劉全鳳，金會(huì)賞，孫 一，武 婷，岳 雷，孫月麗，張立樹

（1.滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北 滄州 061001；2.滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 滄州 061001）

模糊綜合評價(jià)法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鲆粋€(gè)總體的評價(jià)，該方法能較好地解決模糊的、難以量化的問題［1，2］，具有客觀性、準(zhǔn)確性，而且包容信息量大，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種簡便、清晰、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，被廣泛應(yīng)用［3，4］。石曉翠等［5］和俞丹萍等［6］分別利用模糊數(shù)學(xué)對土壤重金屬污染和溫室黃瓜種植最優(yōu)化施肥模式進(jìn)行了有效的評價(jià)。

金絲小棗（Ziziphus jujuba）具有悠久的栽培歷史，因其香甜的味道和較高的營養(yǎng)價(jià)值而暢銷于國內(nèi)外［7，8］。滄州市土地以潮土為主，部分土壤鹽漬化，在多鹽的環(huán)境中，金絲小棗能夠增強(qiáng)碳水化合物、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的合成能力，滄州市特有的地質(zhì)背景、土壤條件成就了金絲小棗特有、極佳的品質(zhì)特征［9，10］。氮素為植物生長所必需的大量元素之一，是金絲小棗產(chǎn)量和品質(zhì)的保障［11］，但氮肥的濫用現(xiàn)象嚴(yán)重，提高了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致生態(tài)效益的下降［12，13］。微生物菌劑具有環(huán)境友好、無污染等優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中具有不可替代的作用，它可以明顯改善土壤營養(yǎng)與環(huán)境狀況，有利于提高肥料的利用效率［14，15］。

本研究采用模糊綜合評價(jià)法對滄州市潮土區(qū)金絲小棗棗園施入微生物菌劑減量施氮的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益進(jìn)行量化評價(jià)，根據(jù)綜合評價(jià)值，選擇適合該地區(qū)的微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的最佳配比，提高氮肥的利用效率，旨在為該地區(qū)金絲小棗的生產(chǎn)建立生態(tài)環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計(jì)

于2019年在河北省滄州市滄縣杜生鎮(zhèn)陳會(huì)頭村金絲小棗棗園開展田間試驗(yàn)，土壤類型主要為潮土，其理化性質(zhì)：pH 7.98，含鹽量0.286%，有機(jī)質(zhì)12.56 g/kg，全氮1.22 g/kg，堿解氮75.43 mg/kg，速效磷27.54 mg/kg，速效鉀123.81 mg/kg。

供試微生物菌劑為滄州旺發(fā)生物技術(shù)研究所有限公司提供，主要含有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌、光合細(xì)菌、酵母菌、放線菌等多種有益微生物。有效活菌總數(shù)≥100億個(gè)/g。性狀為粉劑。施用時(shí)，按比例與肥料混合均勻后施用。

試驗(yàn)區(qū)棗樹為20年老樹，長勢健壯的金絲小棗棗園，株距為3 m×4 m，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理，每個(gè)處理10株，3次重復(fù)。對照（CK），100%無機(jī)氮肥（N 600 kg/hm2）；處理1（N1M），90%無機(jī)氮肥（N 540 kg/hm2）+微生物菌劑（60 kg/hm2）；處理2（N2M），80%無機(jī)氮肥（N 480 kg/hm2）+微生物菌劑（60kg/hm2）；處理3（N3M），70%無機(jī)氮肥（N 420kg/hm2+微生物菌劑（60 kg/hm2）；處理4（N4M），60%無機(jī)氮肥（N 360 kg/hm2）+微生物菌劑（60 kg/hm2）。

無機(jī)肥N、P、K分別由尿素（N 46%）、重過磷酸鈣（P2O548%）、硫酸鉀（K2O 50%）提供，重過磷酸鈣和硫酸鉀用量分別為350 kg/hm2和450 kg/hm2。分別在4月3日（萌芽前）、5月28日（初花期）、7月5日（幼果膨大期）采用放射狀溝施。

1.2 綜合評價(jià)計(jì)算方法

1.2.1 建立評價(jià)因子權(quán)重 利用變異系數(shù)法建立評價(jià)因子權(quán)重［4］。計(jì)算各指標(biāo)的變異公式如下。

1.2.2 建立綜合評價(jià)指標(biāo)隸屬度函數(shù)R采用線性插值法建立綜合評價(jià)指標(biāo)隸屬度函數(shù)R［16］。指標(biāo)值越高效益越好的指標(biāo)計(jì)算公式如下。

1.2.3 綜合評價(jià)合成運(yùn)算 綜合評價(jià)合成運(yùn)算選擇M（·，+）模型進(jìn)行運(yùn)算［17］。運(yùn)算公式如下。

