張晟昊，劉元義，邴 坤，胥 備，于圣潔

（山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博 255049）

0 引言

隨著糧食生產(chǎn)規(guī)?；?、機械化程度日趨提高，新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體日益增多，生產(chǎn)上亟需恰當(dāng)?shù)男←?玉米周年全程機械化高質(zhì)量高效率的種植技術(shù)體系，開展各個單項關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)模式的驗證。通過推進農(nóng)業(yè)機械化與加快工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程結(jié)合，促進過剩的農(nóng)業(yè)勞動力向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，減少農(nóng)業(yè)人口，提高經(jīng)濟效益，拓寬增收領(lǐng)域，促進農(nóng)民增收[1]。對小米-玉米全程機械化技術(shù)模式進行綜合效益評價，不僅可以發(fā)現(xiàn)影響綜合效益產(chǎn)出的各項影響因素及其影響程度，更可以為全程機械化種植技術(shù)模式提供更好的理論支持，達到更高更科學(xué)的綜合收益目標。

1 概述

設(shè)計評價指標以及評價指標體系時，需要通過量化各項指標，體現(xiàn)出每一項待研究目標的特征，進而對整個技術(shù)體系的最終效果得出判斷，為了精準而科學(xué)的評價小麥-玉米周年種植技術(shù)體系的綜合效益，就需要建立與小麥玉米種植農(nóng)藝農(nóng)機技術(shù)相符的綜合評價指標體系[2]。在構(gòu)建綜合評價指標體系時，需要依據(jù)小麥-玉米生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)的特點和需求，符合實際種植階段到收獲階段的基本規(guī)律，對整個生產(chǎn)過程進行具體、科學(xué)的評價。

此次研究改變以往從生態(tài)或從經(jīng)濟單一角度進行效益評價的不足，綜合運用生態(tài)-環(huán)境經(jīng)濟模擬等技術(shù)，探索糧食生產(chǎn)生態(tài)效益與環(huán)境代價評價方法，構(gòu)建綜合評價指標體系，對不同小麥-玉米周年種植全程機械化技術(shù)模式進行生態(tài)-經(jīng)濟-社會的三維綜合評價，研究成果可為該區(qū)域資源優(yōu)化配置、糧食豐產(chǎn)增效及農(nóng)民增收提供決策參考。

2 研究方法

層次分析法（AHP）是一種將一個復(fù)雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng)，將總目標拆解為多個子目標或準則，然后分解為多個指標（或為準則、約束）的若干層次，通過將指標進行定性然后模糊量化的方法計算出層次的單排序和總排序，以作為主目標、多方案決策優(yōu)化提升的系統(tǒng)方法[3]。

通過將決策問題的總目標、子目標、各個準則拆解為不同的層次結(jié)構(gòu)，然后計算判斷矩陣特征向量，待檢驗完一致性后，求出每一層次的各因素對前一層某元素的權(quán)重比較系數(shù)，最后用加權(quán)和的方法求出各個待評價方案的最終權(quán)重得分，最終得分最高的就是最優(yōu)技術(shù)方案。

基本操作步驟如下：

1）建立基于總目標的層次結(jié)構(gòu)模型，共三層，包括目標層，準則層和方案層。

2）構(gòu)建成對比較矩陣，用1～9標度法對第二層及以后的各因素進行權(quán)重比較。

3）計算單排序權(quán)向量并做一致性檢驗對每個成對比較矩陣。計算最大特征值及其對應(yīng)的特征向量，利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率做一致性檢驗。如檢驗結(jié)果通過，此特征向量即為權(quán)向量；如不通過，則重新構(gòu)建成對比較矩陣進行比較。

4）將方案的總目標、子目標（準則）和決策具體對象按它們之間的實際相互關(guān)系分為三層：目標層、準則層和方案層，并設(shè)計出總的層次圖。

3 研究內(nèi)容

3.1 評價指標選取原則

為了確保評價體系能夠體現(xiàn)客觀、科學(xué)、多層次的特點，能充分分析各種模式下小麥-玉米種植的優(yōu)缺點，在設(shè)計綜合評價體系時，需要遵循以下原則：

