鄉鎮尺度種植業典型要素的層次分析法(AHP)綜合評估

楊玉建，邵鳳孌

(1.山東省農業科學院科技信息研究所，山東濟南 250100；2.濟南大學水利與環境學院，山東濟南 250002)

《國家鄉村振興戰略規劃》(2018—2022年)是我國振興鄉村的指導性文件，該規劃強調鄉村振興要圍繞產業振興、人才振興、文化振興、生態振興和組織振興綜合發展[1]。山東省作為農業大省，在由農業大省向強省轉變的過程中，探索鄉鎮尺度種植業產業的科學發展模式是產業發展新模式、新舊動能轉換的具體表現形式，有利于傳統種植業與傳統產業融合發展，對促進傳統產業發展具有實際意義。農業“新六產”的發展觀是針對山東省新時期農業發展應運而生的，該發展觀不僅注重種植農作物(第一產業)，而且注重從事農產品加工(第二產業),糧食作物深加工與銷售農產品及其加工產品(第三產業)，以獲得更多的增值價值，為農業和農村的可持續發展開辟光明前景。農業“新六產”充分實現了農林水產業，加工制造業，銷售、服務等產業的智能化提升，不僅集成了知識、技術、信息和數據，而且在推動鄉鎮產業結構調整，提升生產、流通和銷售質量和動力變革的研究中具有先導性作用。

按照《山東省主體功能區規劃》(2016—2020年)，將魯北農產品主產區，按照“穩定面積、提高單產、改善品質、增加效益”的發展思路，建設成“優質噸糧區”。魯北是山東省商品糧基地，加強優質糧食基地建設，穩定糧食生產能力，離不開種植業，種植業對于鄉村振興具有舉足輕重的作用。了解鄉鎮尺度種植業的綜合狀況是實現鄉村振興的基本步驟，筆者正是基于這樣一種思路，以魯北禹城市11個鄉鎮作為實例，運用層次分析模型進行種植業的綜合評估，以期為鄉村振興提供有益思路，從而實現種植業產業新舊動能轉化，使農業的傳統產業升級換代與山東省農業“新六產”的綜合發展聯系起來[2]。

1 研究區域與方法

1.1研究區域概況禹城市位于山東省西北部，是中國科學院野外觀測站點之一，位于116°22′～116°45′E、36°40′～37°12′N，南北長58 km、東西寬33 km，全市總面積990 km2。在山東省縣域單元中，禹城市是黃淮海平原縣域發展的一個縮影，農業生產自然和社會經濟條件諸方面在整個黃淮海平原上具有典型性，勞動力資源豐富。禹城市人均耕地較豐富，屬于水資源強度開發區域、人均水資源潛力缺乏，體現了整個黃淮海平原農業生態系統脆弱的特點,但該市農業機械化發展程度較高、傳統農業優勢明顯，大宗農產品供給能力強，屬于魯北低洼平原大宗農產品供給功能區，是山東省六大功能區之一[2]。

以禹城市轄區內11個鄉鎮作為種植業評估對象有廣泛的代表性，而且鄉鎮單元的模型化研究是縣域單元研究的組成部分，也是縣域尺度驗證的重要環節，是山東省農業功能區細化的延伸。鄉鎮是縣域發展的基礎，既是尺度從上到下轉換過程中研究的難點之一，也是從下到上區域尺度擴展研究的重要區域單元，對于鄉村振興具有舉足輕重的作用。

1.2研究方法

1.2.1AHP方法。美國運籌學家A.L.Saaty于20世紀70年代提出層次分析法(analytic hierarchy process，簡稱AHP)。該方法是一種無結構的多準則決策方法，它將定性分析和定量分析相結合，把人們的思維過程層次化和數量化，在目標因素結構復雜且缺乏必要的數據情況下尤為實用。AHP方法通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，可以得出不同方案的權重，為最佳方案的選擇提供依據。該方法自1982年被介紹到我國以來，以其定性與定量相結合處理各種決策因素的特點和系統靈活簡潔的優點，廣泛應用于各個領域。AHP方法適用于多準則、多目標的復雜問題的決策分析，分析思路清楚，可將系統分析人員的思維過程系統化、數學化和模型化，在分析過程中該方法需要的定量數據不多。此次研究，結合禹城市11個鄉鎮種植業要素的8個具體因素、建立要素間的遞階層次結構和兩兩比較的判斷矩陣，進行層次單排序和層次綜合排序。筆者構建的種植業要素綜合評價因素的遞階層次結構如圖1所示[3-4]。

圖1 禹城市11個鄉鎮種植業綜合評估的遞階層次結構Fig.1 Hierarchical structure of comprehensive evaluation of planting industry in 11 townships in Yucheng City

