兩種方法在山區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用比較

摘 要：以貴州省赤水市山區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)為例，選取了海拔、灌溉能力、剖面構(gòu)型、耕層厚度、土體厚度、耕層質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、耕地坡度級(jí)、地形部位共11個(gè)評(píng)價(jià)因子構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用結(jié)合特爾斐法的層次分析法和主成分分析法對(duì)赤水市耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用相關(guān)分析法對(duì)兩種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，在山區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)中，對(duì)于同一評(píng)價(jià)單元，采用層次分析法得出的分值與按照主成分分析法得出的分值存在很強(qiáng)的相關(guān)性，但也表現(xiàn)出一定的差異性。

關(guān)鍵詞：耕地；地力評(píng)價(jià)；主成分分析（PCA）； 層次分析法（AHP）；相關(guān)分析

中圖分類號(hào)：S158 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）11-0091-04

中國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，糧食問題一直是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問題，保障糧食安全始終是我國(guó)建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要目標(biāo)[1]。而糧食產(chǎn)量與耕地的質(zhì)量、利用效率有直接關(guān)系，所以國(guó)家十分重視耕地的保護(hù)和評(píng)價(jià)工作。目前我國(guó)有兩個(gè)全國(guó)性的農(nóng)用地評(píng)價(jià)體系：一是農(nóng)業(yè)部實(shí)施的產(chǎn)量主導(dǎo)型農(nóng)用地評(píng)價(jià)體系，又稱為耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)體系；二是國(guó)土資源部實(shí)施的綜合型農(nóng)用地評(píng)價(jià)體系，又稱為農(nóng)用地分等定級(jí)估價(jià)體系[2]。耕地地力評(píng)價(jià)屬于第一個(gè)評(píng)價(jià)體系，耕地地力由立地條件、土壤條件和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施等因素影響和決定[3]。通過對(duì)耕地地力的評(píng)價(jià)，可以摸清耕地的特性，為生產(chǎn)和規(guī)劃服務(wù)。平原地區(qū)和山地地區(qū)的土壤采樣標(biāo)準(zhǔn)不同，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致耕地地力評(píng)價(jià)結(jié)果不同，而耕地評(píng)價(jià)方法的選取對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果也有很大影響。本研究運(yùn)用主成分分析法（PCA）和層次分析法（AHP）對(duì)貴州省赤水市山區(qū)耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)，比較兩種方法的差異。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

式中，F(xiàn)i為第i個(gè)單元主成分的綜合得分。

為了更好地反映各個(gè)評(píng)價(jià)單元耕地地力情況，將耕地地力按照百分制折算。

2.2 層次分析法評(píng)價(jià)結(jié)果

本研究各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值是運(yùn)用市域耕地資源管理信息系統(tǒng)軟件中的“層次分析法模型”功能模塊來(lái)計(jì)算。將專家組構(gòu)造的判斷矩陣輸入到軟件中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算各判斷矩陣的特征向量及其最大特征值，進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)、邏輯統(tǒng)一性檢驗(yàn)，并進(jìn)行層次總排序及一致性檢驗(yàn)。權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表2，其中A為目標(biāo)層，B為準(zhǔn)則層，C為指標(biāo)層。

對(duì)于所有指標(biāo)值的處理，則選取劃分隸屬度的方法進(jìn)行處理。采用特爾斐法邀請(qǐng)專家對(duì)一組實(shí)測(cè)值評(píng)估出一組隸屬度，并用SPSS 16.0擬合隸屬函數(shù)，計(jì)算出隸屬函數(shù)的參數(shù)（見表3）。其中x為指標(biāo)值，c為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值，將每一單元某一指標(biāo)的實(shí)測(cè)值帶入隸屬函數(shù)，就得到相應(yīng)指標(biāo)的隸屬度。對(duì)于定性描述的評(píng)價(jià)因子剖面構(gòu)型、耕層質(zhì)地2個(gè)指標(biāo)，則采用特爾斐法直接打分給出隸屬度。再利用公式（4）計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元的耕地地力綜合指數(shù)。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果的比較分析

相關(guān)分析通過相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量變量之間的緊密程度。相關(guān)系數(shù)大于1為正相關(guān)，小于1為負(fù)相關(guān)[7]。本文將兩種方法評(píng)價(jià)下的兩組數(shù)據(jù)當(dāng)作兩組因子進(jìn)行分析，如果兩組數(shù)據(jù)表現(xiàn)出很大的相關(guān)性，則說明兩種方法評(píng)價(jià)出的分值梯度曲線走勢(shì)相近，也就表明在評(píng)價(jià)過程中，運(yùn)用兩種方法對(duì)相同條件的耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果沒有太大差異，兩種方法適用范圍一致。反之，結(jié)果差異性大，這兩種方法適用范圍還需要探討。

