模糊層次分析法在西藏草地退化研究中的應用

梁存利

（西藏民族大學教育學院，陜西 咸陽712082）

西藏有8206.7萬hm2不同類型的草地，草地總面積占全國的33.2%，其中可利用草場面積5600萬hm2，可利用草場總面積約占全國草地總面積的21%，占全區土地總面積的68%。2003年，全區退化草地總面積2928.55萬hm2，占草地總面積的35.68%，1990-2005年，西藏草場退化面積以每年5%～10%的速度擴大［1］。導致西藏草地退化的原因，有自然因素和人為因素，其中人為因素主要包括：超載放牧，草場管理模式落后，人工草地建設滯后，再加上草地開墾轉化為耕地等；自然因素主要包括：氣溫，降水量，日照時數，蒸發量等［2-5］。草地大面積退化不僅嚴重影響到西藏地區的草原生態平衡，也會對西藏地區的經濟產生巨大損失。自20世紀80年代末以來，特別是最近10年，大專院校、西藏當地畜牧、草原、國土資源、農牧科學研究所以及國家有關科研院所對西藏草地退化的成因、草地退化的評價、草地退化的時空特征以及草地退化的動態監測技術等進行了針對性的研究，取得了豐碩的成果［6-12］。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種定性分析和定量分析相結合的的多目標決策方法，能夠有效分析目標準則體系層次間的非序列關系，有效地綜合測度決策者的判斷和因素之間重要性的比較［13］。近幾年來，已經有一些學者利用層次分析法對草地退化和治理方面的問題進行了研究［14-16］。但是，層次分析法有很多不完善的地方，首先當判斷矩陣的階數比較大時，檢驗判斷矩陣是否具有一致性非常困難；其次對不具有一致性的判斷矩陣進行調整比較復雜；再次檢驗判斷矩陣的標準缺乏科學依據；最后判斷矩陣的一致性和人類思維的一致性有顯著性差異，為了克服層次分析法的這些缺點，有學者通過構建模糊一致矩陣，提出了模糊層次分析方法（FAHP）［17］。本文應用模糊層次分析法，針對西藏草地退化的治理方案評價問題，計算出不同治理方案的權重，為西藏草地退化治理提供科學合理的依據。

1 西藏草地退化治理評價指標的確定

根據筆者幾年來在西藏地區的實地調查研究，以及有關專家學者關于西藏草地退化成因和驅動力分析的研究成果［1-11］，綜合分析，建立關于西藏草地退化治理的評價指標體系。這一評價指標體系由3部分構成：目標層，草地退化成因層和治理措施層。西藏草地退化治理的目的是保護草原植被、維持生態平衡，達到可持續發展，以此作為總目標A。西藏草地退化成因層由超載過牧（B1）、鼠蟲毒雜草危害（B2）、濫挖亂采活動（B3）、畜群結構失衡（B4）、氣候變化異常、自然條件惡劣（B5）和土壤貧瘠（B6）等6方面組成?；謴椭卫泶胧哟伟?個方案，分別為：降低放牧強度（C1），圍欄封育和劃區輪牧（C2），建立人工草地（C3），控制鼠蟲和毒雜草（C4），停止濫挖亂采活動（C5），施肥、補播、松耙（C6），優化畜群結構（C7），選育優良牧草（C8）。各層之間的關系如圖1所示。

圖1 草地退化治理層次關系圖Fig.1 The hierarchy structure of managing grassland degradation

2 基于模糊層次分析法的西藏草地退化治理評價模型

模糊層次分析法是將層次分析法和模糊分析法結合起來的一種方法，他的步驟和層次分析法基本一致。二者的不同之處有兩點，其一是構造的矩陣不同，層次分析法構造的是判斷矩陣，而模糊層次分析法構造的是模糊一致矩陣；其二他們求相對重要性的權重的方法不同。

