基于層次分析法的生態防護基材土壤質量評價

楊悅舒等

摘要：根據生態防護基材的特點，從物理性質、化學性質、生物性質3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價指標體系，采用層次分析法確定了指標體系中各指標的權重。選擇4個已完工的采用植被混凝土生態防護技術治理的邊坡樣地作為研究對象，運用該評價體系對各個邊坡樣地進行綜合評價。評價結果，符合邊坡樣地的現場調查和坡面實際情況，表明所構建的生態防護基材土壤質量指標體系具有較好的實用價值。

關鍵詞：生態防護基材；土壤質量；層次分析法；植被混凝土

中圖分類號： S718.51+6 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）03-0288-03

針對邊坡災害治理和生態防護，我國已經研發出許多邊坡防護與生態防護技術，這些技術將邊坡加固與坡面的植被恢復結合起來，實現了生態修復與工程固坡的有機結合，解決了基礎建設中生態環境建設的難題。植被混凝土生態防護技術[1-2]是一種效果較好的基材類邊坡生態防護技術，該項技術已經在邊坡防護和生態治理中得到廣泛應用。土壤質量作為土壤肥力、環境和健康質量的綜合量度，是土壤維持生產力、環境凈化能力以及保障動植物健康能力的集中體現[3]。對于基材類邊坡生態防護技術來說，基材土壤質量的優劣直接決定了邊坡生態防護工程的生態恢復效果，目前，還沒有針對基材土壤的質量進行系統評價。本研究從土壤的物理指標、化學性質、生物指標3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價體系。該評價體系是基于傳統的土壤質量評價指標體系，探討各個指標對基材類邊坡生態防護技術恢復效果的影響，綜合評價生態防護基材土壤質量，為提高基材土壤質量和優化基材配比提供理論指導。

1 基材土壤質量評價體系的建立

1.1 分析方法

本研究采用層次分析法。層次分析法[4-6]是美國著名運籌學家匹茲堡大學教授薩蒂在20世紀70年代初提出來的一種多目標、多準則的決策方法。該法將難以量化的定性問題，在嚴格數學運算的基礎上進行量化，將定量與定性相混雜的復雜決策問題綜合為統一整體后，再進行綜合分析評價。

1.2 確定評價指標

基材是生態系統發育與存在的載體，基材質量不穩定就不可能保證生態系統的健康演替和發展[7]。土壤質量指標是表示從土壤生產潛力和環境管理角度監測和評價土壤一般性健康狀況的性狀、功能或條件，影響土壤質量評價指標選擇的因素很多，如土壤質量定義的復雜性、控制生物地球化學過程的各種物理、化學和生物學因子及其在時空和強度上的變化等[8]。基材土壤質量是由環境和植被相互作用而決定的，涉及多個學科的交叉綜合。因此，所選指標要能夠反映基材土壤不同方面的性質和特點，所建立的指標體系能從不同層次、不同方面綜合反映基材土壤質量，保證指標體系的科學性和完整性。生態防護基材土壤質量評價體系指標及選取意義見表1。

1.3 建立評價體系

根據評價指標體系的建立原則，采用層次分析法對各個指標進行分析，建立了從土壤的物理性質指標、化學性質指標、生物性質指標3大類指標組成的生態防護基材土壤質量評價指標體系（圖1）。

2 試驗邊坡選取和土壤采樣

2.1 邊坡樣地選取

試驗邊坡樣地均位于湖北省宜昌市（清江水布埡水電站位于湖北省恩施土家族苗族自治洲巴東縣與宜昌市長陽縣的交界地段），宜昌市位于長江上游與中游的交匯處，湖北省西部地區，地處鄂西山區向江漢平原的過渡地帶，地跨110°15′E～112°04′E，29°56′N～31°34′N。

植被混凝土生態防護技術已廣泛應用于巖石邊坡、混凝土邊坡的生態修復以及廢棄礦區、河道及庫區消落帶的植被恢復工程中[7]。在已經實施的植被混凝土邊坡生態防護工程中，試驗邊坡選取4處具有代表性的植被混凝土邊坡生態防護工程作為研究對象，坡度在60°～80°間，施工工藝、所選植物物種、植被混凝土配方等初始條件及后期管理養護條件等均無較大區別（表2）。

2.2 各指標權重的確定

建立指標體系后，從層次結構模型的第2層開始，對同一層次因素之間的重要性進行兩兩比較，運用1～9及其倒數標度方法構造判斷矩陣，直到最下層[9]。確定判斷矩陣，得出指標權重如表3，權重計算結果均通過一致性檢驗。4 結論