2 結(jié)果與分析

2.1 對金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施評價(jià)指標(biāo)體系的建立

金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施評價(jià)指標(biāo)體系建立的目的是要提供一個(gè)科學(xué)的、可供操作的評價(jià)系統(tǒng)，以便能對金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的效益進(jìn)行有效的多層次多因素綜合評價(jià)。對其評價(jià)的目的是建立生態(tài)環(huán)境友好型的生產(chǎn)模式，擯棄導(dǎo)致環(huán)境污染和生態(tài)退化的高耗低效的生產(chǎn)方式，達(dá)到生態(tài)合理性、經(jīng)濟(jì)可行性和社會(huì)可接受性［18］。因此，將評價(jià)指標(biāo)劃分為生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益3類評價(jià)指標(biāo)。

在構(gòu)建指標(biāo)時(shí)，由于金絲小棗的表觀大小、營養(yǎng)品質(zhì)、風(fēng)味特色直接影響人們對其接受的程度，在考慮金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的社會(huì)效益時(shí)，通過評價(jià)金絲小棗的單果重、維生素C含量、可溶性總糖含量來定量表征；經(jīng)濟(jì)效益方面主要考慮金絲小棗的產(chǎn)量和肥料的投入，計(jì)算出金絲小棗生產(chǎn)的收益；生態(tài)環(huán)境效益方面主要考慮土壤-小棗-肥料系統(tǒng)中土壤氮素相關(guān)的敏感指標(biāo)，即土壤脲酶活性和土壤堿解氮，以及影響種植環(huán)境中小棗的漿爛率和裂果率。

根據(jù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系確定評價(jià)的因素集如下。

U=｛U1，U2，U3｝=｛社會(huì)效益，經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)環(huán)境效益｝

U1=｛u11，u12，u13，u14｝=｛單果重，維生素C含量，可溶性總糖含量｝

U2=｛u21｝=｛收益｝

U3=｛u31，u32，u33，u34｝=｛土壤脲酶活性，土壤堿解氮，漿爛率，裂果率｝

2.2 以社會(huì)效益為單一目標(biāo)的微生物菌劑與無機(jī)氮肥配比評價(jià)

金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施社會(huì)效益的各指標(biāo)見表1。根據(jù)式（1）、式（2），計(jì)算得θ1（單果重）=0.146 4，θ2（維生素C含量）=0.057 5，θ3（可溶性總糖含量）=0.058 9，3項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分別為ω1=0.557 1，ω2=0.218 8，ω3=0.224 1，可以看出單果重的指標(biāo)所占權(quán)重較大。

表1 社會(huì)效益指標(biāo)

在采用線性插值法建立綜合評價(jià)指標(biāo)隸屬度函數(shù)時(shí)，選擇了指標(biāo)值越高效益越好的指標(biāo)計(jì)算公式，根據(jù)式（3），求得隸屬度矩陣。

將社會(huì)效益指標(biāo)權(quán)重向量A和不同氮肥用量處理的隸屬矩陣R進(jìn)行模糊復(fù)合運(yùn)算，根據(jù)式（5），得出其評價(jià)結(jié)果如下。

由模糊數(shù)學(xué)評價(jià)結(jié)果可以看出，金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施，社會(huì)效益較高的是N2M（80%無機(jī)氮肥+微生物菌劑），其評價(jià)值達(dá)0.96，而社會(huì)效益最低的是對照，評價(jià)值為0.20，說明通過施用微生物菌劑，不僅無機(jī)氮肥可以減量20%，且金絲小棗的品質(zhì)也能表現(xiàn)較好。

2.3 以經(jīng)濟(jì)效益為單一目標(biāo)的微生物菌劑與無機(jī)氮肥配比評價(jià)

本研究考慮經(jīng)濟(jì)效益的2個(gè)變量，一個(gè)為金絲小棗的產(chǎn)值，另一個(gè)為肥料和菌劑的消耗量，其收益見表2。因只考慮了金絲小棗的收益，所以其評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為ω=1。

表2 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

根據(jù)式（3）、式（4）求得隸屬度矩陣如下。

模糊綜合評價(jià)的結(jié)果如下。

由模糊數(shù)學(xué)評價(jià)結(jié)果可以看出，對金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的經(jīng)濟(jì)效益最高的是N2M（80%無機(jī)氮肥+微生物菌劑），5個(gè)不同處理的經(jīng)濟(jì)效益高低順序?yàn)?0%無機(jī)氮肥+微生物菌劑（N2M）>90%無機(jī)氮肥+微生物菌劑（N1M）>對照（CK）>70%無機(jī)氮肥+微生物菌劑（N3M）>60%無機(jī)氮肥+微生物菌劑（N4M）。由此看出，通過施用微生物菌劑，不僅無機(jī)氮肥可以減量20%，經(jīng)濟(jì)效益收益還可以明顯增加。

