陳世容，張 敏

(1.貴陽園景園林藝術(shù)工程有限公司，貴州 貴陽 550000；2.貴陽市苗圃所，貴州 貴陽 550002)

紫云縣不同石漠化階段土地防治措施的有效性分析

陳世容，張 敏

(1.貴陽園景園林藝術(shù)工程有限公司，貴州 貴陽 550000；2.貴陽市苗圃所，貴州 貴陽 550002)

用層次分析法研究紫云縣不同等級(jí)石漠化土地防治措施的有效性發(fā)現(xiàn)：不同等級(jí)石漠化土地對(duì)總體目標(biāo)的有效性排序是：輕度石漠化(B1)>中度石漠化(B2)>重度石漠化(B3)>極重度石漠化(B4)；在輕度石漠化和中度石漠化下，各項(xiàng)治理措施的有效性排序是：棄耕還林草(C2)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>防治水土流失(C4)；在重度石漠化和極重度石漠化下，各項(xiàng)治理措施的有效性排序是：防治水土流失(C4)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>棄耕還林草(C2)；層次單排序和層次總排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)都<0.1，表明具有滿意的一致性。

紫云縣；石漠化等級(jí)；土地；層次分析法

紫云縣地處貴州高原向廣西丘陵過渡斜坡地帶的中低山盆谷區(qū)。境內(nèi)的地層以二迭系和三迭系分布最廣，是中國典型的喀斯特地貌，沉積巖和碳酸鹽巖體形成了眾多的溶洞群和石漠化的自然景觀。同時(shí)，由于人類在陡坡或石芽之間的凹地與石縫中種植、亂砍濫伐、濫墾濫耕、樵材毀林、鏟草皮、挖樹根，以及在荒坡過度放牧等生產(chǎn)活動(dòng)的干擾，嚴(yán)重破壞了林草植被，加重了水土流失和土地石漠化過程，形成了44084.29 hm2石漠化土地，致使土地資源的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益得不到很好的發(fā)揮[1]。

石漠化面積雖然占國土總面積的比例比荒漠化土地小，但由于石漠化地區(qū)土層非常薄，流失后恢復(fù)十分困難，所以，石漠化造成的環(huán)境后果比荒漠化更嚴(yán)重，因此，研究石漠化的防治問題具有重要意義[2]。以貴州紫云苗族布依族自治縣的石漠化土地為例，運(yùn)用多層權(quán)重決策分析方法，研究在不同石漠化程度下采用幾種治理措施的有效性，以期為因地制宜的治理提出對(duì)策依據(jù)。

多層次權(quán)重分析方法(AHP)是一種新的定性與定量分析相結(jié)合的方法，它將決策者對(duì)復(fù)雜對(duì)象的決策思維過程數(shù)學(xué)化，主要應(yīng)用于那些難于完全定量分析的問題中[3-6]。我們將這種方法運(yùn)用于石漠化系統(tǒng)的管理中，將石漠化管理的復(fù)雜問題分解為若干層次和因素，通過各因素之間的比較判斷和計(jì)算，算出不同保護(hù)治理措施的權(quán)重或組合權(quán)重，從而為最佳措施的選擇提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 石漠化程度分級(jí)

根據(jù)宋維峰[7]、李輝霞等[8]和黃金國等[9]關(guān)于石漠化的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以輕度、中度、重度和極重度4個(gè)級(jí)別的石漠化區(qū)域作為調(diào)查研究不同保護(hù)治理措施有效性的樣地[10]。

1.2 保護(hù)治理措施

首先，通過踏查、結(jié)合查閱當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)資料、訪問當(dāng)?shù)厝罕?，調(diào)研5年前各級(jí)石漠化土地的分布區(qū)域及其5年來在各區(qū)域采取封育保護(hù)、棄耕還林草、合理輪牧和防治水土流失措施的范圍。于2013年9月進(jìn)一步調(diào)研在不同石漠化級(jí)別區(qū)域及其采用各項(xiàng)措施的區(qū)域內(nèi)，逐對(duì)比較各石漠化級(jí)別、各項(xiàng)保護(hù)治理措施的重要性信息，作為構(gòu)建石漠化保護(hù)治理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型及其判斷矩陣打分的依據(jù)[11-14]。

