遼寧中北部地區(qū)秸稈還田生態(tài)效益模糊評價

趙丹 高翔 楊萍

摘要：選擇遼寧中北部地區(qū)的蔡牛鎮(zhèn)為研究區(qū)域，在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇水、肥、氣、土四個主要因子作為生態(tài)效益評價指標(biāo)，運(yùn)用模糊評價法和層次分析法核算應(yīng)用秸稈還田技術(shù)的生態(tài)效益。結(jié)果表明：遼寧中北部地區(qū)實(shí)施秸稈還田技術(shù)后，綜合生態(tài)效益顯著提升。

關(guān)鍵詞：生態(tài)效益;模糊評價法;層次分析法;秸稈還田

中圖分類號：S-9 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2020）06-0008-04

近年來，遼寧省中部和北部地區(qū)的玉米種植面積約為80.2萬hm2，秸稈年產(chǎn)量約3 400萬t，除2 312萬t被有效利用外，近1 000萬t的秸稈被當(dāng)作燃料或露天焚燒，對生態(tài)環(huán)境造成諸多不良影響。秸稈還田技術(shù)不僅能有效利用玉米秸稈，還能改善生態(tài)環(huán)境。為此，選擇位于遼寧中北部的鐵嶺市蔡牛鎮(zhèn)作為研究區(qū)域，在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇水、肥、氣、土作為生態(tài)效益評價主要因子，應(yīng)用模糊評價法與層次分析法核算應(yīng)用秸稈還田技術(shù)的生態(tài)效益。建立多因素對生態(tài)環(huán)境影響的評價指標(biāo)體系，對二氧化碳、有機(jī)質(zhì)、肥料、含水量等進(jìn)行定量，解決生態(tài)效益難以定量化的難題，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 評價算法概述

1.1 AHP層次分析法及其基本步驟

構(gòu)建指標(biāo)層次遞階模型，對指標(biāo)兩兩比較后的判斷矩陣A=（aij）n*n進(jìn)行層次單排序和總排序。層次排序是確定因素的重要程度，用于計(jì)算判斷矩陣的特征向量Z和最大特征值λmax，包括層次單排序和層次總排序。對二級指標(biāo)進(jìn)行單排序時，先構(gòu)建其對一級指標(biāo)的判斷矩陣B，計(jì)算其特征向量Z和最大特征值λmax。計(jì)算前先對矩陣B按列進(jìn)行歸一化處理，得到矩陣N：

最后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)和權(quán)重系數(shù)確定。

1.2 模糊分析法及其基本步驟

模糊分析法的基本步驟為：

1） 確定評價對象的因素論域。設(shè)M個評價指標(biāo)，其數(shù)量由具體的指標(biāo)體系所決定。

2） 確定評語等級論域。設(shè)U=（U1，U2…Un），每一個等級對應(yīng)一個模糊子集，即等級集合。Un表示第m個評價結(jié)果，U表示評語等級集合。

3） 建立模糊關(guān)系矩陣。在構(gòu)造等級模糊子集后，逐個對被評事物的每個因素（i=1，2…m，j=1，2…n）進(jìn)行量化，得模糊關(guān)系矩陣Rij：

6） 依據(jù)模糊綜合評價結(jié)果計(jì)算綜合評價分?jǐn)?shù)。

2 綜合生態(tài)效益評價體系的構(gòu)建

2.1 模糊評價因子權(quán)重的計(jì)算

1） 設(shè)評價生態(tài)效益的四個模糊評價指標(biāo)因素集P=（p1，p2，p3，p4）。其中：p1為二氧化碳效益，p2為保肥效益，p3為固土效益，p4為蓄水效益。

2） 判斷矩陣D的確定。將4個指標(biāo)相對于生態(tài)效益的重要程度兩兩比較得出矩陣D。求出與D特征值對應(yīng)的特征向量，并將其歸一化處理得指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)（表1）。

2.4 ? 生態(tài)效益的評價與分析

評價結(jié)果矩陣為B=A·R=[0.132 2 0.345 2 0.359 3 0.362 2]。其中，矩陣A為二氧化碳、水、肥、有機(jī)質(zhì)4種評價因子的權(quán)重，B表示被評價對象的健康狀態(tài)在評語集V上的隸屬度。

該地區(qū)經(jīng)過應(yīng)用秸稈還田技術(shù)后的生態(tài)效益指數(shù)EBI=BG=9.63（G為評語分值），該值介于11.25與7.25之間。從兩方面解釋評價結(jié)果矩陣B。首先，bj表示生態(tài)效益對語Vi的隸屬度，根據(jù)最大隸屬度原則，用最大隸屬度bj對應(yīng)的評語Vi代表評價生態(tài)效益狀況;其次，用評語分值所對應(yīng)的生態(tài)效益評價結(jié)果。

現(xiàn)采取方法2定義物理量EBI表示生態(tài)效益情況。經(jīng)過計(jì)算得EBI分值為9.63，介于11.25與7.25之間，生態(tài)效益隸屬于V2與V3之間。這說明實(shí)施條帶深旋秸稈還田技術(shù)對試驗(yàn)區(qū)的生態(tài)效益有益。

3 結(jié)論

對遼寧中北部鐵嶺市蔡牛鎮(zhèn)進(jìn)行秸稈還田生態(tài)效益評價，分析技術(shù)實(shí)施后在生態(tài)效益方面的變化。從二氧化碳效益、固土效益、保肥效益、含蓄水源效益4個層面構(gòu)建評價體系，指標(biāo)因子分別為二氧化碳、含水量、肥料、有機(jī)質(zhì)。計(jì)算結(jié)果表明，遼寧中北部地區(qū)對秸稈進(jìn)行清壟歸帶、條帶深旋還田、條帶鎮(zhèn)壓再利用后，與未進(jìn)行秸稈還田的地區(qū)對比，水土保持、固碳制氧等方面的綜合生態(tài)效益具有顯著提升。

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