基于評價指標(biāo)為潛變量背景下的紙坊溝流域水土保持技術(shù)評估

喬 梅, 王繼軍,,*, 趙曉翠, 李 玥, 韓曉佳

1 西北農(nóng)林科技大學(xué), 楊凌 712100 2 中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 楊凌 712100

水土流失治理取得了重要進(jìn)展,尤其十八大以來,共實(shí)施水土流失治理31.6萬km2,改造坡耕地2000萬km2,實(shí)施生態(tài)修復(fù)11.4萬km2,新建生態(tài)清潔小流域2000多條,林草覆蓋率增加10%—30%以上,平均每年減少土壤侵蝕量近4億t[1]。這一顯著成果離不開先進(jìn)、成熟的水土保持技術(shù)。對各水土保持技術(shù)的綜合評估,有利于分析水土流失治理與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合機(jī)制,實(shí)現(xiàn)政策協(xié)同性。因此,典型流域水土保持技術(shù)的評估對進(jìn)一步優(yōu)化水土保持技術(shù)體系以及合理配置水土保持措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前相關(guān)研究主要是對水保技術(shù)應(yīng)用效果的評估[2-3],也有部分對水保技術(shù)適宜性的評價[4-6],而對于水土保持技術(shù)本身及其與應(yīng)用過程、應(yīng)用效果相融合的評價鮮有報道。已有研究主要集中在技術(shù)效益以及適宜性等顯變量的評估,但水土保持技術(shù)的選擇、應(yīng)用過程以及應(yīng)用效果之間的互動關(guān)系是無法直接測量的,對“水土保持技術(shù)體系”表征涉及到的是無法直接測量的潛變量,一個潛變量對應(yīng)若干個顯變量,潛變量可看做顯變量的抽象和概括,顯變量視為特定潛變量的反映指標(biāo)[7]。潛變量的準(zhǔn)確描述必須通過顯變量來實(shí)現(xiàn),為了精確揭示水土保持技術(shù)本身、應(yīng)用過程以及應(yīng)用效果之間的互動關(guān)系,有必要對顯變量進(jìn)行測量,但對于大部分區(qū)域而言,短期內(nèi)無法獲得所需的顯變量值,例如土壤侵蝕模數(shù)、人均純收入等需要長期觀測反映某段時期的侵蝕程度以及農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入變化,因此,要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)與理論,通過驗(yàn)證性分析對潛變量本身來評估,既減少了顯變量的長期測算誤差,又快速對特定潛變量進(jìn)行了評估,揭示被評估對象的本質(zhì)。作為本課題的科學(xué)問題是：如何保證潛變量指標(biāo)評估結(jié)果與顯變量評估結(jié)果相一致,并較精確的揭示被評估對象水土保持技術(shù)的本質(zhì),則要將潛變量指標(biāo)與顯變量指標(biāo)評估過程進(jìn)行對比分析,確定二者的一致性。因此,首先要完成潛變量指標(biāo)的評估,這是本文的重點(diǎn)。

紙坊溝流域在水土流失治理和水土保持技術(shù)應(yīng)用中具有典型的代表性,因此,以紙坊溝流域?yàn)槔?對其水土保持技術(shù)本身屬性及應(yīng)用過程進(jìn)行評估,以期為系統(tǒng)揭示水土保持技術(shù)與應(yīng)用區(qū)域區(qū)位特征、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耦合關(guān)系提供參考,為紙坊溝流域未來水土保持技術(shù)選擇提供參考。