1.3 建立石漠化保護(hù)治理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型

將各指標(biāo)按屬性和關(guān)系分成若干組，形成3個(gè)不同的層次，使得上一層次對(duì)下一層次有支配作用，下一層次對(duì)上一層次有影響作用(圖1)[15-17]。

1.3.1 目標(biāo)層(A) 這一層次中只有一個(gè)元素，它是分析保護(hù)治理石漠化的預(yù)定目標(biāo)或理想的石漠化治理效果。1.3.2 石漠化準(zhǔn)則層(B) 這一層包括輕度石漠化(B1)、中度石漠化(B2)、重度石漠化(B3)和極度重石漠化(B4)4個(gè)級(jí)別，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)。

1.3.3 保護(hù)治理措施層(C) 這一層次包括了為實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)所選擇的各種措施，即：封育保護(hù)(C1)、棄耕還林草(C2)、合理輪牧(C3)、防治水土流失(C4)。

圖1 紫云縣石漠化保護(hù)治理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型Fig.1 The hierarchical model of protection management system for rocky desertification control in Ziyun County

1.4 構(gòu)造各層次判斷矩陣的方法

判斷矩陣是把層次結(jié)構(gòu)中(圖1)的各因素排在矩陣的行與列上，對(duì)各元素進(jìn)行兩兩比較，對(duì)其相對(duì)重要性進(jìn)行量化，并選取適當(dāng)?shù)臄?shù)值對(duì)該量化的重要性加以表示，形成數(shù)值判別矩陣(表2)。

1.5 求解判斷矩陣的特征向量與最大特征根的數(shù)學(xué)模型[5、6、13、18]

(1)計(jì)算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi

i，j =1,2,3,…，n

(2)計(jì)算Mi的n次方根Wi

(4)計(jì)算判斷矩陣最大特征根λmax

其中(AW)i為AW的第i個(gè)元素。

(5)檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性

式中:CI為一致性指標(biāo)；n為矩陣階數(shù)；RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；CR為隨機(jī)一致性指標(biāo)。

(6)層次總排序及其一致性檢驗(yàn)

式中:αi為特征向量；CIi和RIi分別為與對(duì)應(yīng)層次(B層或?qū)覥)中判斷矩陣的一致性指標(biāo)和隨機(jī)一致性指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 準(zhǔn)則層單排序及其一致性檢驗(yàn)

表1 石漠化準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的判斷矩陣及單排序和一致性檢驗(yàn)Table1 The judgment matrix,single sort and consistency test of criterion tier to target tier with rocky desertification control

2.2 措施層單排序及其一致性檢驗(yàn)

還可看出，4個(gè)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)系數(shù)都是CR<0.1。表明各個(gè)判斷矩陣都具有滿意一致性。

2.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

按照前述公式計(jì)算出石漠化保護(hù)治理措施層(C)對(duì)于石漠化綜合治理的總體目標(biāo)層(A)的相對(duì)有效性排序，亦即層次總排序(表6)。結(jié)果顯示最底層各因素對(duì)治理石漠化的有效性自大到小的順序依次為：棄耕還林草(C2)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>防治水土流失(C4)。層次總排序結(jié)果與輕度石漠化B1和中度石漠化B2支配下各項(xiàng)治理措施的單排序結(jié)果相一致。總排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR=0.079 5<0.1，具有滿意的一致性。

表2 B1支配下各項(xiàng)保護(hù)治理措施的判斷矩陣及單排序和一致性檢驗(yàn)Table2 The judgment matrix,single sort and consistency test of various protection and governance measures under the control of B1