1.2.2建模過程。模型計算過程中有一定準則來保證計算結果的有效性。在層次分析法中，為了使判斷定量化，關鍵在于設法使任意2個方案對于某一準則的相對優越程度得到定量描述。一般對單一準則來說，2個方案進行比較總能判斷出優劣，層次分析法采用1-9標度方法，對不同情況的評比給出數量標度，有關元素標度重要性信息參考文獻[3]。判斷矩陣一致性檢驗指標用C.I.(consistency index)，其計算公式為C.I.=(λmax-n)/(n-1)(λmax為最大特征值)。一致性指標C.I.的值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。對于多階判斷矩陣，引入平均隨機一致性指標 R.I.(random index)，由AHP的參考文獻可知[5-7]，1-10階正互反矩陣計算1 000次得到平均隨機一致性指標與階數有一定的定量關系。一般地，階數是1或者2時，R.I.為0，當階數≥3，平均隨機一致性指標R.I.的數值隨著階數的增加而增大，R.I.=0.58(階數=3)，R.I.=0.90(階數=4)，R.I.=1.12(階數=5)，R.I.=1.24(階數=6)，R.I.=1.32(階數=7)，R.I.=1.41(階數=8)，R.I.=1.45(階數=9)，R.I.=1.49(階數=10)。判斷矩陣一致性指標 C.I. 與同階平均隨機一致性指標R.I. 之比稱為隨機一致性比率C.R.(consistency ratio)。C.R. = C.I/R.I. ，當 C.R.< 0.10 時，便認為判斷矩陣具有可以接受的一致性；當C.R.≥0.10 時，就需要調整和修正判斷矩陣，使其滿足C.R.< 0.10 ，從而具有滿意的一致性。和積法是AHP 模型計算過程中計算判斷矩陣最大特征向量的重要方法，在該研究中，筆者選取的就是和積法，該方法的具體計算過程參考文獻[8-10]。

2 結果與分析

2.1遞階層次判斷矩陣的最大特征值為了得出種植業典型影響因素的8個指標變量在種植業綜合評價中的權重系數，采用專家咨詢和調查問卷的方式，請種植業領域的10位專家按照AHP模型中指定的判斷尺度對各指標及指標變量的重要程度進行評分，形成最終判斷矩陣。遞階層次判斷矩陣最大特征值的計算是AHP綜合評估的必需環節，遞階層次判斷矩陣的最大特征值需要通過一致性指標C.I.和平均隨機一致性指標R.I.的檢驗。參與影響種植業綜合評價的8個指標變量分析中的判斷矩陣的最大特征值和相應的一致性檢驗參數見表1。

表1判斷矩陣的最大特征值和相應的一致性檢驗參數值

Table1Maximumeigenvaluesofthejudgmentmatrixandcorrespondingconsistencytestparametervalues

矩陣MatrixλmaxC.I.C.R.A-B3.0800.0400.069B1-C3.0090.0050.009B2-C2.0000.0000.000B3-C3.0000.0000.000C1-D11.7100.071 0.047C2-D11.9690.0970.064C3-D11.7500.0750.049C4-D11.8530.0850.056C5-D11.9150.0910.060C6-D11.5090.0510.034C7-D11.5870.0590.039C8-D11.6670.0670.044

2.2遞階層次判斷矩陣的最大特征向量在遞階層次判斷矩陣最大特征值基礎上，進行判斷矩陣最大特征向量的計算，實現遞階層次單排序，最大特征向量結果如表2、3所示。

2.3層次分析法總排序經過遞階層次判斷矩陣最大特征值和最大特征向量的計算和參數的檢驗，最后得到11個鄉鎮種植業綜合評價層次分析法總排序(表4)。為了評價層次總排序計算結果的一致性，進行一致性檢驗。層次總排序中C.I.= 0.075，R.I=1.52，C.R.= 0.049<0.1通過一致性檢驗。

表3 C-D判斷矩陣的最大特征向量

表4 層次總排序

由表4可知，莒鎮鄉的綜合權重處于第1位，房寺鎮的綜合權重位于第2位，市中街道辦事處處于第3位，從第4～11位依次為辛寨鎮、辛店、張莊鎮、梁家鎮、安仁鎮、倫鎮、十里望鄉和李屯鄉。

3 結論與討論

研究運用AHP決策分析法，按總目標、中間層目標、具體影響因素和特定區域4個層次，分析它們之間的相互聯系與相互制約關系，計算出了各層的相對權重，從而得出這些因素對實現總目標影響的重要程度。禹城市11個鄉鎮種植業評估總目標重要程度呈現3個層次，第1層次為莒鎮鄉、房寺鎮和市中街道辦事處3個鄉鎮，第2層次為辛寨鎮、辛店、張莊鎮、梁家鎮4個鄉鎮，第3層次為倫鎮、十里望鄉、李屯鄉和安仁鎮4個鄉鎮。

黃淮海平原是我國最大的平原，是糧、棉、油的重要產區。禹城市作為國家級農產品主產區范圍的縣域單元、魯北低洼平原大宗農產品供給功能區、魯西平原現代農業生態經濟區的縣市，必須因勢調整農業結構和種植制度，以魯北農產品主產區為依托，以優勢農產品為核心，發展特色產業，如將種植業技術和模式比較典型的房寺鎮、倫鎮等作為產業輻射和轉移的重要承接區，建設農產品精深加工基地，做好糧食產業、種植業和其他產業的協調全面發展，加快糧食農產品加工和銷售鏈條的信息化、產業化步伐，高效、集約利用土地資源，形成產業集中度高、競爭優勢顯著的產業集群。