從物理性質、化學性質、生物性質3個方面建立了一套生態防護基材土壤質量的指標體系，選用層次分析法確定了基材土壤質量評價各評價指標的權重。選擇清江水布埡水電站三友坪公路邊坡、清江高壩洲水電站進場公路邊坡、三峽大學信息樓側邊坡、三峽大學圖書館后邊坡4個采用植被混凝土生態防護技術修復的邊坡為研究對象，實地調查顯示，采取植被混凝土生態防護技術對這4處邊坡進行邊坡防護和生態修復以后，有效地減少了水土流失量，坡面植被覆蓋度高且植物長勢良好。運用建立的基材土壤質量評價指標體系對4塊樣地進行綜合分析，評價結果基本符合樣地坡面實際情況，表明所構造的基材土壤質量指標體系具有實用價值。

參考文獻：

[1]許文年，王鐵橋，葉建軍. 巖石邊坡護坡綠化技術應用研究[J]. 水利水電技術，2002，33（7）：35-36，40.

[2]許文年，葉建軍. 工程邊坡綠化技術初探[J]. 三峽大學學報：自然科學版，2001，23（6）：512-513.

[3]岳西杰，葛璽祖，王旭東. 土壤質量評價方法的應用與進展[J]. 中國農業科技導報，2010，12（6）：56-61.

[4]Saaty T L. How to handle dependence with the analytic hierarchy process[J]. Mathematical Modelling，1987，9（3/4/5）：367-376

[5]許樹柏. 層次分析法原理[M]. 天津：天津大學出版社，1988.

[6]趙煥巨. 層次分析法[M]. 北京：科學出版社，1986.endprint

摘要：根據生態防護基材的特點，從物理性質、化學性質、生物性質3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價指標體系，采用層次分析法確定了指標體系中各指標的權重。選擇4個已完工的采用植被混凝土生態防護技術治理的邊坡樣地作為研究對象，運用該評價體系對各個邊坡樣地進行綜合評價。評價結果，符合邊坡樣地的現場調查和坡面實際情況，表明所構建的生態防護基材土壤質量指標體系具有較好的實用價值。

關鍵詞：生態防護基材；土壤質量；層次分析法；植被混凝土

中圖分類號： S718.51+6 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）03-0288-03

針對邊坡災害治理和生態防護，我國已經研發出許多邊坡防護與生態防護技術，這些技術將邊坡加固與坡面的植被恢復結合起來，實現了生態修復與工程固坡的有機結合，解決了基礎建設中生態環境建設的難題。植被混凝土生態防護技術[1-2]是一種效果較好的基材類邊坡生態防護技術，該項技術已經在邊坡防護和生態治理中得到廣泛應用。土壤質量作為土壤肥力、環境和健康質量的綜合量度，是土壤維持生產力、環境凈化能力以及保障動植物健康能力的集中體現[3]。對于基材類邊坡生態防護技術來說，基材土壤質量的優劣直接決定了邊坡生態防護工程的生態恢復效果，目前，還沒有針對基材土壤的質量進行系統評價。本研究從土壤的物理指標、化學性質、生物指標3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價體系。該評價體系是基于傳統的土壤質量評價指標體系，探討各個指標對基材類邊坡生態防護技術恢復效果的影響，綜合評價生態防護基材土壤質量，為提高基材土壤質量和優化基材配比提供理論指導。

1 基材土壤質量評價體系的建立

1.1 分析方法

本研究采用層次分析法。層次分析法[4-6]是美國著名運籌學家匹茲堡大學教授薩蒂在20世紀70年代初提出來的一種多目標、多準則的決策方法。該法將難以量化的定性問題，在嚴格數學運算的基礎上進行量化，將定量與定性相混雜的復雜決策問題綜合為統一整體后，再進行綜合分析評價。

1.2 確定評價指標

基材是生態系統發育與存在的載體，基材質量不穩定就不可能保證生態系統的健康演替和發展[7]。土壤質量指標是表示從土壤生產潛力和環境管理角度監測和評價土壤一般性健康狀況的性狀、功能或條件，影響土壤質量評價指標選擇的因素很多，如土壤質量定義的復雜性、控制生物地球化學過程的各種物理、化學和生物學因子及其在時空和強度上的變化等[8]。基材土壤質量是由環境和植被相互作用而決定的，涉及多個學科的交叉綜合。因此，所選指標要能夠反映基材土壤不同方面的性質和特點，所建立的指標體系能從不同層次、不同方面綜合反映基材土壤質量，保證指標體系的科學性和完整性。生態防護基材土壤質量評價體系指標及選取意義見表1。

