鐘曉娟，孫保平，趙 巖，王多堯，周湘山，王引乾，馮 磊，邱一丹

（北京林業(yè)大學水土保持學院，北京 100083）

退耕還林工程是以防治水土流失，恢復植被，改變不合理的土地利用方式，改善生態(tài)環(huán)境為目標的一項重要工程措施。生態(tài)效益的評價對退耕還林工程的建設成果至關重要，因此對退耕還林生態(tài)效益的評價引起了廣泛的關注。綜合國內(nèi)研究現(xiàn)狀，目前已有很多關于生態(tài)系統(tǒng)及退耕還林地生態(tài)效益的研究。歐陽志云等[1]對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵以及價值評估方法進行了歸納；韓維棟等[2-3]對中國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價值的評估使生態(tài)系統(tǒng)價值評估更加鮮明化；有學者研究了退耕還林地植被恢復過程中的水土保持效益[4-5]，不同退耕還林地改良土壤性能效益[6]；還有學者從整體上對退耕還林生態(tài)效益價值進行了核算[7-9]。這些研究對退耕還林工程所取得的成效意義重大，但目前關于不同退耕還林模式生態(tài)效益對比的研究較少。本文從另外一個角度出發(fā)，以會澤縣退耕還林工程生態(tài)定位監(jiān)測站的數(shù)據(jù)為基礎，運用多目標決策灰色關聯(lián)投影法，通過對不同退耕模式生態(tài)效益的比較，測算出生態(tài)效益最顯著的退耕模式，以期為西南地區(qū)的退耕還林模式設計方案，為退耕還林工程的進一步實施提供參考。目前，多目標灰色關聯(lián)投影法已在水土保持生態(tài)工程綜合效益評價、水土保持生態(tài)修復生態(tài)效益評價、森林生態(tài)系統(tǒng)健康評價等多個領域中得到應用[10-12]，在效益評價方面具有科學可行性。

1 研究區(qū)概況

會澤縣位于曲靖市西北部，地理位置為東經(jīng)103°03′～103°55′，北緯 25°48′～27°04′。全縣地勢西高東低，由西向東呈階梯狀遞降。最高點為縣境西南部大海梁子頂峰的大牯牛寨，海拔4 017m；最低點為北部小江與金沙江匯合處，海拔695 m，相對高差3 322m?？h境南北長138 km，東西寬84 km。全縣山區(qū)面積占95%以上，山巒疊嶂，溝壑縱橫。全縣年平均氣溫12.8℃，>10℃積溫3 950℃，年日照時數(shù)2 077.1 h，年降水量560～1 200 mm，年均水面蒸發(fā)量1 861.9mm。全縣土壤類型共有11個土類，從干熱河谷地區(qū)的燥紅土到高山地區(qū)的亞高山草甸土均有發(fā)育。自退耕還林工程實施以來，會澤縣植被覆蓋率明顯提高，改善了土壤理化性質，減少水土流失量。

2 研究方法

退耕還林生態(tài)效益評價的對象是復雜的區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，包括水文、土壤、植被等各個方面，具有復雜性及信息不完全性的特點。因此，對退耕還林生態(tài)效益進行評價實際上是一個灰色多目標決策問題。多目標決策灰色關聯(lián)投影法是一個從矢量投影的角度出發(fā)，結合灰色系統(tǒng)理論的全新有效的綜合系統(tǒng)評價方法[13]，它將評價樣本的各項指標視為矢量，分別向同一矢量(理想樣本)進行投影，根據(jù)投影值的大小確定評價結果的優(yōu)劣。

下面，就多目標決策灰色關聯(lián)投影模型的建立[13]展開討論。

（1）構造多指標決策域集合A及因素指標集合V，并構建最佳決策方案A0。A={方案1，方案2，…，方案 n}，V={指標 1，指標 2，…，指標 m}。方案 Ai對指標Vj的屬性值記為Yij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）。通常，指標分為成本型和效益型兩種，成本型指標是指屬性值愈小愈好的指標；效益型指標指屬性值愈大愈好的指標。將最佳指標Y0j組成的最佳決策方案A0與A組成的矩陣Y=（Yij）（n+1）×m（i=0，1，2，…，n；j=1，2，…，m）稱為對指標集 V 的決策矩陣。

（2）初值化處理及關聯(lián)度rij。為了去除量綱以消除量綱單位不同帶來的不可公度性，將評價指標按式（1）進行初值化處理。經(jīng)過初值化處理后，Y′0j=1（j=1，2，…，m）為理想方案。然后，按（2）式可以得到其他方案與理想方案的關聯(lián)度rij。

