向量，并根据优属度由大到小的原则对方案进行排序，结果见表7和表8。

表7 玉米得分及排序结果

表8 大豆得分及排序结果

3.3 评价结果分析

从表7和表8中的结果可以看出，在玉米和大豆的7个样本中，规律是一致的，其中CK组最高，淹水深度5 cm略低，淹水深度15 cm最低，呈现出淹水深度越大，淹水时间越长，整体评价值越差，与实际情况相符。玉米和大豆两种作物的结果也是一致的，证明了不同作物结果一致合理性。基于熵权法的单层多目标模糊优选可变模型在评价中合理地考虑了客观赋权。避免了主观随意性，另外，综合考虑了旱作物涝渍综合淹水试验的各项指标，具有系统性，评价更加科学合理。

4 结语

通过涝渍综合排水指标试验装置进行旱作物涝渍综合排水试验，建立的综合评价指标体系，采用基于熵权法进行赋权的可变模糊优选模型进行整体评价，具有一定的可信度和适用性。为下一步对旱作物涝渍胁迫进行精准防控提供了理论和实践依据。