鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度種植業(yè)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(nóng)業(yè)科學院科技信息研究所，山東濟南 250100；2.濟南大學水利與環(huán)境學院，山東濟南 250002)

《國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》(2018—2022年)是我國振興鄉(xiāng)村的指導性文件，該規(guī)劃強調(diào)鄉(xiāng)村振興要圍繞產(chǎn)業(yè)振興、人才振興、文化振興、生態(tài)振興和組織振興綜合發(fā)展[1]。山東省作為農(nóng)業(yè)大省，在由農(nóng)業(yè)大省向強省轉(zhuǎn)變的過程中，探索鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度種植業(yè)產(chǎn)業(yè)的科學發(fā)展模式是產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式、新舊動能轉(zhuǎn)換的具體表現(xiàn)形式，有利于傳統(tǒng)種植業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，對促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有實際意義。農(nóng)業(yè)“新六產(chǎn)”的發(fā)展觀是針對山東省新時期農(nóng)業(yè)發(fā)展應運而生的，該發(fā)展觀不僅注重種植農(nóng)作物(第一產(chǎn)業(yè))，而且注重從事農(nóng)產(chǎn)品加工(第二產(chǎn)業(yè)),糧食作物深加工與銷售農(nóng)產(chǎn)品及其加工產(chǎn)品(第三產(chǎn)業(yè))，以獲得更多的增值價值，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展開辟光明前景。農(nóng)業(yè)“新六產(chǎn)”充分實現(xiàn)了農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)，加工制造業(yè)，銷售、服務等產(chǎn)業(yè)的智能化提升，不僅集成了知識、技術(shù)、信息和數(shù)據(jù)，而且在推動鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升生產(chǎn)、流通和銷售質(zhì)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(qū)規(guī)劃》(2016—2020年)，將魯北農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，按照“穩(wěn)定面積、提高單產(chǎn)、改善品質(zhì)、增加效益”的發(fā)展思路，建設成“優(yōu)質(zhì)噸糧區(qū)”。魯北是山東省商品糧基地，加強優(yōu)質(zhì)糧食基地建設，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)能力，離不開種植業(yè)，種植業(yè)對于鄉(xiāng)村振興具有舉足輕重的作用。了解鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度種植業(yè)的綜合狀況是實現(xiàn)鄉(xiāng)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(xiāng)鎮(zhèn)作為實例，運用層次分析模型進行種植業(yè)的綜合評估，以期為鄉(xiāng)村振興提供有益思路，從而實現(xiàn)種植業(yè)產(chǎn)業(yè)新舊動能轉(zhuǎn)化，使農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級換代與山東省農(nóng)業(yè)“新六產(chǎn)”的綜合發(fā)展聯(lián)系起來[2]。

1 研究區(qū)域與方法

1.1研究區(qū)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(fā)展的一個縮影，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自然和社會經(jīng)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(fā)區(qū)域、人均水資源潛力缺乏，體現(xiàn)了整個黃淮海平原農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱的特點,但該市農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展程度較高、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)優(yōu)勢明顯，大宗農(nóng)產(chǎn)品供給能力強，屬于魯北低洼平原大宗農(nóng)產(chǎn)品供給功能區(qū)，是山東省六大功能區(qū)之一[2]。

以禹城市轄區(qū)內(nèi)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為種植業(yè)評估對象有廣泛的代表性，而且鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(huán)節(jié)，是山東省農(nóng)業(yè)功能區(qū)細化的延伸。鄉(xiāng)鎮(zhèn)是縣域發(fā)展的基礎(chǔ)，既是尺度從上到下轉(zhuǎn)換過程中研究的難點之一，也是從下到上區(qū)域尺度擴展研究的重要區(qū)域單元，對于鄉(xiāng)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(jié)構(gòu)的多準則決策方法，它將定性分析和定量分析相結(jié)合，把人們的思維過程層次化和數(shù)量化，在目標因素結(jié)構(gòu)復雜且缺乏必要的數(shù)據(jù)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(quán)重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)。該方法自1982年被介紹到我國以來，以其定性與定量相結(jié)合處理各種決策因素的特點和系統(tǒng)靈活簡潔的優(yōu)點，廣泛應用于各個領(lǐng)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(tǒng)分析人員的思維過程系統(tǒng)化、數(shù)學化和模型化，在分析過程中該方法需要的定量數(shù)據(jù)不多。此次研究，結(jié)合禹城市11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)要素的8個具體因素、建立要素間的遞階層次結(jié)構(gòu)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(gòu)建的種植業(yè)要素綜合評價因素的遞階層次結(jié)構(gòu)如圖1所示[3-4]。

