融合模糊数学与改进TOPSIS的海南果园土壤质量综合评价：揭示肥力与环境因子的协同作用机制

针对热带果园土壤质量评估中肥力与污染指标割裂的问题，本研究创新性地结合模糊数学标准化方法与改进TOPSIS多准则决策模型，构建了涵盖11项指标的海南果园土壤质量指数（SQI）评价体系。研究发现土壤酸化、有机质（OM）与全氮（TN）缺乏是主要肥力限制因子，铬（Cr）和铅（Pb）为关键环境污染物，整体SQI均值为0.60（0.40-0.85）达高等水平，为热带农业绿色生产提供了量化决策工具。

　　

在热带水果产业快速发展的背景下，海南作为中国重要的热带水果生产基地，其果园土壤质量直接关系到农产品安全与生态可持续性。然而，当前土壤评价体系存在两大痛点：传统方法往往将土壤肥力（SFQI）与环境质量（SEQI）割裂评估，而实际农业生产中这两类指标存在复杂的非线性交互；此外，酸性红壤固有的低肥力特性与人为活动导致的重金属累积形成双重压力，亟需建立兼顾两者的综合评价方法。

针对这一科学问题，中国热带农业科学院的研究团队在《Italian Journal of Agronomy》发表创新研究，首次将模糊数学理论与改进TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）模型相结合，对海南450个果园样点的11项指标（pH、OM、TN、AP、AK及6种重金属）进行系统评估。研究团队采用三大关键技术：1）基于隶属函数标准化不同量纲指标（S型、抛物线型、反S型函数）；2）通过改进Nemerow指数（NIPI）计算SEQI；3）运用加权欧氏距离的TOPSIS模型整合肥力与环境指标生成SQI。

研究结果揭示：

1. 土壤肥力质量评估

• 通过"3.1.1"节数据发现，90%土壤pH<7.0（均值5.2），OM（13.0 g/kg）和TN（0.682 g/kg）分别仅达国家绿色标准三级和低肥水平。PCA分析（"4.2"节）证实OM、TN和速效钾（AK）是SFQI主要贡献因子（累计方差48.8%）。

1. 环境质量特征

• "3.2.1"节显示Cr和Pb超标率最高（10%和8%），其环境指数（EI）均值仅0.79和0.75。源解析（"4.3"节）表明Cd/Pb与农业活动相关，而Cr/Cu主要源自玄武岩母质。

1. 综合质量格局

• 空间分析（"3.3"节）表明SQI均值为0.60，56%样点属中等质量。相关性分析（图8）显示SQI与SFQI显著正相关（r=0.87），证实肥力是主要限制因素。

讨论部分（"4.4"节）指出该方法较传统最小函数法更能反映指标协同效应，但需注意玄武岩风化导致的酸性pH和Cr/Cu高背景值的自然属性。研究创新点在于：1）建立首个适用于热带果园的TOPSIS-Fuzzy评价框架；2）揭示OM-TN-AK的肥力调控三角关系；3）提出Cr/Pb的优先监控建议。这对实现习近平总书记提出的"农业绿色发展"战略具有实践意义，其方法学框架可扩展应用于其他热带作物系统，但需针对区域土壤本底值调整评分阈值。