表3 B2支配下各項(xiàng)保護(hù)治理措施的判斷矩陣及單排序和一致性檢驗(yàn)Table3 The judgment matrix,single sort and consistency test of various protection and governance measures under the control of B2

表4 B3支配下各項(xiàng)保護(hù)治理措施的判斷矩陣及單排序和一致性檢驗(yàn)Table4 The judgment matrix,single sort and consistency test of various protection and governance measures under the control of B3

表5 B4支配下各項(xiàng)保護(hù)治理措施的判斷矩陣及單排序和一致性檢驗(yàn)Table5 The judgment matrix,single sort and consistency test of various protection and governance measures under the control of B4

表6 層次總排序及一致性檢驗(yàn)Table5 The total sort and consistency test of hierarchy

3 討論與結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，土地石漠化程度與石漠化治理的有效性密切相關(guān)，即石漠程度越輕越比較容易治理，反之亦然，這與文獻(xiàn)記載相一致[8,9]；C層各項(xiàng)治理措施對(duì)準(zhǔn)則層的輕度石漠化和中度石漠化的有效性排序之所以顯示 棄耕還林草(C2)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>防治水土流失(C4)順序，主要是這兩級(jí)石漠化土地尚存一定面積的灌草地或坡耕地，土壤和原生植被保存相對(duì)較好，因此棄耕還林草和封育保護(hù)是治理石漠化的主要矛盾；在重度和極重度石漠化支配下，治理措施的有效性之所以突出防治水土流失(C4)和封育保護(hù)(C1)，主要是因?yàn)檫@兩級(jí)石漠化土地中耕地基本缺失，巖石裸露較多，水土流失問題比較突出，因此防治水土流失(C4)和封育保護(hù)(C1)逐漸轉(zhuǎn)化成石漠化治理的主要矛盾[21]。

(1)對(duì)準(zhǔn)則層判斷矩陣進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)結(jié)果表明，不同等級(jí)石漠化對(duì)總體目標(biāo)的有效性排序?yàn)椋狠p度石漠化(B1)>中度石漠化(B2)>重度石漠化(B3)>極重度石漠化(B4)。說明石漠化治理效果與石漠化程度相關(guān)。

(2)研究石漠化治理措施層(C)各因素對(duì)準(zhǔn)則層各因素的有效性表明：各項(xiàng)治理措施對(duì)輕度石漠化的有效性排序與在中度石漠化支配下各項(xiàng)治理措施的有效性排序相同，即：棄耕還林草(C2)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>防治水土流失(C4)；各項(xiàng)治理措施對(duì)重度和極重度石漠化的有效性排序相同，即：防治水土流失(C4)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>棄耕還林草(C2)。

(3)C層各項(xiàng)治理措施對(duì)總體目標(biāo)(A)的有效性排序是：棄耕還林草(C2)>封育保護(hù)(C1)>合理輪牧(C3)>防治水土流失(C4)

(4)層次單排序和層次總排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)都 <0.1，表明具有滿意的一致性。

[1] 貴州省國土資源廳．紫云苗族布依族自治縣土地利用總體規(guī)劃[EB/OL].http://www.gzgtzy.gov.cn/Html，2008-08-05.

[2] 盧彪，楊明剛.關(guān)嶺縣板貴鄉(xiāng)喀斯特石漠化成因及防治成效[J].中國水土保持，2008(3)：52-54.

[3] Saaty T L.The analyt ic hierarchy process[M].New York:McGraw Hill,1980：66-123.

[4] 周興.AHP 法在廣西生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，20(3)：8-15.

[5] 許紹雙.Excel在層次分析法中的應(yīng)用[J].中國管理信息化，2006，9(11)：102-104.

[6] 李自珍.應(yīng)用生態(tài)學(xué)研究—生態(tài)系統(tǒng)的分析、調(diào)控與模擬[M]．蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1991：263-272．

[7] 宋維峰.我國石漠化現(xiàn)狀及其防治綜述[J].中國水土保持科學(xué)，2007，5(5)：102-106.

