陳 勇，周立華，張秀娟，劉 寧，郁 瑋

(1.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 沙漠與沙漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.鹽池縣人民政府辦公室，寧夏 鹽池 751500)

近年來，為應(yīng)對草地嚴(yán)重退化態(tài)勢，封山禁牧作為一種比較極端的生態(tài)保護(hù)措施迅速取代了傳統(tǒng)的“自由放牧”、“以草定畜”、“劃區(qū)輪牧”等較溫和的草地管理制度并在全國鋪開。其中，青海、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古等全國25個(gè)省份的1 100個(gè)縣全部或部分實(shí)施了封山禁牧，范圍達(dá)67萬多km2[1-3]。

隨著禁牧政策的相繼實(shí)施，一些禁牧?xí)r間較長的地區(qū)是否實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果成了大家較為關(guān)注的問題。目前，學(xué)術(shù)界對草原生態(tài)建設(shè)的評價(jià)研究取得了一定進(jìn)展，趙成章和賈亮紅[4]、趙淑銀等[5]和姚國征[6]多位專家學(xué)者運(yùn)用層次分析法對草原生態(tài)建設(shè)效益評價(jià)方法及指標(biāo)體系進(jìn)行了研究；王靜等[7-8]、許晴等[9]從草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的角度探討了退牧還草工程的生態(tài)效益；徐斌等[10]、黃文廣等[11]、張凱等[12]和楊存建等[13]運(yùn)用遙感和GIS的手段對退牧還草工程效益進(jìn)行了遙感監(jiān)測研究；張樹川[14]、趙成章和賈亮紅[15]從人文角度，利用問卷調(diào)查的方法對禁牧政策的生態(tài)效益進(jìn)行了定性研究。眾多研究結(jié)果顯示，禁牧政策有效地促進(jìn)了草地沙漠化過程的逆轉(zhuǎn)[16-20]，但多數(shù)研究集中于對草地生態(tài)效益的評價(jià)，而對禁牧政策下草地生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的綜合評價(jià)研究還較少。本研究以典型禁牧區(qū)寧夏鹽池縣為例，應(yīng)用層次分析法對該縣禁牧前后草地沙漠化逆轉(zhuǎn)過程的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了定量評價(jià)，以期為草地生態(tài)保護(hù)政策的實(shí)施提供定量標(biāo)準(zhǔn)。

同多數(shù)禁牧區(qū)類似[21-22]，鹽池縣的禁牧政策并未完全起到約束農(nóng)戶的效果。盡管當(dāng)?shù)赜?7.7%的農(nóng)戶認(rèn)可禁牧政策對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的作用(問卷調(diào)查結(jié)果)，但當(dāng)其影響到農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)利益時(shí)，農(nóng)戶還是選擇了偷牧，據(jù)調(diào)查該縣70%的農(nóng)戶有過偷牧行為[23]。雖有偷牧，鹽池縣草地的沙漠化仍在其自然條件無明顯改變的情況下，呈現(xiàn)出較大的逆轉(zhuǎn)。因此，對禁牧政策效果進(jìn)行定量化的評估，以及對草地完全禁牧的必要性進(jìn)行分析具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)及禁牧政策概況

1.1研究區(qū)概況 鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)東部，北接毛烏素沙地，南靠黃土高原，地理坐標(biāo)為106°30′～107°47′ E， 37°04′～38°10′ N，總面積8 557.7 km2，平均海拔1 600 m，屬典型的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)。年均氣溫8.2 ℃，年降水量290 mm左右，年蒸發(fā)量為降水量的6～7倍[24]。境內(nèi)植被類型從南向北表現(xiàn)為干草原向荒漠草原的過渡，中北部由于嚴(yán)重的超載放牧和過度開墾，土地沙化較為嚴(yán)重；偏南部位于引黃灌區(qū)，土地沙漠化程度較輕；南部麻黃山區(qū)為黃土高原區(qū)，降水多于中北部，主要以耕地為主[25]。

2010年鹽池縣農(nóng)村人口13.4萬，占總?cè)丝诘?0%；同年該縣牧業(yè)總產(chǎn)值38 025萬元，占農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值的45%；可見牧業(yè)為農(nóng)民的主要收入來源。近幾年，農(nóng)民人均收入逐年升高，2010年為人均7 457元。