1.3 建立評價體系

根據評價指標體系的建立原則，采用層次分析法對各個指標進行分析，建立了從土壤的物理性質指標、化學性質指標、生物性質指標3大類指標組成的生態防護基材土壤質量評價指標體系（圖1）。

2 試驗邊坡選取和土壤采樣

2.1 邊坡樣地選取

試驗邊坡樣地均位于湖北省宜昌市（清江水布埡水電站位于湖北省恩施土家族苗族自治洲巴東縣與宜昌市長陽縣的交界地段），宜昌市位于長江上游與中游的交匯處，湖北省西部地區，地處鄂西山區向江漢平原的過渡地帶，地跨110°15′E～112°04′E，29°56′N～31°34′N。

植被混凝土生態防護技術已廣泛應用于巖石邊坡、混凝土邊坡的生態修復以及廢棄礦區、河道及庫區消落帶的植被恢復工程中[7]。在已經實施的植被混凝土邊坡生態防護工程中，試驗邊坡選取4處具有代表性的植被混凝土邊坡生態防護工程作為研究對象，坡度在60°～80°間，施工工藝、所選植物物種、植被混凝土配方等初始條件及后期管理養護條件等均無較大區別（表2）。

2.2 各指標權重的確定

建立指標體系后，從層次結構模型的第2層開始，對同一層次因素之間的重要性進行兩兩比較，運用1～9及其倒數標度方法構造判斷矩陣，直到最下層[9]。確定判斷矩陣，得出指標權重如表3，權重計算結果均通過一致性檢驗。4 結論

從物理性質、化學性質、生物性質3個方面建立了一套生態防護基材土壤質量的指標體系，選用層次分析法確定了基材土壤質量評價各評價指標的權重。選擇清江水布埡水電站三友坪公路邊坡、清江高壩洲水電站進場公路邊坡、三峽大學信息樓側邊坡、三峽大學圖書館后邊坡4個采用植被混凝土生態防護技術修復的邊坡為研究對象，實地調查顯示，采取植被混凝土生態防護技術對這4處邊坡進行邊坡防護和生態修復以后，有效地減少了水土流失量，坡面植被覆蓋度高且植物長勢良好。運用建立的基材土壤質量評價指標體系對4塊樣地進行綜合分析，評價結果基本符合樣地坡面實際情況，表明所構造的基材土壤質量指標體系具有實用價值。

參考文獻：

[1]許文年，王鐵橋，葉建軍. 巖石邊坡護坡綠化技術應用研究[J]. 水利水電技術，2002，33（7）：35-36，40.

[2]許文年，葉建軍. 工程邊坡綠化技術初探[J]. 三峽大學學報：自然科學版，2001，23（6）：512-513.

[3]岳西杰，葛璽祖，王旭東. 土壤質量評價方法的應用與進展[J]. 中國農業科技導報，2010，12（6）：56-61.

[4]Saaty T L. How to handle dependence with the analytic hierarchy process[J]. Mathematical Modelling，1987，9（3/4/5）：367-376

[5]許樹柏. 層次分析法原理[M]. 天津：天津大學出版社，1988.

[6]趙煥巨. 層次分析法[M]. 北京：科學出版社，1986.endprint

摘要：根據生態防護基材的特點，從物理性質、化學性質、生物性質3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價指標體系，采用層次分析法確定了指標體系中各指標的權重。選擇4個已完工的采用植被混凝土生態防護技術治理的邊坡樣地作為研究對象，運用該評價體系對各個邊坡樣地進行綜合評價。評價結果，符合邊坡樣地的現場調查和坡面實際情況，表明所構建的生態防護基材土壤質量指標體系具有較好的實用價值。

關鍵詞：生態防護基材；土壤質量；層次分析法；植被混凝土

中圖分類號： S718.51+6 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）03-0288-03

針對邊坡災害治理和生態防護，我國已經研發出許多邊坡防護與生態防護技術，這些技術將邊坡加固與坡面的植被恢復結合起來，實現了生態修復與工程固坡的有機結合，解決了基礎建設中生態環境建設的難題。植被混凝土生態防護技術[1-2]是一種效果較好的基材類邊坡生態防護技術，該項技術已經在邊坡防護和生態治理中得到廣泛應用。土壤質量作為土壤肥力、環境和健康質量的綜合量度，是土壤維持生產力、環境凈化能力以及保障動植物健康能力的集中體現[3]。對于基材類邊坡生態防護技術來說，基材土壤質量的優劣直接決定了邊坡生態防護工程的生態恢復效果，目前，還沒有針對基材土壤的質量進行系統評價。本研究從土壤的物理指標、化學性質、生物指標3方面出發，建立了生態防護基材土壤質量評價體系。該評價體系是基于傳統的土壤質量評價指標體系，探討各個指標對基材類邊坡生態防護技術恢復效果的影響，綜合評價生態防護基材土壤質量，為提高基材土壤質量和優化基材配比提供理論指導。