1）定量定性結(jié)合原則。應(yīng)盡可能選取數(shù)據(jù)可量化的指標。另一方面，評價指標又不可避免的存在不可量化的問題。在指標不能量化時，應(yīng)對指標進行定性操作，確保評價指標得科學(xué)性、實用性、可行性[4]。

2）易操作性原則。選擇評價指標時，要抓住生產(chǎn)過程中的技術(shù)重點，既要能充分表達小麥-玉米全程機械化種植的特點、綜合性強，又要反映各個種植環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容，又能方便獲取各個指標的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3）合理性原則。應(yīng)在進行足夠的相關(guān)領(lǐng)域的知識學(xué)習(xí)或者調(diào)研工作之后，進行指標層各個具體的評價指標的選擇及確定，以確保在綜合評價體系中，經(jīng)濟、社會、環(huán)境相關(guān)指標的合理性、協(xié)調(diào)性。

4）整體優(yōu)先性。小麥-玉米種植模式的評價需要設(shè)置多層次的指標體系進行評價，當(dāng)總利益與子利益發(fā)生互斥關(guān)系時，優(yōu)先確保整體利益更高。

3.2 綜合評價體系建立

目前，對農(nóng)作物種植模式進行綜合效益評價的方法較多，一般都包括經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益三個方面。在小麥-玉米種植流程及結(jié)果中，基層農(nóng)民及合作社更看重最終的經(jīng)濟效益，相對比較忽視種植過程對環(huán)境是否造成不良影響，以及對社會的貢獻；農(nóng)業(yè)科研人員以及環(huán)保相關(guān)部門更為看重種植結(jié)果的生態(tài)效益，關(guān)心是否生產(chǎn)活動有利于環(huán)境保護，包括對土壤條件水資源條件的利好關(guān)系；政府相關(guān)部門更為看重種植活動的社會效益，是否能為其他散戶及合作社提供新型農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的機械率，逐漸提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠化和商品化。所以通過對小麥-玉米全程機械化技術(shù)模式進行綜合效益評價，以期找到一種符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)所要求的高產(chǎn)量、高質(zhì)量、高效作業(yè)、環(huán)境友好、高機具作業(yè)安全系數(shù)等要求的技術(shù)模式。

根據(jù)查閱相關(guān)綜合評價文獻以及學(xué)習(xí)小麥-玉米周年種植模式相關(guān)技術(shù)，通過進行專家、農(nóng)民、合作社調(diào)研和在針對小麥-玉米種植模式的調(diào)研活動中實地獲取的信息和數(shù)據(jù)，確定了本研究的總共四層次的綜合評價體系，第Ⅰ層為目標層、第Ⅱ?qū)訛闇蕜t層，包括經(jīng)濟效益，生態(tài)效益和社會效益三個指標，第Ⅲ層為指標層，共10個指標，第IV層為方案層，如下圖所示。

指標層的10個指標按照與評價的相關(guān)性，分為兩組：

A組（評價與數(shù)據(jù)呈負相關(guān)趨勢，且均為一個完整的小麥-玉米種植周期，單位種植面積內(nèi)）：A1農(nóng)資成本：種子、化肥、農(nóng)藥等成本總和；A2機具成本：農(nóng)機和人工作業(yè)費用總和；A3灌溉用水量：所有灌溉方式消耗的水量總和；A4施肥量：施肥環(huán)節(jié)加上追肥消耗的肥料綜合；A5施藥量：殺蟲劑加上除草劑等農(nóng)藥綜合；A5用工量：每667 m2種植面積雇傭的勞動力數(shù)量。

圖1 綜合效益評價指標體系

B組（評級與數(shù)據(jù)呈正相關(guān)趨勢，且均為一個完整的小麥-玉米種植周期，單位種植面積內(nèi)）：B1農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出：作物產(chǎn)值加農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的產(chǎn)值總和；B1光熱資源利用率：作物總熱能與接受自然光熱能的比值；B3輻射面積：帶動周邊地區(qū)使用本技術(shù)模式的種植面積總和；B4培訓(xùn)人次：開展農(nóng)業(yè)技術(shù)相關(guān)培訓(xùn)或講座，實際接受培訓(xùn)的人次總和。

xi表示數(shù)據(jù)歸一化前的值，xi*表示數(shù)據(jù)歸一化后的值，xmax、xmin分別表示該項目數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。

