層次分析法在陜北退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因子評價中的應用

張曉,高海清,郭東敏,卜耀軍

(榆林學院,陜西 榆林 719000)

退耕還林(草)即從保護和改善生態(tài)環(huán)境出發(fā),將易造成水土流失的坡耕地和易造成土地沙化的耕地,有計劃、有步驟地停止繼續(xù)耕種,本著宜林則林、宜草則草的原則,因地制宜地造林種草,恢復植被[1],是國家針對一些區(qū)域(特別是西部地區(qū))日益嚴重的生態(tài)環(huán)境問題和水土流失危害的形勢下所采取的一項重大舉措。很顯然,退耕還林可持續(xù)發(fā)展是國家退耕還林還草工程的首要追求目標,對退耕區(qū)可持續(xù)發(fā)展的追求應是評價退耕項目成功與否的重要因素。盡管目前國內外對森林可持續(xù)經營評價的研究比較多,但是系統(tǒng)地應用層次分析法對退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因子評價的研究還不多見,本研究中可持續(xù)發(fā)展影響因素必須定性與定量相結合,并逐步由定性走向定量。按照影響退耕還林持續(xù)性效益因素抽象出可以量化的系統(tǒng)評價指標,其具體任務是建立一套退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系和評價方法,通過系統(tǒng)評價來檢測區(qū)域退耕還林發(fā)展水平,衡量退耕還林可持續(xù)發(fā)展的能力,為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供輔助決策服務。

退耕還林可持續(xù)發(fā)展支撐體系的指標評價是對陜北經濟、生態(tài)、人口、政策和管理系統(tǒng)發(fā)展狀況進行綜合評價與研究的依據和標準,4者既相對獨立又相互作用,只有各支撐因子協(xié)調發(fā)展時,其發(fā)展才是可持續(xù)的。本文根據退耕還林持續(xù)性效益的主要影響因子,在設定多層次指標體系的基礎上,采用AHP法對退耕還林生態(tài)、經濟、人口、社會可持續(xù)性進行評價,以確定影響退耕還林可持續(xù)性效益的主要因素,構建新時期退耕還林還草工程可持續(xù)發(fā)展的支撐體系,為促進陜北地區(qū)的社會、經濟和生態(tài)效益的協(xié)調增長及生態(tài)環(huán)境建設提供科學、可靠的決策依據。

1 層次分析法在陜北退耕還林(草)可持續(xù)發(fā)展影響因子評價中的應用

1.1 評價指標選取的依據

層次分析法(analytic hierarchy process),簡稱AHP,是由美國運籌學家、匹茲堡大學教授 T.L.Saaty于20世紀70年代提出的一種對較為模糊或較為復雜的決策問題使用定性與定量分析相結合的手段做出決策的方法。它是將與評價決策有關的元素分解成目標、準則、指標等層次,在此基礎之上進行定性和定量分析的評價決策的權重分析方法[2-4]。AHP法的基本原理就是把要研究的復雜問題看作一個大系統(tǒng),通過對系統(tǒng)的多個因素的分析,劃分出各因素相互聯(lián)系的有序層次;再請專家對每一層次的各因素進行客觀的判斷后,給出相對重要性的定量表示,建立數學模型,計算出每一層次全部因素的相對重要性的權數并加以排序;最后根據排序結果進行規(guī)劃決策和選擇解決問題的措施[5-6]。

在研究影響陜北退耕還林(草)可持續(xù)發(fā)展因子評價時,建立科學合理的評價指標體系關系到評價結果的精確性。陜北退耕還林的發(fā)展約有10 a時間,想要依靠前人在本系統(tǒng)上的研究成果來進行評價研究,顯然遠遠不夠。退耕還林(草)的可持續(xù)發(fā)展的實質就是退耕還林的可持續(xù)經營,所有應借鑒森林可持續(xù)經營評價的有關指標和標準來選擇退耕還林(草)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的評價指標[7]。

通過搜集國內外生態(tài)林業(yè)工程效益及可持續(xù)發(fā)展研究方面的文獻,認真分析蒙特利爾行動綱要,國際熱帶木材組織等的標準和指標,國內“長江中上游防護林體系生態(tài)經濟效益評價技術研究”,“黃土高原水土保持森林體系綜合效益研究”,水源涵養(yǎng)林可持續(xù)經營評價指標體系以及退耕還林效益相關研究論文等文獻,結合退耕還林系統(tǒng)的環(huán)境背景特征及我國退耕還林建設的目的和區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況,盡可能多地搜集評價指標,構建可持續(xù)性評價指標體系,提出評價指標體系應由總體層、系統(tǒng)層和要素層3個等級[8]。本研究建立了生態(tài)指標、經濟指標、人口和政策管理指標等作為一級指標,20多項因子作為評估因子的評價指標體系,最終得到退耕還林(草)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展評價的一般指標體系,找出了主要限制因素,并構建支撐體系。