1.2禁牧政策概況 為減少天然草原的放牧壓力，恢復(fù)草原植被，鹽池縣于2002年11月1日起實(shí)施全面禁牧政策，截止到2010年全縣草原圍欄3.26×105hm2，補(bǔ)播改良退化草地7.38×104hm2，將3.67×105hm2草原全部承包到戶或聯(lián)戶，人工種植多年生牧草留床面積3.21×104hm2。通過草原建設(shè)綜合治理，草原的防風(fēng)固沙、蓄水保土、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、保護(hù)生物多樣性等生態(tài)功能不斷增強(qiáng)，據(jù)2009年鹽池縣草原資源調(diào)查及生態(tài)監(jiān)測，草群平均高度30 cm左右，植被種類增多，草原植被覆蓋度由2002年以前的30%提高到68%，鮮草產(chǎn)量由720 kg·hm-2提高到2 205 kg·hm-2，羊載畜量也由每2.07羊單位·hm-2提高到每1.33羊單位·hm-2，草原沙化面積逐年縮小，沙塵天氣明顯減少，初步實(shí)現(xiàn)了區(qū)域草原生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。但禁牧后，由于舍飼養(yǎng)殖成本較高，加之禁牧補(bǔ)償較少，牧民為降低收入損失，多數(shù)選擇偷牧。

2 研究方法

本研究應(yīng)用多目標(biāo)綜合評價(jià)分析方法中的層次分析法對禁牧政策調(diào)控下沙漠化的逆轉(zhuǎn)過程進(jìn)行生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)。層次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)是一種結(jié)合定性、定量分析的決策方法。通過利用一定的定量指標(biāo)，將復(fù)雜的決策過程層次化，再逐步對各層次進(jìn)行分析[26-27]。

為定量評價(jià)禁牧政策下鹽池縣草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的綜合效益，本研究選取該縣的草地-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)作為研究對象，綜合分析影響沙漠化正逆過程的自然及社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，構(gòu)建指標(biāo)體系；根據(jù)草地沙漠化正逆過程的發(fā)展機(jī)理，并結(jié)合鹽池縣草地沙漠化正逆發(fā)展的實(shí)際情況構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型；結(jié)合專家打分法，確定各指標(biāo)權(quán)重；最后通過綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型確定鹽池縣禁牧政策的綜合效益，并進(jìn)行評價(jià)。

2.1評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建 草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的影響因素眾多，其指標(biāo)體系必須是建立在系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)上的指標(biāo)集合，是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體，必須具備描述揭示功能、評價(jià)功能及預(yù)警功能，所以，評價(jià)指標(biāo)應(yīng)包括生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)，以及各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等指標(biāo)。草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的綜合效益，是以改善草地生態(tài)環(huán)境及提高經(jīng)濟(jì)效益為目的[28]。生態(tài)效益應(yīng)反映草地生態(tài)環(huán)境的功能有序、結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)和系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展；經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)反映草地沙漠化逆轉(zhuǎn)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響；社會(huì)效益應(yīng)反映草地沙漠化逆轉(zhuǎn)對社會(huì)進(jìn)步所做的貢獻(xiàn)[29]。為此，評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建必須遵循以下幾個(gè)原則：科學(xué)性原則、可比性與可操作性相結(jié)合原則、全面性與概括性相結(jié)合原則、系統(tǒng)性與獨(dú)立性相結(jié)合原則。按照上述指導(dǎo)思想和構(gòu)建原則，在綜合分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，提出了40項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)(圖1)。

考慮到研究區(qū)資料的可獲得性和有效性，本研究僅采用了反映生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的12項(xiàng)指標(biāo)(表1)，可以實(shí)現(xiàn)本研究目標(biāo)。

2.2權(quán)重的確定

2.2.1構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型 遵循層次分析原理，本研究建立了草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益評價(jià)模型，共分為3層(圖2)。分別是目標(biāo)層A，準(zhǔn)則層Bi(i=1，2，3)與評價(jià)指標(biāo)層Ci(i=1，2，…n)。

2.2.2構(gòu)造判斷矩陣 將某因素下一層所有與之有聯(lián)系的因子進(jìn)行兩兩重要性比較，并邀請專家進(jìn)行打分，打分標(biāo)準(zhǔn)采用1～9及其倒數(shù)的相對重要性標(biāo)度。

2.2.3層次排序檢驗(yàn) 主要包括層次單排序與層次總排序的一致性檢驗(yàn)。層次單排序的一致性檢驗(yàn)公式如下：

CR=CI/RI.