圖1 禹城市11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)綜合評估的遞階層次結(jié)構(gòu)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(jié)果的有效性。在層次分析法中，為了使判斷定量化，關(guān)鍵在于設法使任意2個方案對于某一準則的相對優(yōu)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(yōu)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(shù)量標度，有關(guān)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(shù)有一定的定量關(guān)系。一般地，階數(shù)是1或者2時，R.I.為0，當階數(shù)≥3，平均隨機一致性指標R.I.的數(shù)值隨著階數(shù)的增加而增大，R.I.=0.58(階數(shù)=3)，R.I.=0.90(階數(shù)=4)，R.I.=1.12(階數(shù)=5)，R.I.=1.24(階數(shù)=6)，R.I.=1.32(階數(shù)=7)，R.I.=1.41(階數(shù)=8)，R.I.=1.45(階數(shù)=9)，R.I.=1.49(階數(shù)=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(diào)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(jié)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(yè)典型影響因素的8個指標變量在種植業(yè)綜合評價中的權(quán)重系數(shù)，采用專家咨詢和調(diào)查問卷的方式，請種植業(yè)領(lǐng)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(huán)節(jié)，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(yè)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(shù)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(shù)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(chǔ)上，進行判斷矩陣最大特征向量的計算，實現(xiàn)遞階層次單排序，最大特征向量結(jié)果如表2、3所示。

2.3層次分析法總排序經(jīng)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(shù)的檢驗，最后得到11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)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(jié)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(zhèn)鄉(xiāng)的綜合權(quán)重處于第1位，房寺鎮(zhèn)的綜合權(quán)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(zhèn)、辛店、張莊鎮(zhèn)、梁家鎮(zhèn)、安仁鎮(zhèn)、倫鎮(zhèn)、十里望鄉(xiāng)和李屯鄉(xiāng)。

3 結(jié)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(qū)域4個層次，分析它們之間的相互聯(lián)系與相互制約關(guān)系，計算出了各層的相對權(quán)重，從而得出這些因素對實現(xiàn)總目標影響的重要程度。禹城市11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植業(yè)評估總目標重要程度呈現(xiàn)3個層次，第1層次為莒鎮(zhèn)鄉(xiāng)、房寺鎮(zhèn)和市中街道辦事處3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，第2層次為辛寨鎮(zhèn)、辛店、張莊鎮(zhèn)、梁家鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，第3層次為倫鎮(zhèn)、十里望鄉(xiāng)、李屯鄉(xiāng)和安仁鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

黃淮海平原是我國最大的平原，是糧、棉、油的重要產(chǎn)區(qū)。禹城市作為國家級農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)范圍的縣域單元、魯北低洼平原大宗農(nóng)產(chǎn)品供給功能區(qū)、魯西平原現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的縣市，必須因勢調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和種植制度，以魯北農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)為依托，以優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品為核心，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，如將種植業(yè)技術(shù)和模式比較典型的房寺鎮(zhèn)、倫鎮(zhèn)等作為產(chǎn)業(yè)輻射和轉(zhuǎn)移的重要承接區(qū)，建設農(nóng)產(chǎn)品精深加工基地，做好糧食產(chǎn)業(yè)、種植業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)全面發(fā)展，加快糧食農(nóng)產(chǎn)品加工和銷售鏈條的信息化、產(chǎn)業(yè)化步伐，高效、集約利用土地資源，形成產(chǎn)業(yè)集中度高、競爭優(yōu)勢顯著的產(chǎn)業(yè)集群。