2.1 模糊一致矩陣的構建

模糊一致矩陣R表示本層元素相互之間相對上一層某元素的重要程度。一般構建模糊一致矩陣分為以下兩步：

第一步：構建優先判斷矩陣H=（hij）n×n。一般采用0.1～0.9標度法進行數量標度，具體作法如表1所示。

第二步：將優先判斷矩陣H=（hiij）n×n轉化為模糊一致矩陣R=（rij）n×n。其中

表1 0.1～0.9標度法Table 1 0.1～0.9scaling

2.2 層次因素權重值的計算

設A=｛a1，a2，…，an｝是全部因素的集合，相對應的模糊一致矩陣為R=（rij）n×n，根據模糊一致矩陣計算各因素權重的方法主要有方根法、行求和歸一法，以及根據rij與權重wi的關系得到的計算權重wi的方法，張吉軍［18］對這3種方法進行了比較，發現第3種方法的分辨率比較高。但是，蘭繼斌等［13］提出并證明了一種可調節分辨率的計算因素權重的方法，所以本文應用蘭繼斌等的方法求各因素的權重，計算公式如下：

2.3 層次總排序權重的計算

設由2.1節構建的草地退化成因層的模糊一致矩陣為RB=（bij）n×n，草地退化成因層的n個因素的權重向量為b=（b1，b2，…，bn），治理措施層的m個因素對上一層各因素的權重向量分別為：C1，C2，…，Cn，其中Ci=（ci1，ci2，…，cim）。如果用D表示總排序權重向量，則總排序權重向量可由下式計算。

3 西藏草地退化治理評價結果與分析

草地退化治理系統各層次因素對上層因素權重的確定主要從兩方面考慮。一方面進行實地考察，走訪西藏阿里、日喀則、那曲和昌都等主要牧區的牧民，咨詢關于草地退化成因層各因素和治理層因素的實際情況，主要包括：草場面積、牲畜數量和品種、草地建設投入和方式、鼠蟲毒雜草對草地的危害狀況、草地管理政策的落實、對草地退化原因的認識、牧戶的收入和人口等。另一方面，通過咨詢部分在西藏草地退化研究方面有貢獻的專家和西藏自治區政府相關部門的主管人員。兩方面結合，綜合考慮，得到相關的優先矩陣。

3.1 退化成因的判斷矩陣及相應的權重

草地退化成因層對總目標的優先模糊互補判斷矩陣如表2所示。

由2.1節模糊一致矩陣的構建方法得到對應的模糊一致矩陣，再利用公式（1）求出退化成因各因素的權重（表3）。

表2 草地退化成因的模糊互補判斷矩陣Table 2 The fuzzy complementary judgment matrix of the causes of grassland degradation

表3 草地退化成因的模糊一致矩陣和權重Table 3 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the causes of grassland degradation

由表3可知，b1＞b5＞b2＞b3＞b4＞b6，說明超載過牧和氣候變化異常、自然條件惡劣是導致西藏草地退化的主要原因，二者合起來對草地退化的貢獻率達到76.03%，另一個重要原因是鼠蟲毒雜草危害，貢獻率占11.4%。

3.2 草地退化治理措施層各因素的權重

由于篇幅原因，省略了治理措施層各因素對退化成因的優先模糊互補矩陣的描述，只把模糊一致矩陣和治理措施層各因素的權重進行列表。

3.2.1 治理措施層各因素對B1的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B1（超載過牧）的模糊一致矩陣和權重如表4所示。

表4 草地退化治理措施層各因素對退化成因B1的模糊一致矩陣和權重Table 4 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B1

由表4可知，圍欄封育、劃區輪牧（C2）和建立人工草地（C3）對超載過牧（B1）的治理效率是最大的，兩者占50.24%。其次是降低放牧強度（C1），也占18.36%，而其他因素的效率幾乎是相同的。

3.2.2 治理措施層各因素對B2的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B2（鼠蟲毒雜草危害）的模糊一致矩陣和權重如表5所示。

表5 草地退化治理措施層各因素對退化成因B2的模糊一致矩陣和權重Table 5 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B2

由表5可知，8種治理措施中，鼠蟲和毒雜草控制（C4）對鼠蟲毒雜草危害的治理效率是最好的，占44.79%。其次是圍欄封育和劃區輪牧（C2），占13.91%。第三是控制降低放牧強度（C1），占12.21%。

3.2.3 治理措施層各因素對B3的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B3（濫挖亂采活動）的模糊一致矩陣和權重如表6所示。