1 研究思路與方法

科學(xué)合理的評價指標(biāo)以及評價方法能夠精確揭示水土保持技術(shù)的本質(zhì),為同類型區(qū)水土保持技術(shù)選擇提供參考。由于水土保持技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù),技術(shù)的選擇與實(shí)施過程無法直接測量,并且大多數(shù)研究集中在顯變量的直接評估,為了精確揭示水土保持技術(shù)本身、應(yīng)用過程以及應(yīng)用效果之間的互動關(guān)系,減少顯變量誤差以及顯變量在其他潛變量上的負(fù)荷,對潛變量與顯變量的評估過程進(jìn)行對比分析。因此,本文主要以潛變量的直接評估為主。首先,通過資料分析、調(diào)研對紙坊溝流域水土保持技術(shù)演變過程中的技術(shù)體系進(jìn)行歸類,為構(gòu)建科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系以及指標(biāo)評判標(biāo)度提供幫助;其次,對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計算、分析,精確揭示水土保持技術(shù)的本質(zhì)。

按照上述研究思路,采取專家咨詢法以及層次分析等方法對紙坊溝流域水土保持技術(shù)進(jìn)行評估。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建及指標(biāo)界定

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

水土保持技術(shù)是指在水土流失地區(qū),運(yùn)用水土保持學(xué)原理及生態(tài)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)學(xué)科理論,以水土保持為目的,同時優(yōu)化水土資源配置、協(xié)調(diào)發(fā)展農(nóng)業(yè)生態(tài)資源與產(chǎn)業(yè)而采取的一系列技術(shù)的總稱,包括水土保持工程技術(shù)、水土保持耕作技術(shù)和水土保持生物技術(shù)[8]。水土保持技術(shù)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù),具有社會、生態(tài)以及經(jīng)濟(jì)三大屬性?？紤]到水土保持技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)的獨(dú)特性,借鑒課題“生態(tài)技術(shù)評價方法、指標(biāo)與評價模型開發(fā)”研究成果,水土保持技術(shù)評價指標(biāo)體系構(gòu)建除遵循科學(xué)性、可操作性、系統(tǒng)性以及可比性等一般性原則之外,還應(yīng)遵循以下原則：

主觀與客觀相結(jié)合。水土保持技術(shù)通常由政府主導(dǎo)實(shí)施,農(nóng)民采用,農(nóng)民的水土保持意識以及當(dāng)?shù)氐纳鐣⑸鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)背景對水土保持技術(shù)的采用有正面或負(fù)面的影響,因此,構(gòu)建水土保持技術(shù)評價指標(biāo)時應(yīng)有機(jī)結(jié)合主、客觀指標(biāo),使其內(nèi)外統(tǒng)一。

內(nèi)部與外在相結(jié)合。水土保持技術(shù)與作為一項(xiàng)相對成熟的生態(tài)技術(shù),既有技術(shù)的本質(zhì)屬性又包括所技術(shù)使用的條件以及后期產(chǎn)生的各項(xiàng)效益。因此,要合理結(jié)合其本身屬性、限制條件以及技術(shù)效益。

自然與經(jīng)濟(jì)社會屬性相結(jié)合。水土保持技術(shù)使用有自然、社會以及經(jīng)濟(jì)條件的限制,同時,既要防止水土流失,又要促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。自然指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)之間存在相互聯(lián)系、相互作用的關(guān)系,總體來說,揭示自然的指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)社會的指標(biāo)共同構(gòu)成水土保持技術(shù)評價指標(biāo)體系的整體。

圖1 水土保持技術(shù)評估體系基本構(gòu)成 Fig.1 Basic composition of soil and water conservation technology assessment system

綜上所述,水土保持技術(shù)的核心是技術(shù)本身特點(diǎn),涉及到技術(shù)的適宜性、技術(shù)實(shí)施過程產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用、農(nóng)戶的生產(chǎn)經(jīng)營理念以及各利益體之間的利益關(guān)系等。因此,水土保持技術(shù)評估體系構(gòu)建從技術(shù)屬性、適宜性和效益三個方面推進(jìn)(圖 1)。

技術(shù)屬性主要是水土保持技術(shù)本身的特點(diǎn)以及性質(zhì),包括技術(shù)構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)及配置等,以及是否能穩(wěn)定發(fā)揮作用,在應(yīng)用過程中是否易于被應(yīng)用者接受等,這是技術(shù)能否發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。所以,技術(shù)屬性包括技術(shù)成熟度及技術(shù)應(yīng)用難度。