[8] 李輝霞，李森，周紅藝.粵北典型巖溶山區(qū)土地石漠化程度遙感評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2011，31 (6)：155-159.

[9] 黃金國，李森，魏興琥，等.粵北巖溶山區(qū)石漠化過程中土壤養(yǎng)分變化研究[J].中國沙漠，2012，32(1)：16-167.

[10] 梅再美，王代懿，熊康寧，等.不同強(qiáng)度等級(jí)石漠化土地植被恢復(fù)技術(shù)初步研究—以貴州花江試驗(yàn)示范區(qū)查爾巖試驗(yàn)小區(qū)為例[J].中國巖溶，2004，23(3)：253-258.

[11] 羅紅波，魏興琥，李森，等.粵北巖溶山區(qū)土地石漠化過程的植被特征與多樣性初步研究[J].水土保持研究，2007，14(6)：17-19.

[12] 陸冠堯，李森，魏興琥，等.粵北石漠化地區(qū)植被退化過程及其建模[J].生態(tài)學(xué)雜志，2013，32(6)：1629-1635.

[13] 先鋒.用電子表格(Excel)實(shí)現(xiàn)層次分析法(AHP)的簡捷計(jì)算[EB/OL].wenku.baidu.com/linku，2010-08-20.

[14] 文克儉，吳佳海，牟瓊.貴州巖溶山區(qū)不同類型人工草地雜草發(fā)生程度調(diào)查[J].草原與草坪，2012(2)：50-54.

[15] 焦樹鋒.AHP法中平均隨機(jī)一致性指標(biāo)的算法及MATLAB實(shí)現(xiàn)[J].太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，5(4)：45-47.

[16] 王瓊，辜再元，韓烈保.廢棄采石場人工生態(tài)恢復(fù)限制性因子評(píng)價(jià)研究[J].中國礦業(yè)，2009，18(7)：48-51.

[17] 魯為華，于磊.層次分析法在天然草地資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].草原與草坪，2004(3)：32-35.

[18] 層次分析法例題[EB/OL].http://www.docin.com/p-373969637.html,2012-03-31.

[19] 鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權(quán)重計(jì)算方法分析及其應(yīng)用研究[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2012，29(7)：153-156.

[20] 李紅鷹，王戩，孟昭明.層次分析法在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù)，2007(7)：185-192.

[21] 曹長軍，黃云.層次分析法在縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007(11)：93-98.

Effect of measures on control of rocky desertification at different stages in Ziyun County

CHEN Shi-rong,ZHANG Min

(1.GuiyangLandscapeArtandEngineeringCo.,Ltd.,Guiyang550000,China；2.InstituteofPlantNurseryofGuiyangCity,Guiyang550000,China)

The analytic hierarchy process was used to evaluate the effect of control measures on control of rocky desertification with different desertification degrees in Ziyun County,Guizhou Province.The effect order of control measures for different desertification degrees is light rocky desertification (B1) > moderate rocky desertification (B2) > severe desertification (B3) >very severe desertification (B4) based on the general control target.And the effect order of control measures is returning cropland to forest and grasses (C2) > enclosure protection (C1) > reasonable grazing (C3) > soil erosion control (C4) under the light and moderate rocky desertification conditions.While the effect order of control measures is soil erosion control (C4) > enclosure protection (C1) >reasonable grazing (C3)>returning cropland to forest and grasses (C2) under severe and very severe rocky desertification conditions.The consistency tests showed that consistency coefficients of the effect order with single level and to total level are less than 0.1,which indicates that the consistency is satisfied.

Ziyun County;rocky desertification;rocky desertification grade;analytic hierarchy process

2014-10-10；

2014-11-10

陳世容(1976-)，女，貴州省貴陽市人，工程師，主要從事景觀建設(shè)和草坪集約化維護(hù)和管理的研究工作。 E-mail：351015535@qq.com

Q 16

A

1009-5500(2015)02-0015-06