式中，λ為分辨率，起調(diào)整環(huán)境的作用，通常取λ=0.5。

（3）由（n+1）×m個r構造灰色關聯(lián)度判斷矩陣F。

（4）設多目標綜合評價指標的加權向量為W={W1，W2，…，Wm}T＞0，在 W 作用下構成的增廣矩陣為加權灰色關聯(lián)矩陣F′，那么F′=FW。將每個決策方案看成一個行向量，則稱每個決策方案Ai與理想方案A*之間的夾角θi為灰色投影角，其余弦為ri，見式（4）。

ri愈大則決策方案與理想方案的變化方向越一致。設決策方案的模數(shù)為di，見式（5）

（5）根據(jù)各個投影值的大小，就可以對決策方案作出科學的評價。投影值越大，說明該決策方案與理想方案越接近、越優(yōu)秀。

3 效益評價

3.1 評價指標體系的建立

結合國內(nèi)外退耕還林生態(tài)效益評價指標體系研究成果[14]，并綜合考慮其科學性、可操作性、簡明和實用性的原則，從研究區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)中篩選了不同退耕模式水源涵養(yǎng)、水土保持、改良土壤3個準則層共14項指標（表1）。其中水源涵養(yǎng)方面包括枯落物吸水量、活地被物持水量、土壤田間持水量等，水土保持方面包含泥沙量、徑流系數(shù)等，改良土壤方面包括土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度、土壤有機質含量、土壤腐殖質層厚度、土壤N P K含量、土壤pH值等。

表1 研究區(qū)評價指標體系

3.2 分析與評價

已知方案A＝{喬木林地，灌木林地，喬、灌地，喬、草地，…，未退耕地}，V＝{枯落物吸水量，活地被物持水量，土壤田間持水量，泥沙量，徑流系數(shù)，土壤容重，土壤總孔隙度，毛管孔隙度，土壤有機質含量，土壤腐殖質層厚度，土壤全氮含量，土壤全磷含量，土壤全鉀含量，土壤pH值}。就生態(tài)效益而言，泥沙量，徑流系數(shù)，土壤容重，土壤pH值為成本型指標，其它為效益型指標。分析過程如下。

（1）根據(jù)獲取的評價指標數(shù)據(jù)，得到相對最佳設計方案A0的因素指標。

由此，可得到方案集A對指標集V的屬性矩陣Y。根據(jù)式（1）對矩陣Y進行初值化處理，得到初值化矩陣Y′。

（2）在得到初始化矩陣 Y′后，根據(jù)公式（3），就可以得到灰色關聯(lián)判斷矩陣F。

（3）應用變異系數(shù)權重法確定各指標權重分配，得各評價指標的權重為：

（4）根據(jù)式（7）可以得到各個方案的灰色關聯(lián)投影值Dj：

（5）根據(jù)投影值，不同退耕還林模式生態(tài)效益從大到小排列順序為：喬灌草地＞喬、灌地＞喬、草地＞灌、草地＞喬木林地＞灌木林地＞草地＞經(jīng)濟林地＞未退耕地。

4 討 論

應用灰色關聯(lián)投影法對會澤縣退耕還林生態(tài)效益進行評價。評價的結果表明，9種退耕還林模式生態(tài)效益大小順序為：喬灌草地＞喬、灌地＞喬、草地＞灌、草地＞喬木林地＞灌木林地＞草地＞經(jīng)濟林地＞未退耕地。該結果表明：（1）退耕還林模式中，喬灌草地生態(tài)效益最佳，喬、灌地次之，未退耕林地生態(tài)效益最差，這一結果與退耕還林工程預期相一致，證明了灰色關聯(lián)投影法應用于退耕還林生態(tài)效益評價的科學性與可行性；（2）多目標決策灰色關聯(lián)投影法以各方案在理想方案上的投影值大小作為退耕還林生態(tài)效益比較的標準，使得不同退耕還林模式生態(tài)效益的評估更接近客觀實際，其方法簡單，評價更加全面，雖是僅對會澤縣退耕還林模式生態(tài)效益的評價，但結果符合退耕還林工程初衷，在其它退耕地區(qū)也同樣具有一定的推廣價值；（3）在今后的退耕還林實際工作中，在考慮當?shù)馗鞣矫鏃l件下要適當加大喬灌草地退耕還林模式的比例。

本文旨在運用多目標決策灰色關聯(lián)投影法對會澤縣退耕還林模式生態(tài)效益進行研究，將在下一步工作中加大各種退耕還林模式評價指標的測算，使評價結果的精準度不斷提高。

致謝：本文得到云南省林業(yè)局的大力支持與幫助，特此致謝！

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