2.4 以生態(tài)環(huán)境效益為單一目標(biāo)的微生物菌劑與無機(jī)氮肥配比評價(jià)

金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施生態(tài)環(huán)境效益的各指標(biāo)值如表3所示。根據(jù)式（1）、式（2），計(jì)算得θ1（土壤脲酶活性）=0.259 3，θ2（土壤堿解氮）=0.185 6，θ3（漿爛率）=0.323 3，θ4（裂果率）=0.244 4，4項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分別為ω1=0.256 0，ω2=0.183 3，ω3=0.319 3，ω4=0.241 4，可以看出各指標(biāo)中漿爛率所占權(quán)重較大。

表3 生態(tài)效益環(huán)境指標(biāo)

根據(jù)式（3）、式（4）求得隸屬度矩陣。

將社會(huì)效益指標(biāo)權(quán)重向量A和微生物菌劑與無機(jī)氮肥不同配施處理的隸屬矩陣R進(jìn)行模糊復(fù)合運(yùn)算，根據(jù)式（5），可得其評價(jià)結(jié)果。

由模糊數(shù)學(xué)評價(jià)結(jié)果可以看出，金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施生態(tài)環(huán)境效益較高的是N2M（80%無機(jī)氮肥+微生物菌劑），評價(jià)值達(dá)1，而社會(huì)效益最低的是對照（CK），評價(jià)值為0，說明通過施用微生物菌劑，不僅無機(jī)氮肥可以減量20%，而且也能達(dá)到較佳的生態(tài)環(huán)境效益。

2.5 以3種效益為綜合目標(biāo)的金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施評價(jià)

借鑒俞丹萍等［6］在評價(jià)溫室黃瓜種植中的最優(yōu)化施肥模式，利用專家打分法得出3項(xiàng)效益指標(biāo)的權(quán)重，分別為ω1（社會(huì)效益）=0.279，ω2（經(jīng)濟(jì)效益）=0.326，ω3（生態(tài)環(huán)境效益）=0.395。

根據(jù)B1、B2、B3，得到隸屬度矩陣R。

運(yùn)用式（5）計(jì)算得其評價(jià)結(jié)果。

由此可得，金絲小棗種植中微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施，綜合效益最高的是N2M（80%無機(jī)氮肥+微生物菌劑），評價(jià)值為0.989 6，對照的綜合評價(jià)值最低，僅為0.061 4。

3 小結(jié)與討論

本研究對金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的效益進(jìn)行多層次多因素綜合評價(jià)，借助模糊數(shù)學(xué)理論，構(gòu)建了金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益3項(xiàng)主體指標(biāo)，8項(xiàng)分指標(biāo)的隸屬函數(shù)，主要通過變異系數(shù)法確定了各項(xiàng)分指標(biāo)的權(quán)重，通過比較綜合評價(jià)值的大小來篩選微生物菌劑與無機(jī)氮肥的最佳配比。

N2M（80%無機(jī)氮肥+微生物菌劑）處理的各效益值無論社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益以及綜合效益均較高，說明通過施用微生物菌劑，不僅無機(jī)氮肥可以減量20%，效益方面也達(dá)到了理想狀態(tài)，80%無機(jī)氮肥和微生物菌劑是最佳的配比，這與張旺林等［11］通過對各指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析的結(jié)果一致，符鮮等［13］通過研究鹽漬化土壤中氮和微生物量的關(guān)系表明，土壤微生物的數(shù)量隨著施氮水平的提高呈先增加后降低的趨勢，這也說明了無機(jī)氮肥和微生物菌劑最佳配比的重要性。陳桂華等［19］研究表明名、優(yōu)、特農(nóng)產(chǎn)品是在特定生態(tài)環(huán)境中各個(gè)因子綜合作用下形成。金絲小棗因抗旱、耐澇、耐鹽堿而得名，是旱澇保收的“鐵桿莊稼”，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)味好、富營養(yǎng)、無污染、有競爭力的產(chǎn)品是今后努力的方向。

在本次評價(jià)中所選的評價(jià)指標(biāo)體系可以一定程度上評價(jià)金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的綜合效益，基于模糊評價(jià)法的特點(diǎn)，評價(jià)體系還可以不斷完善，如社會(huì)效益指標(biāo)可以根據(jù)人們對產(chǎn)品的不斷需要，增加顏色、糖酸比、可滴定酸等。應(yīng)用模糊綜合評價(jià)法來評價(jià)金絲小棗微生物菌劑與無機(jī)氮肥配施的綜合效益，既可兼顧環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，又可考慮到經(jīng)濟(jì)收入，可較好地指導(dǎo)肥料的科學(xué)有效利用。