關(guān)于水土保持技術(shù)適宜性,國內(nèi)外近年來取得了一些研究成果[9],為技術(shù)相宜性的表征提供了相應(yīng)的參考。劉剛才等人提出包括區(qū)域自然適宜性、區(qū)域社會條件適宜性等指標(biāo)的“求-供”指標(biāo)體系[10],技術(shù)相宜性是其使用的前提,除社會生態(tài)經(jīng)濟(jì)相宜性之外,還包括目標(biāo)以及政策法規(guī)的相宜性[11],因此,技術(shù)相宜性包括立地相宜性、目標(biāo)相宜性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相宜性以及政策法規(guī)相宜性。

關(guān)于水土保持技術(shù)效益評價方面的研究到目前為止相對比較成熟,主要包括社會效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益三方面[12-13]。同時,根據(jù)國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略需求以及新時期社會經(jīng)濟(jì)條件,技術(shù)在本區(qū)域未來發(fā)揮效益的持續(xù)性相對重要。因此,效益評價指標(biāo)考慮社會、生態(tài)以及經(jīng)濟(jì)的同時,還要包括技術(shù)在未來使用的持續(xù)性。

綜上,結(jié)合課題“生態(tài)技術(shù)評價方法、指標(biāo)與評價模型開發(fā)”的相關(guān)研究結(jié)果,選取技術(shù)成熟度、技術(shù)應(yīng)用難度、技術(shù)適宜性、技術(shù)效益以及技術(shù)推廣潛力等五個指標(biāo)作為水土保持技術(shù)評估的一級指標(biāo),選擇技術(shù)完整性、應(yīng)用成本等14個水土保持技術(shù)評估的二級指標(biāo)(表1)。這些指標(biāo)可較為全面的反映出水土保持技術(shù)的屬性、適宜性以及效益等本質(zhì)規(guī)定。

各指標(biāo)權(quán)重參考課題“生態(tài)技術(shù)評價方法、指標(biāo)與評價模型開發(fā)”中生態(tài)技術(shù)評價指標(biāo)權(quán)重的計算方法,邀請長期從事水土保持工作的專家、具有豐富水土保持意識和有水土保持措施實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民參加問卷調(diào)查,對指標(biāo)重要程度進(jìn)行打分。最后,通過層次分析法計算得到各指標(biāo)的相對權(quán)重(表 1)。

表1 水土保持技術(shù)評價指標(biāo)體系及權(quán)重

2.2 指標(biāo)解釋與評判標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過多次專家討論以及2016年、2017年農(nóng)戶調(diào)研過程的感性認(rèn)識,對各指標(biāo)進(jìn)行如下解釋,并給出相應(yīng)的評判標(biāo)準(zhǔn)(表 2)。

表2 水土保持技術(shù)評價指標(biāo)解釋與評判標(biāo)準(zhǔn)