1.2 指標的分類和確定

依據退耕還林(草)工程的目標,結合陜北的實際情況,建立影響陜北退耕還林可持續(xù)性發(fā)展因子評價指標體系。指標體系是對退耕還林可持續(xù)發(fā)展狀況進行綜合評價與研究的依據和標準,必須綜合反映環(huán)境、經濟、人口、政策、管理等系統(tǒng)復雜內容。因此,指標體系應包括生態(tài)系統(tǒng)指標、經濟系統(tǒng)指標、人口系統(tǒng)指標和政策管理系統(tǒng)指標。經過綜合運用理論分析、頻度統(tǒng)計、調查篩選合適的指標,再結合專家咨詢方法及實地調查篩選確定指標。評價指標體系包括生態(tài)、經濟、人口、政策管理 4個方面的要素層指標[9]。

(1)經濟指標。該指標主要包含改變原有的生產方式,建立新的經濟結構,探索新的提高收入途徑的后續(xù)產業(yè)產業(yè)結構、勞動力結構等因子,主要包括農民人均純收入、人均糧食產量、產業(yè)結構指標、恩格爾指數、經濟成分多元化指數。

(2)生態(tài)指標。該指標主要包含用來反映陜北的氣候條件、水分、溫度等自然條件環(huán)境狀況的生態(tài)系統(tǒng)完好度、林種結構指數、森林覆蓋率、土壤侵蝕模數、林種結構指數、退耕指數。

(3)人口指標。這類指標主要是概括區(qū)域農業(yè)人口的數量、結構、質量及其在有限的自然和社會資源條件下對生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的支撐和壓力水平,主要包括人口密度、第一、二、三產業(yè)從業(yè)人數占總人口比例、人均林地指數、人均耕地指數、外出勞務人員占農村人口比重。

(4)政策管理指標。該指標屬定性指標,主要包含退耕還林(草)管理條例的執(zhí)行程度、公眾參與退耕還林管理的程度、退耕還林工程管理模式的效益、生態(tài)效益補償制度的落實程度。

1.3 指標體系的構成

根據生產實踐和綜合國內外最新研究成果[10-11],建立退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系,指標體系分為3層:目標層(A)、準則層(B)和指標層(C)。

第1層是目標層(A),指退耕還林可持續(xù)發(fā)展水平;第2層是準則層(B),包括經濟指標、生態(tài)指標、人口指標、政策與管理模式指標;第3層是指標層(C)。為選取有效的評價指標,本文根據特爾菲法,對眾多因子進行分析,篩選出20個參評因子構成可持續(xù)發(fā)展影響因素綜合評價的指標體系(表1)。

表1 影響陜北退耕還林(草)可持續(xù)發(fā)展因素評價指標體系層次結構

1.4 構造判斷矩陣及指標權重的確定

任何體系分析都以一定的信息為基礎,AHP法的信息分析基礎主要是人們對每一層次各因素的相對重要性給出判斷,這些判斷用數值表示出來,寫成矩陣形式就是判斷矩陣。構造判斷矩陣是AHP法的關鍵一步(見表2)。

表2 判斷矩陣

假設A層中因素 Ak與下一層次中因素B1,B2,…,Bn有聯(lián)系,其總權重為akj,因素B1相對于 Ak單權重為b1,首先通過專家評議,確定出Bi,相對于Bj的相對重要性的比值bij,其具體確定方法是:對評價指標體系中的每一層次各因素的相對重要性用數值形式給出判斷,并寫成矩陣的形式(表3)

1.5 判斷矩陣的一致性檢驗

1.5.1 層次單排序及一致性檢驗 層次單排序是根據判斷矩陣計算對于上一層次某元素而言,本層次與之有聯(lián)系的元素重要次序的權值是本層次中所有元素對于上一層次而言進行重要性排序的基礎,是指計算判斷矩陣的最大特征根和相應的特征向量。

表3 判斷矩陣標度及其含義

表4 隨機一致性指標(部分 RI值)

當n≥3時,把CI與 RI之比定義為一致性比率,由于1,2階正互反矩陣總是一致矩陣,故RI=0,此時定義CR=0;當CR＜0.10時,即認為判斷矩陣具有滿意的一致性,否則,則需調整判斷矩陣直到具有滿意的一致性為止。從表2—4可知,矩陣A—B的排序有滿意的一致性,排序結果是可靠的。