式中，CI為一致性指標(biāo)，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，CR為一致性比率，當(dāng)CR<0.10時(shí)，認(rèn)為層次單排序的結(jié)果有滿意的一致性，否則需要由專家再次打分重新構(gòu)建矩陣。

層次總排序的一致性檢驗(yàn)公式如下：

式中，bi(歸一化處理求出)為一級指標(biāo)權(quán)重。各矩陣的特征根與特征向量通過MATLAB 7.0運(yùn)算求得(表2-5)。

其中，二級指標(biāo)對總目標(biāo)的權(quán)重值是由其單層次權(quán)重值乘以其一級指標(biāo)權(quán)重值得出(表6)。

圖1 草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of comprehensive benefit evaluation of grassland desertification restorationr

2.3綜合效益評價(jià)

2.3.1指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化 由于評價(jià)指標(biāo)體系的量綱不同，須對統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。本研究采用直線型無量綱化方法中的閾值法。自由放牧情景(1985―2002年)的為：

完全禁牧情景(2003―2008年)的為：

表1 鹽池縣草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)Table 1 The comprehensive benefit evaluation indices of grassland desertification restoration in Yanchi

圖2 草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益評價(jià)模型Fig.2 The comprehensive benefit evaluation model of grassland desertification restoration

表2 判斷矩陣A-Bj及其特征值Table 2 The judgement matrix A-Bj and feature values

表3 判斷矩陣B1-Ci及其特征值Table 3 The judgement matrix B1-Ci and feature values

表4 判斷矩陣B2-Ci及其特征值Table 4 The judgement matrix B2-Ci and feature values

2.3.2數(shù)學(xué)模型

式中,N(=n1，n2，…，nn)為n個(gè)水平年的綜合效益評價(jià)結(jié)果向量；Wi為各指標(biāo)的相對權(quán)重向量；Ri為n個(gè)水平年各指標(biāo)的無量綱化數(shù)據(jù)矩陣。

表5 判斷矩陣B3-Ci及其特征值Table 5 The judgement matrix B3-Ci and feature values

3 生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)結(jié)果

鹽池縣自2002年開始實(shí)施全面禁牧，在此之前一直是自由放牧狀態(tài)。本研究分別對鹽池縣自由放牧情景與完全禁牧情景下的草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益進(jìn)行評價(jià)。

不同水平年的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益評價(jià)向量分別記為N1、N2和N3，綜合效益評價(jià)向量記為N。

完全禁牧后，草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的綜合效益明顯提高。其中禁牧后綜合效益平均值達(dá)到0.54，較之禁牧前提高了58.82%。通過對草原的綜合治理，包括圍欄、草原承包到戶及補(bǔ)播改良等一系列措施，其防風(fēng)固沙、蓄水保土、凈化空氣、保護(hù)生物多樣性等生態(tài)功能不斷增強(qiáng)，極大地改善了鹽池縣草原生態(tài)環(huán)境。生態(tài)效益值由禁牧前的平均0.36增加到0.50，植被覆蓋度平均增加35.6%，沙地所占比例平均減少30.24%(表7)。

表6 草地沙漠化逆轉(zhuǎn)評價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Table 6 The evaluation system and weight values of grassland desertification restoration

表7 自由放牧和完全禁牧情景效益值Table 7 Benefits of continuous and prohibiting grazing

4 結(jié)論

本研究運(yùn)用層次分析法構(gòu)建了草地沙漠化逆轉(zhuǎn)綜合效益評價(jià)的層次遞結(jié)模型；并參考國內(nèi)外相關(guān)研究，通過對草地沙漠化過程自然與人為因素的分析構(gòu)建了草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的評價(jià)指標(biāo)體系；利用專家打分及構(gòu)建判斷矩陣的方法，計(jì)算出各指標(biāo)單層次及對總目標(biāo)的權(quán)重；應(yīng)用綜合效益評價(jià)的數(shù)學(xué)模型，對自由放牧與完全禁牧情境下草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的綜合效益進(jìn)行了計(jì)算。

通過配合舍飼養(yǎng)殖、規(guī)模化養(yǎng)殖及一系列的補(bǔ)貼措施，禁牧后經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益較禁牧前平均增加了119.46%與80.95%。農(nóng)民收入平均增加68.52%，出欄羊只數(shù)平均增加17.5%，單位土地產(chǎn)值由平均2.56萬·km-2增加到18.70萬·km-2。

禁牧后，鹽池縣草地沙漠化逆轉(zhuǎn)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益均有不同程度的提高。生態(tài)效益層面，雖有偷牧行為，但仍實(shí)現(xiàn)了草地沙漠化的逆轉(zhuǎn)，可見禁牧程度的多少應(yīng)是今后研究的重點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)效益層面，由于沒有考慮市場通脹以及農(nóng)戶投入產(chǎn)出因素(尤其是勞動(dòng)力時(shí)間的投入)的影響，存在相應(yīng)誤差。實(shí)際上，禁牧后短期內(nèi)農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益呈現(xiàn)出一定程度的下降，這也可以從畜牧業(yè)產(chǎn)值比重平均降低了37.63%看出。

本研究采用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，缺乏客觀性。指標(biāo)的選取方面，由于資料有限，所選取的指標(biāo)不能充分體現(xiàn)鹽池縣草地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合特征，如經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的指標(biāo)選取過少等，這也是今后研究中應(yīng)注意的問題。

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