續(xù)表一級指標(biāo)Primary indicator自定義方法Custom method二級指標(biāo)Secondary indicators自定義方法Custom methodx4技術(shù)效益x4 Technical benefit效果非常好-5;效果良好-4;效果較好-3;效果一般-2;效果不明顯-1x41生態(tài)效益技術(shù)實(shí)施對生態(tài)環(huán)境改善效果非常好-5;技術(shù)實(shí)施對生態(tài)環(huán)境改善效果良好-4;技術(shù)實(shí)施對生態(tài)環(huán)境改善效果較好-3;技術(shù)實(shí)施對生態(tài)環(huán)境改善效果一般-2;技術(shù)實(shí)施對生態(tài)環(huán)境改善效果不明顯-1x42經(jīng)濟(jì)效益技術(shù)實(shí)施對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)效果非常好-5;技術(shù)實(shí)施對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)效果良好-4;技術(shù)實(shí)施對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)效果較好-3;技術(shù)實(shí)施對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)效果一般-2;技術(shù)實(shí)施對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)效果不明顯-1x43社會效益技術(shù)實(shí)施對社會公共利益和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)效果非常好-5;技術(shù)實(shí)施對社會公共利益和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)效果良好-4;技術(shù)實(shí)施對社會公共利益和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)效果較好-3;技術(shù)實(shí)施對社會公共利益和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)效果一般-2;技術(shù)實(shí)施對社會公共利益和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)效果不明顯-1x5技術(shù)推廣潛力 x5 Technology promotion po-tential 大-5;較大-4;中等-3;較小-2;小-1x51技術(shù)與未來發(fā)展關(guān)聯(lián)度技術(shù)與未來發(fā)展趨勢的關(guān)聯(lián)程度大-5;技術(shù)與未來發(fā)展趨勢的關(guān)聯(lián)程度較大-4;技術(shù)與未來發(fā)展趨勢的關(guān)聯(lián)程度中等-3;技術(shù)與未來發(fā)展趨勢的關(guān)聯(lián)程度較小-2;技術(shù)與未來發(fā)展趨勢的關(guān)聯(lián)程度小-1x52技術(shù)可替代性現(xiàn)使用技術(shù)非常容易被其他同等效果技術(shù)替代-5;現(xiàn)使用技術(shù)比較容易被其他同等效果技術(shù)替代-4;現(xiàn)使用技術(shù)容易被其他同等效果技術(shù)替代-3;現(xiàn)使用技術(shù)不易被其他同等效果技術(shù)替代-2;現(xiàn)使用技術(shù)不能被其他同等效果技術(shù)替代-1

3 紙坊溝流域水土保持技術(shù)評估

3.1 研究區(qū)概況

紙坊溝流域位于黃土高土原丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū),屬暖溫帶半干旱氣候區(qū),年平均降雨量483 mm,降雨主要集中在6—9月,以暴雨為主;降雨量占全年的73.6%,尤其是集中于7—8月,占全年降雨量的46.3%。流域內(nèi)梁峁起伏,地形破碎,溝壑密度達(dá)8.06k m/km2,海拔1100—1400 m。相關(guān)資料顯示：1938年紙坊溝流域林草茂盛,林草覆蓋率76.5%,糧食單產(chǎn) 724.5 kg/hm2,生態(tài)系統(tǒng)處于自然平衡狀態(tài)。從1940年開始,隨著農(nóng)耕地不斷擴(kuò)大,耕墾指數(shù)高達(dá)51.5%,植被破壞殆盡,到1958年水土流失極為嚴(yán)重,就僅存果樹和灌木0.35 km2,土壤侵蝕模數(shù)高達(dá)14000 t/(km2·a),生態(tài)系統(tǒng)極度惡化,陷于“越窮越墾,越墾越窮”的狀態(tài)[14]。

該流域總面積8.27 km2,有3個自然村,以農(nóng)業(yè)種植為主,其中,農(nóng)耕地有64 hm2(2015年),主要種植糧食作物有玉米、洋芋以及谷子等,以蘋果為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),2015年果園面積49.53 hm2。據(jù)統(tǒng)計,2015年全流域共有124戶,598人,從事農(nóng)業(yè)勞動有209人,全流域人均純收入7102.17元,其中農(nóng)業(yè)純收入占人均純收入16.9%。

自20世紀(jì)70年代以來,紙坊溝流域?qū)嵤┝恕吧剿锪致肪C合治理”、“小流域綜合治理”、“退耕還林工程”等水土保持措施,其中,梯田、淤地壩、退耕還林(草)等較典型[15]。經(jīng)過40多年的綜合治理,截止到2015年,流域內(nèi)林草地面積達(dá)385.67 hm2,水土流失治理度77.64%,生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復(fù),并步入良性循環(huán)的軌道。