本研究首先利用散點(diǎn)圖判斷計(jì)算后的10 000組赤水市耕地地力數(shù)據(jù)是否具有相關(guān)趨勢(shì)，結(jié)果表明，兩種方法計(jì)算出的分值具有明顯的相關(guān)性[8]。然后利用SPSS 16.0對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，其耕地地力綜合分值相關(guān)系數(shù)大于0.8，雙側(cè)檢驗(yàn)概率均小于顯著水平0.01，再一次說明總體相關(guān)性大。

參考《全國(guó)耕地類型區(qū)、耕地地力等級(jí)劃分》（NY/T309-1996）和《貴州省耕地地力評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（DB52/T -2009），以耕地地力綜合指數(shù)為依據(jù)，采用等間距分級(jí)法，首先將用層次分析法得到的評(píng)價(jià)單元的分值排序后劃分成6個(gè)耕地地力等級(jí)。這里評(píng)價(jià)單元編號(hào)是唯一值，不同編號(hào)的評(píng)價(jià)單元都有AHP方法評(píng)價(jià)出的分值，再根據(jù)評(píng)價(jià)單元的編號(hào)，添加編號(hào)相同的運(yùn)用PCA方法評(píng)價(jià)出的分值，確保評(píng)價(jià)單元的編號(hào)和由兩種評(píng)價(jià)方法得到的兩組分值前后一一對(duì)應(yīng)。最后運(yùn)用SPSS 16.0對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，分析結(jié)果見表4。

表4中列出了每一等級(jí)兩個(gè)變量（層次分析綜合分值和主成分綜合分值）之間的相關(guān)系數(shù)，及雙側(cè)檢驗(yàn)概率和數(shù)據(jù)組數(shù)。可知所有等級(jí)的兩組耕地地力綜合分值相關(guān)系數(shù)都大于0.6，而Sig. （2-tailed）均為0.00<0.01，即雙側(cè)檢驗(yàn)概率均小于顯著水平0.01，這表明層次分析法計(jì)算出的耕地地力綜合分值和主成分分析方法計(jì)算出的綜合分值具有很強(qiáng)的線性相關(guān)性，但是仍然存在一定的差異。

3 結(jié)論與討論

對(duì)赤水市耕地地力評(píng)價(jià)方法的研究，有利于找到一種較好的評(píng)價(jià)方法，對(duì)提高屬于山地地區(qū)的赤水市農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。準(zhǔn)確的耕地地力評(píng)價(jià)配合測(cè)土配方施肥工作的開展，還可以明顯降低農(nóng)業(yè)成本，減少能源消耗，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[9]。

從本研究測(cè)算的耕地地力綜合分值來(lái)看，主成分分析法和層次分析法具有很強(qiáng)的線性相關(guān)性，通過雙側(cè)檢驗(yàn)，其顯著性檢驗(yàn)概率控制在0.01以下，表現(xiàn)出相對(duì)一致性。這說明兩種方法在一定條件下得出的結(jié)果差異不大，并且可以嘗試在今后耕地地力評(píng)價(jià)中，用兩種評(píng)價(jià)方法相互檢驗(yàn)結(jié)果的正誤。兩種方法評(píng)價(jià)結(jié)果差異與兩種方法理論差異、確定的權(quán)重差異、結(jié)果數(shù)據(jù)處理差異等有關(guān)，此外還與逆向指標(biāo)正向處理有關(guān)。

在對(duì)山區(qū)的耕地地力評(píng)價(jià)中，PCA和AHP兩種方法各有優(yōu)劣，PCA數(shù)據(jù)處理繁雜，樣本數(shù)量不宜過多，所以對(duì)樣本的代表性要求較高；AHP主觀因素很重，受個(gè)人判斷因素影響很大。建議對(duì)于縣域范圍且樣本數(shù)量極大的耕地地力評(píng)價(jià)可用AHP，樣本數(shù)量適中且代表性強(qiáng)的縣域及其以下的耕地地力評(píng)價(jià)可用PCA。當(dāng)然，不同的研究目的還應(yīng)采用不同的研究方法，其適用條件還需在今后研究中進(jìn)一步證實(shí)。

參 考 文 獻(xiàn)：

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