基于模糊綜合評判法的名山縣農田生態系統環境安全評價

楊 崢徐 航張 靖楊 洋

（四川農業大學水利水電學院，四川 雅安625014）

農田生態系統是人類活動干預最強烈的生態系統，而農田生態系統環境評價是農田生態系統環境保護的一個十分重要的技術保障手段，能夠為農田生態系統環境管理與決策，提供科學理論依據[1-2]。本研究利用一系列監測實驗儀器與方法在雅安名山縣周邊建立農田生態系統環境監測站，監測水文指標、水化指標、生物結構指標[2]建立數據庫，應用模糊綜合評判等模型對農田生態環境安全情況進行詳細分析和評價[3-4]。

1 材料與方法

1.1 研究區域

研究區域位于四川省雅安市名山縣，是四川盆地西南邊緣(102°58′~103°23′E29°58′~30°16′N)，海拔 548~1456m，屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫15.4℃，年均降雨量在1200~1700mm。

1.2 研究方法與數據來源

本研究采用的方法主要有模糊綜合評價法[4]、層次分析法[5]和ArcGIS空間分析技術[6]，采用MATLAB、SPSS軟件對測試點的數據進行相應分析。

2 農田生態系統環境安全評價模型建立

2.1 層次分析法確定評價指標權重

1）將“名山縣農田生態環境安全”設為目標層，水文指標、水化指標、生物結構指標建立為準則層，土壤含水率、大氣質量、土壤退化度、水體質量、土壤肥力、農藥殘留量、重金屬含量、植物多樣性、無脊椎動物9個影響因素設為準則層[7]。2）按Saaty等建議[7]，引用數字1-9及其倒數作為標度，對重要性進行程度賦值。3）進行一致性的檢驗,一致性比例為C.R，當C.R＜0.1時認為判斷矩陣一致性接受，否則不能接受，應對其作適當的修改，且其值越小，一致性越好。根據MATLAB編程計算出 C.R=0.0186＜0.1，符合一致性較好的條件，并且得各因素權重W=[0.095,0.057,0.1519,0.133,0.1519,0.095,0.01709,0.0693,0.076]。

2.2 模糊綜合評判確定安全等級

農田生態系統環境安全模糊綜合評判模型的建立步驟如下：

1）確定模糊評判因素集，設模糊評判因素集為U，則U={土壤含水率+大氣質量+土壤退化度+水體質量+土壤肥力+農藥殘留量+重金屬含量+植物多樣性+無脊椎動物}， 字母表示為 U={u1+u2···+u9}；2）確定因素集的權重向量，評判因素集的權重向量W，由2.1得知；3）確定每個因素的評語集，對各因素集中的每個元素按風險度劃分成5個等級，安全、良好、敏感、風險、惡劣。則評語集為V={安全、良好、敏感、風險、惡劣}；4）獲得各個地區模糊矩陣，列出監測點模糊矩陣數據，同理可得其它模糊關系矩陣Ri（i=1,2…20）。5）經過MATLAB編程計算，獲得歸一化后的20個監測地點的農田生態系統環境安全模糊評判集Yi=W.Ri，利用等級賦值法解模糊[7]，即為對該的等級加權求平均值。等級賦值如下：環境安全賦值5、良好賦值4、敏感賦值3、風險賦值2、惡劣賦值1，值賦值矩陣為A=(5,4,3,2,1)。經過計算雅安名山縣各地區的農田生態系統環境安全等級值為Si=YiAT，得知等級值Si越大則該地區農田生態系統環境越安全，反之則越差。

2.3 農田生態系統環境安全風險

規定風險度為Mi，按式Mi=5-Si（i=1,2…20）得到各個地區的農田生態環境的風險度值，農田生態環境越好則風險度越小。根據研究地區用GPS定位儀測定的地理坐標，可在ArcGIS9.0上生成農田生態系統風險分布圖，以例為據，從而判定總體安全風險完成度，根據ArcGIS9.0所得分析結果，農田生態環境系統安全風險度達到風險級需要預警的耕地面積占總耕地面積的16.55%，風險度為敏感級或敏感級以下的面積占總耕地面的83.45%。得出結論為，名山縣農田生態系統環境總體較好，人類活動干預不明顯，但是局部地區農田生態系統環境較差。

3 結語

應用模糊綜合評判對農田生態系統環境安全進行評價，克服了農田生態系統環境安全影響因素中的水化指標、水文指標和生物結構指標相互之間復雜的影響和安全風險評級具有模糊性概念的問題。

利用MATLAB、SPSS和ArcGIS等軟件強大的數據處理分析能力，對監測到的數據進行多角度處理分析，可較為立體、直觀地反映各地區農田生態系統環境風險狀況，為深入研究農田生態系統環境預警、應急技術的研究提供了參考依據。

［1］傅伯杰,劉世梁,馬克明.生態系統綜合評價的內容與方法[J].生態學報,2001,21(11):1885-1892.

［2］楊曾平,張楊珠.農田生態系統健康評價指標研究進展[J].作物研究，2007,21(2):137-139.

［3］溫冰,康利滎,李建熹.沈陽縣區生態環境質量評價方法研究[C]//2013中國環境科學學會學術年會論文集（第9卷），2013:3046-3050.

［4］方麗婷,張俊平,胡月明.基于模糊綜合評判法的封開縣土地生態安全評價[J].廣東農業科學,2009,10:179.

［5］付愛紅,陳亞寧.基于層次分析法的塔里木河流域生態系統健康評價[J].資源科學，2009,31(9):11-15.

［6］田帥,劉國東,倪福全.BP與GIS耦合的地下水水質綜合分析評價[J].水電能源科學,2012,30(2):38-42.

［7］姜啟源.數學模型[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.