表6 草地退化治理措施層各因素對退化成因B3的模糊一致矩陣和權重Table 6 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B3

由表6可知，對治理B3（濫挖亂采活動）效率的大小順序是：C5＞C3＞C6＞C4＞C8＞C7＞C2＞C1。其中停止濫挖亂采活動（C5）對B3的治理效率是最好的，占到52.96%，其次是建立人工草地（C3），占12.68%。

3.2.4 治理措施層各因素對B4的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B4（畜群結構 失衡）的模糊一致矩陣和權重如表7所示。

表7 草地退化治理措施層各因素對退化成因B4的模糊一致矩陣和權重Table 7 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B4

由表7可知，對治理B4（畜群結構失衡）效率的大小順序是：C7＞C2＞C1＞C6=C4=C3＞C8=C5。其中優化畜群結構（C7）對B4的治理效率最好，占到67.27%，治理措施的其他因素對B4的治理效率比較接近。而C6，C4和C3的治理效率是相同的。

3.2.5 治理措施層各因素對B5的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B5（氣候變化異常、自然條件惡劣）的模糊一致矩陣和權重如表8所示。

表8 草地退化治理措施層各因素對退化成因B5的模糊一致矩陣和權重Table 8 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B5

由表8可知，對氣候變化異常、自然條件惡劣（B5）必須要進行綜合治理，僅一個因素起不了大的作用。

3.2.6 治理措施層各因素對B6的權重 西藏草地退化治理措施層各因素對退化成因B6（土壤貧瘠）的模糊一致矩陣和權重如表9所示。

表9 草地退化治理措施層各因素對退化成因B6的模糊一致矩陣和權重Table 9 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B6

由表9可知，對治理B6（土壤貧瘠）效率的大小順序是：C5＞C2＞C1＞C4＞C7＞C3＞C6＞C8。其中停止濫挖亂采活動（C5）對B6的治理效率最好，占到36.02%，其次是圍欄封育和劃區輪牧（C2），占18.01%。

上面僅分析各治理措施對某一個草地退化成因的有效性，這是不夠的，還需分析某項治理措施對草地退化成因的綜合效應，也就是某項治理措施對總目標的效應，需要計算層次總排序權重向量。利用公式（2）可知，層次總排序權重向量D=，具體計算結果如表10所示。

由表10可知，治理措施層各因素對總目標權重的大小順序為：C2＞C3＞C1＞C4＞C5＞C6＞C7＞C8。治理措施層因素的權重越大，說明該因素對總目標的綜合效應就越好。

表10 治理措施對總目標的權重Table 10 The weight values of the measures to the general objective

圍欄封育和劃區輪牧（C2）的權重最大，而建立人工草地（C3），鼠蟲和毒雜草控制（C4），停止濫挖亂采活動（C5），施肥、補播、松耙（C6）等因素之間相比差別不大。結果說明，實行圍欄封育和劃區輪牧（C2）是治理草地退化的有效措施，而建立人工草地、鼠蟲和毒雜草控制、停止濫挖亂采活動、施肥、補播、松耙等措施也不能忽視，不同措施之間也不能相互代替，因為草地退化治理是一個綜合治理的過程，同時也是一個長期治理和短期治理相結合的過程。并且草地退化的程度不同，采取的治理措施也要有所差異。

4 結論

通過利用模糊層次分析法對西藏草地退化的成因以及各種恢復治理措施的綜合評價分析數據可以發現，超載過牧對西藏草地退化的貢獻率達到45.6%，氣候變化異常、自然條件惡劣的貢獻率是30.43%，兩者合起來達到76.03%，是導致西藏草地退化的主要原因。氣候變化異常、自然條件惡劣是短期內無法改變的，必須要通過長期的、全球化的綜合治理，才能有效的控制。治理措施層各因素的綜合權重反映出，圍欄封育和劃區輪牧對草地退化的治理效果最好，同時建立人工草地、鼠蟲毒雜草控制、停止濫挖亂采活動和施肥、補播、松耙的治理措施也不能忽視。草地退化的治理應該是一個綜合的、長期和短期治理相結合的、結合草地退化程度實際采取相應治理措施的過程。