基于層次分析法的紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)

任春燕

(武漢生物工程學(xué)院園林系，武漢 430415)

黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域已形成了適合其區(qū)域特征的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式，包括農(nóng)-副型、農(nóng)-果型等農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式[1]，其實(shí)施效果是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，因此對(duì)該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)是必要的。

目前對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益綜合評(píng)價(jià)的方法主要有綜合指數(shù)法[2-3]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[4]、層次分析法(AHP)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法[5]。其中，AHP是對(duì)定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析的一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，已廣泛應(yīng)用到能源系統(tǒng)分析、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)管理、科研評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，得到了廣泛的重視和應(yīng)用。

本文結(jié)合現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系，通過(guò)專家打分法確定指標(biāo)層各因子的權(quán)重，利用評(píng)分法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及歸一化，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行量化分析，為了解區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)及發(fā)展方向，及時(shí)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及科學(xué)決策提供依據(jù)。

1 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系概述

構(gòu)建合理的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的前提和基礎(chǔ)，其直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、可靠性和準(zhǔn)確性。

目前，農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系是根據(jù)層次分析法將評(píng)價(jià)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，同時(shí)將準(zhǔn)則層分為m個(gè)亞層，指標(biāo)層分n個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)[6-9]。

其中，目標(biāo)層及準(zhǔn)則層分別如下:

式中:O——目標(biāo)層;U——準(zhǔn)則層;T——指標(biāo)層。

根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)特征不同及研究側(cè)重點(diǎn)的不同，m，n可根據(jù)研究目標(biāo)的不同屬性進(jìn)行選取。本研究以紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為對(duì)象，根據(jù)專家咨詢建議[10]，取m=3，n=17，同時(shí)通過(guò)專家打分法確定各指標(biāo)層指標(biāo)的權(quán)重。

結(jié)合王繼軍等人研究[3，7]，黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系構(gòu)成見表1。

表1 黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)

2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法

通過(guò)對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)及調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，是消除量綱影響及誤差的主要方式之一。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定通常有以下3種方法。

2.1.1 基準(zhǔn)值法 某一具體指標(biāo)的評(píng)價(jià)值是一個(gè)量化的有量綱的原始數(shù)據(jù)[11]。在系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)中，它不具可加性，評(píng)價(jià)時(shí)首先要將其標(biāo)準(zhǔn)化成0～1之間的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值，如:

式中:S′——指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值;S——量化的原始數(shù)據(jù);a，b——基準(zhǔn)值;S0——對(duì)象評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)值。式(4)是一種模糊隸屬函數(shù)的形式，具體函數(shù)形式可依據(jù)指標(biāo)的意義而定。

2.1.2 評(píng)分法 按一定的分制(5分制、10分制、百分制等)對(duì)具體指標(biāo)或綜合指數(shù)能滿足目標(biāo)的程度進(jìn)行打分。某一評(píng)價(jià)對(duì)象為人均糧食(kg/人)，假定以人均糧食≥600 kg為滿意標(biāo)準(zhǔn)，按10分制打分，則人均糧食大于600 kg為滿分，即10分，550～600 kg之間為9分，500～550 kg之間為 8分，450～500 kg之間為 7分，300～450 kg之間為6分，250～300kg之間為5分，200～250 kg之間為 4分，150～200 kg之間為 3分，100～150 kg之間為 2分，50～100 kg之間為1分，小于 50 kg為0分[12-13]。

2.1.3 評(píng)語(yǔ)法 依據(jù)指標(biāo)及綜合指數(shù)對(duì)目標(biāo)的滿足程度給予評(píng)語(yǔ)。滿足程度通過(guò)評(píng)定價(jià)值所處標(biāo)準(zhǔn)范圍為依據(jù)來(lái)決定。如某評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(即綜合指數(shù))在0～1之間，則有如下評(píng)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn):1～0.8為優(yōu)秀;0.8～0.6為良好;0.6～0.4為一般;0.4～0為差。在模糊綜合評(píng)判等方法中常用這些標(biāo)準(zhǔn)范圍以確定評(píng)語(yǔ)集[14]。

無(wú)論哪一種方法所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，都是研究者根據(jù)系統(tǒng)所要達(dá)到的目標(biāo)在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)前就擬定的，通常帶有一定的主觀性。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是否符合客觀要求取決于專家的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)系統(tǒng)狀況的認(rèn)識(shí)程度，其次盡可能在低層次上確定指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)值，以克服高層次上評(píng)語(yǔ)偏差過(guò)大的影響。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