1.5.2 層次總排序及一致性檢驗 層次總排序就是計算C層對A層的相對重要性排序,實際上是層次單排序的加權組合,另外也需要檢查整個階梯層次模型的判斷一致性。通過層次總排序計算出每1個評價指標相對于總目標層的權重值,由各層的權重系數,逐級相乘可求得指標對目標層的權重(表5)。

2 陜北地區(qū)退耕還林(草)可持續(xù)發(fā)展影響因素評價結果與分析

在項目調研數據,2009年政府工作報告,榆林市、延安市統(tǒng)計資料基礎上,咨詢退耕還林專家以及專業(yè)意見綜合權衡后得出的打分。

在(表2—3)的判斷矩陣中,進行具體指標之間的兩兩比較。其中,定性指標通過專家打分法進行:邀請榆林市政府、延安市政府、西北農林科技大學林業(yè)生態(tài)學界生產、管理、科研等不同領域14名專家,對每個判斷矩陣中各元素的重要性進行兩兩比較,根據專家評分的統(tǒng)計結果,整理得到退耕還林可持續(xù)發(fā)展的20個評價因子的A-B,B1-C1i,B2-C2i,B3-C3i,B4-C4i判斷矩陣,求出每一評價單元的各指標權重(表5)。一致性指標為:

可見,層次排序的結果具有足夠的一致性。

2.1 層次總排序結果與分析

由表5層次總排序可知,構成影響退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系的20個因素中,權重排序前7名的依次為:生態(tài)系統(tǒng)完好度指標、退耕指數、土壤侵蝕模數、農民人均純收入、林分結構指數、林種結構指數、產業(yè)結構指標。可見,陜北退耕還林可持續(xù)發(fā)展的影響因素主要集中于生態(tài)指標方面,其次是經濟指標、人口指標、政策與管理指標。生態(tài)、經濟、人口、政策與管理層的權重分別為:0.475,0.298,0.137,0.009,這意味著影響退耕還林可持續(xù)發(fā)展綜合效益因子中,生態(tài)效益影響因素所占的比重最大,接近了50%;其次為經濟發(fā)展指標接近30%,說明生態(tài)因素是退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素中的重中之重;其次為經濟因素。這與陜北實施退耕還林工程的現實正好符合,說明分析結果與陜北實際情況基本一致,證明該模型評價體系是正確的和可信的。

2.2 層次單排序結果與分析

由表5層次單排序可知,構成退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系的20個因素中,權重排序前4位的有:農民人均純收入、產業(yè)結構指標、生態(tài)系統(tǒng)完好度指標、人口密度。說明分析結果與陜北實際情況基本一致。

表5 陜北地區(qū)退耕還林可續(xù)發(fā)展影響因素評價指標權重值

3 結論

(1)從層次總排序結果可知,構成影響退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系的 20個因素中,權重排序前7名的依次為:生態(tài)系統(tǒng)完好度指標、退耕指數、土壤侵蝕模數、農民人均純收入、林分結構指數、林種結構指數、產業(yè)結構指標。因此,陜北退耕還林可持續(xù)發(fā)展的影響因素主要集中于生態(tài)指標方面,其次是經濟指標、人口指標、政策與管理指標。這與陜北實施退耕還林工程的現實正好符合,說明分析結果與陜北實際情況基本一致,證明該模型評價體系是正確的、可信的。

(2)從層次單排序結果可知,構成退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標體系的20個因素中,權重排序前4位的有:農民人均純收入、產業(yè)結構指標、生態(tài)系統(tǒng)完好度指標、人口密度。說明分析結果與陜北實際情況基本一致。從而,可構建一個包括技術、經濟、人口、政策與管理模式創(chuàng)新在內的“四輪驅動”的支撐體系模型,為當前退耕還林(草)工程的順利、合理的推進和可持續(xù)發(fā)展提供重要的決策參考信息。

(3)層次分析法突出的優(yōu)點是可以盡量減少主觀因素的影響,將復雜問題的各個因素通過劃分相互聯(lián)系的有序層次使之條理化,較客觀地判斷給予每一層次各評價因素相對重要性的定量表示。同時判斷矩陣偏離客觀實際的程度由隨機一致性比率顯示,判斷矩陣認為不滿意,則可調整到直至取得具有滿意的一致性為止。層次分析法對陜北黃土高原地區(qū)退耕還林可持續(xù)發(fā)展影響因素評價指標權重的確定結果基本符合陜北的實際,可以為解決陜北地區(qū)退耕還林(草)可持續(xù)發(fā)展影響因素評價中分配各個評價因子的權重提供行之有效的技術方法,同時為構建退耕還林可持續(xù)發(fā)展支撐體系提供一種有效的判斷依據。

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