3.3 構(gòu)建判斷矩陣建立與進行一致性檢驗

判斷矩陣是用來比較本層的各個因素，與上一層某因素的重要性的權(quán)重對比。本次研究采用Saaty的1～9標度方法，如表1所示。

表1 判斷矩陣aij的標度方法

依據(jù)表2所示的平均一致性指標對判斷矩陣進行一致性檢驗。在每一層中，對該層指標進行兩兩配對比較，按照如圖表1所示的標度方法將各指標定量化，構(gòu)建判斷矩陣。利用方根法計算判斷矩陣的最大特征值與特征向量[5]：

1）計算判斷矩陣a 中每一行元素的乘積 Mi：

2）計算Mi的n次方根：

3）得出最大特征值的特征向量：W =(W1,W2,???,Wn) T

4）計算最大特征值：λmax

綜合上述方法，完成判斷矩陣的建立與一致性檢驗。

3.4 指標權(quán)重確定

通過進行大量專家調(diào)研咨詢工作，采用了層次分析法，對初步設(shè)立的綜合評價模式各指標進行兩兩比較后，確定了各個具體指標權(quán)重，且每一層權(quán)重之和為1。

然后對評價模式中每一層指標進行判斷矩陣構(gòu)建工作，再對所構(gòu)建的判斷矩陣進行一致性檢驗，待檢驗結(jié)果通過后，利用yaahp軟件將判斷矩陣轉(zhuǎn)化為各指標權(quán)重，最終獲得各個指標的權(quán)重（如表3所示）。

表3 小麥-玉米周年全程機械化技術(shù)模式綜合效益評價體系權(quán)重表

最后通過指標獲取后進行歸一化處理的評價指標值，再對每一個方案進行，計算，公式為：

其中，Z 為該技術(shù)模式的最終評分；

ai為第i項指標的權(quán)重；

xi*為歸一化后的第i項指標評價值。

通過上述計算，不僅可以得到待評價技術(shù)模式的綜合效益得分，選出綜合效益最高的技術(shù)模式，還可以對分別對準則層與指標層各項進行方案優(yōu)缺點的對比，為今后為各個技術(shù)模式的改進提供理論依據(jù)。

4 存在的局限性

層次分析法（AHP）法通過將各目標分層確定各因素的權(quán)重，計算綜合權(quán)重得分進行綜合評價，減少傳統(tǒng)評價方法中主觀性對評價結(jié)果產(chǎn)生的不良影響，并能清晰準確的地反映各個子目標及因素對主目標的影響權(quán)重，常和模糊綜合評價、熵權(quán)法、生命周期評價一起使用，提高評價的真實性和科學(xué)性。

但在實際應(yīng)用中，由于一致性檢驗并不唯一，存在一個合理性的范圍，導(dǎo)致同樣通過一致性檢驗的判斷矩陣并不相同，進而得到不同的結(jié)果。為使評價結(jié)果最接近于真實情況，需在大量小麥玉米種植專家或基層專業(yè)合作社給出意見后，得到恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，進而構(gòu)建合適的判斷矩陣。

5 結(jié)語

通過分析小麥-玉米周年種植全程機械化技術(shù)模式綜合效益評價體系，能夠得出經(jīng)濟效益相對生態(tài)效益、社會效益更加重要，且優(yōu)勢較為明顯。在對各種技術(shù)模式進行評價時，該評價體系能夠體現(xiàn)客觀、科學(xué)、多層次的特點，分析各種模式下小麥-玉米種植的優(yōu)缺點。

同時，研究成果可以作為基礎(chǔ)，依據(jù)不同區(qū)域特色及氣候土壤條件，進行適當(dāng)修改后，為該區(qū)資源優(yōu)化配置、糧食豐產(chǎn)增效及農(nóng)民增收提供決策參考。