在表1中，有定量化的指標(biāo)，也有一些定性的指標(biāo)，如:流域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與資源量的相關(guān)度，這些定性指標(biāo)不是具體的數(shù)值，而是語(yǔ)言評(píng)價(jià)的等級(jí)。為了消除由于量綱不同帶來(lái)的不可比性，在評(píng)價(jià)前，需要對(duì)這些定性指標(biāo)進(jìn)行定量化處理，使不同類型的指標(biāo)數(shù)據(jù)具有相同的量綱，并對(duì)原始數(shù)據(jù)采取歸一法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，參考以下標(biāo)準(zhǔn)[7，15-23]。

(1)國(guó)家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如:人均糧食產(chǎn)量參考陜西省和國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn);農(nóng)村恩格爾系數(shù)打分參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)村勞動(dòng)力人均受教育年限打分參考陜西省和全國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)等。

(2)類比標(biāo)準(zhǔn)。

(3)科學(xué)研究已判定的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)值，如:流域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與資源量相關(guān)度打分的確定。

(4)根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法中的評(píng)分法(10分制)。

本文以黃土丘陵區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益調(diào)查數(shù)據(jù)為例，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，判斷各關(guān)鍵指標(biāo)得分值。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)分結(jié)果分別見表2和表3。

一旦確定了關(guān)鍵指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，就可以對(duì)指標(biāo)層進(jìn)行打分和量化了。本研究通過(guò)以黃土丘陵區(qū)典型地區(qū)紙坊溝為例，采用表2的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益中的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表2 黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)體系關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

表3 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系關(guān)鍵指標(biāo)打分統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化方法

對(duì)原始數(shù)據(jù)的評(píng)分只能表明該指標(biāo)的相對(duì)重要性，并不能表明其在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中的絕對(duì)重要性。結(jié)合權(quán)重及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果，即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。其歸一化公式為:

式中:Pij——各指標(biāo)歸一化值;Wi——各指標(biāo)權(quán)重;Sij——數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化所得分值。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化結(jié)果

利用式(5)分別對(duì)紙坊溝流域不同年限的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)層各關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理。其結(jié)果見表4。

4 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)

4.1 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)方法

根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)級(jí)指標(biāo)體系，首先按照準(zhǔn)則層進(jìn)行分析，采用綜合加權(quán)模型分別計(jì)算生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的綜合歸一化值，然后對(duì)各準(zhǔn)則層進(jìn)行加權(quán)，得出農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合歸一化值。計(jì)算方法為:

式中:Ej——各代表年份農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益歸一化值;Xij——指標(biāo)打分值，n=17。

根據(jù)綜合的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合歸一化值，在參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究[15，24-26]的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)專家的經(jīng)驗(yàn)判斷并結(jié)合實(shí)際情況，采用5個(gè)區(qū)間來(lái)界定農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)等級(jí)，區(qū)間量度值范圍為[0，10] ，見表 5。

表4 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo)歸一化值結(jié)果

表5 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合歸一化值范圍及評(píng)價(jià)等級(jí)

4.2 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)結(jié)果分析

運(yùn)用式(6)對(duì)研究對(duì)象內(nèi)的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)體系中準(zhǔn)則層(生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展)分別計(jì)算歸一化值，并通過(guò)加權(quán)計(jì)算出效益評(píng)價(jià)綜合值。計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益綜合值

依據(jù)表5中的評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)紙坊溝流域2001年、2005年和2008年的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出如表7中的結(jié)論。

表7 紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)結(jié)果

由表7可知:通過(guò)上述研究方法，可以很明確地判斷出紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益由2001年的“中等”級(jí)上升到2008年的“良好”級(jí)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用層次分析法對(duì)紙坊溝農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益中關(guān)鍵因子進(jìn)行量化分析，從更加直觀的角度判定出紙坊溝流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益由“中等”級(jí)發(fā)展為“良好”級(jí)。層次分析法作為一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，它是將決策者對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的決策思維過(guò)程模型化、數(shù)量化的過(guò)程，應(yīng)用這種方法，可以更加直觀的評(píng)判目標(biāo)層及準(zhǔn)則層的變化趨勢(shì)，為評(píng)價(jià)某一系統(tǒng)提供了由定性-定量-定性的方法。本項(xiàng)目所涉及的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系及層次分析法具有現(xiàn)實(shí)操作性，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)等領(lǐng)域，并為其提供預(yù)警，為生產(chǎn)者及管理者提供決策依據(jù)。

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