1 基材土壤質量評價體系的建立

1.1 分析方法

本研究采用層次分析法。層次分析法[4-6]是美國著名運籌學家匹茲堡大學教授薩蒂在20世紀70年代初提出來的一種多目標、多準則的決策方法。該法將難以量化的定性問題，在嚴格數學運算的基礎上進行量化，將定量與定性相混雜的復雜決策問題綜合為統一整體后，再進行綜合分析評價。

1.2 確定評價指標

基材是生態系統發育與存在的載體，基材質量不穩定就不可能保證生態系統的健康演替和發展[7]。土壤質量指標是表示從土壤生產潛力和環境管理角度監測和評價土壤一般性健康狀況的性狀、功能或條件，影響土壤質量評價指標選擇的因素很多，如土壤質量定義的復雜性、控制生物地球化學過程的各種物理、化學和生物學因子及其在時空和強度上的變化等[8]。基材土壤質量是由環境和植被相互作用而決定的，涉及多個學科的交叉綜合。因此，所選指標要能夠反映基材土壤不同方面的性質和特點，所建立的指標體系能從不同層次、不同方面綜合反映基材土壤質量，保證指標體系的科學性和完整性。生態防護基材土壤質量評價體系指標及選取意義見表1。

1.3 建立評價體系

根據評價指標體系的建立原則，采用層次分析法對各個指標進行分析，建立了從土壤的物理性質指標、化學性質指標、生物性質指標3大類指標組成的生態防護基材土壤質量評價指標體系（圖1）。

2 試驗邊坡選取和土壤采樣

2.1 邊坡樣地選取

試驗邊坡樣地均位于湖北省宜昌市（清江水布埡水電站位于湖北省恩施土家族苗族自治洲巴東縣與宜昌市長陽縣的交界地段），宜昌市位于長江上游與中游的交匯處，湖北省西部地區，地處鄂西山區向江漢平原的過渡地帶，地跨110°15′E～112°04′E，29°56′N～31°34′N。

植被混凝土生態防護技術已廣泛應用于巖石邊坡、混凝土邊坡的生態修復以及廢棄礦區、河道及庫區消落帶的植被恢復工程中[7]。在已經實施的植被混凝土邊坡生態防護工程中，試驗邊坡選取4處具有代表性的植被混凝土邊坡生態防護工程作為研究對象，坡度在60°～80°間，施工工藝、所選植物物種、植被混凝土配方等初始條件及后期管理養護條件等均無較大區別（表2）。

2.2 各指標權重的確定

建立指標體系后，從層次結構模型的第2層開始，對同一層次因素之間的重要性進行兩兩比較，運用1～9及其倒數標度方法構造判斷矩陣，直到最下層[9]。確定判斷矩陣，得出指標權重如表3，權重計算結果均通過一致性檢驗。4 結論

從物理性質、化學性質、生物性質3個方面建立了一套生態防護基材土壤質量的指標體系，選用層次分析法確定了基材土壤質量評價各評價指標的權重。選擇清江水布埡水電站三友坪公路邊坡、清江高壩洲水電站進場公路邊坡、三峽大學信息樓側邊坡、三峽大學圖書館后邊坡4個采用植被混凝土生態防護技術修復的邊坡為研究對象，實地調查顯示，采取植被混凝土生態防護技術對這4處邊坡進行邊坡防護和生態修復以后，有效地減少了水土流失量，坡面植被覆蓋度高且植物長勢良好。運用建立的基材土壤質量評價指標體系對4塊樣地進行綜合分析，評價結果基本符合樣地坡面實際情況，表明所構造的基材土壤質量指標體系具有實用價值。

參考文獻：

[1]許文年，王鐵橋，葉建軍. 巖石邊坡護坡綠化技術應用研究[J]. 水利水電技術，2002，33（7）：35-36，40.

[2]許文年，葉建軍. 工程邊坡綠化技術初探[J]. 三峽大學學報：自然科學版，2001，23（6）：512-513.

[3]岳西杰，葛璽祖，王旭東. 土壤質量評價方法的應用與進展[J]. 中國農業科技導報，2010，12（6）：56-61.

[4]Saaty T L. How to handle dependence with the analytic hierarchy process[J]. Mathematical Modelling，1987，9（3/4/5）：367-376

[5]許樹柏. 層次分析法原理[M]. 天津：天津大學出版社，1988.

[6]趙煥巨. 層次分析法[M]. 北京：科學出版社，1986.endprint