3.2 數(shù)據(jù)處理及評價過程

3.2.1主要水土保持技術(shù)體系集成

水土流失治理是水土保持綜合技術(shù)的應(yīng)用過程,水土保持技術(shù)及配置體系直接決定了水土流失的治理效果,對水土保持技術(shù)體系評估,可為本區(qū)域未來水土保持技術(shù)選擇提供依據(jù)。參考王繼軍[16-17]等人的研究結(jié)果,明確紙坊溝流域不同時期水土保持技術(shù)體系的異同,形成不同的水土保持技術(shù)體系,根據(jù)其演變過程,重點(diǎn)評估紙坊溝流域1973—1983年(階段Ⅰ)、1984—1998年(階段Ⅱ)、1999年之后(階段Ⅲ)三個時期的水土保持技術(shù)體系。

1973—1983(階段Ⅰ),處于生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定恢復(fù)階段,水土流失治理以水土保持耕作技術(shù)為主,輔以工程技術(shù)+少量生物技術(shù),形成了“‘整地+輪作’(<5°)、‘(人工)窄條梯田+輪作’(5°—15°),‘(人工)窄條梯田+輪作’(15°—25°),‘魚鱗坑/反坡梯田+生態(tài)林’(大于25°),‘溝沿線植柳樹+淤地壩’(溝道)”防治技術(shù)體系。

1984—1998(階段Ⅱ),處于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定恢復(fù)時期,水土流失治理以水土保持工程技術(shù)和生物技術(shù)為主,輔以耕作技術(shù),形成了“‘川地+壟溝種植+地膜覆蓋+輪作’、‘(人工)窄條梯田/(機(jī)修)寬幅梯田+壟溝種植+地膜覆蓋+輪作’、‘(人工)窄條梯田+果樹’、‘坡地+水平溝種植、(人工)窄梯田+生態(tài)林(5°—15°)’,‘(人工)窄條梯田+蘋果’,‘(人工)窄條梯田/(機(jī)修)寬幅梯田+輪作+套種’,‘魚鱗坑/水平溝/反坡梯田+生態(tài)林’、‘人工種草’、‘草糧帶狀間輪作’、‘草灌帶狀間作’(15°—25°),‘魚鱗坑+造林’、‘草灌帶狀間輪作’(>25°),‘造林’、‘淤地壩’、‘柳谷坊’(溝道)”防治技術(shù)體系。

1999—(階段Ⅲ),處于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定恢復(fù)與功能提升期,水土流治理與防治以水土保持生物技術(shù)為主,以工程和耕作技術(shù)作為補(bǔ)充與配套技術(shù)體系,形成了“‘壟溝種植+地膜覆蓋+輪作’(<5°),‘(機(jī)修)寬幅梯田+果樹’、‘魚鱗坑/反坡梯田/窄梯田+生態(tài)林’(5°—15°),‘魚鱗坑/窄條梯田/反坡梯田+生態(tài)林’、‘封育’、‘封禁’(15°—25°),‘封育’(>25°)”的水土保持技術(shù)體系。

3.2.2數(shù)據(jù)來源與標(biāo)準(zhǔn)化處理

于2018年5月在紙坊溝流域展開農(nóng)戶調(diào)查,采取典型隨機(jī)抽樣的方法獲取第一手資料,調(diào)查涉及流域內(nèi)紙坊溝、寺崾峴以及瓦樹塌3個自然村,重點(diǎn)調(diào)查對農(nóng)戶水土保持技術(shù)實(shí)施過程的感性認(rèn)識、對技術(shù)實(shí)施效果的評價以及政府在水土保持技術(shù)與實(shí)施過程中的扶持狀況。調(diào)查持續(xù)10天,選取農(nóng)戶中主要從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成員,每戶大約持續(xù)1—1.5h,共調(diào)查35戶,其中有效問卷30戶。調(diào)研基本信息如(表3)。

表3 調(diào)研表基本信息

3.2.3數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

本文指標(biāo)數(shù)據(jù)均為調(diào)研獲得的第一手?jǐn)?shù)據(jù),不同指標(biāo)單位、量級不同,存在不可度量性。因此,對各指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行無量綱處理,轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,再進(jìn)行分析。本文采用閾值法無量綱處理。

閾值也稱臨界值,閾值法是直線型無量綱化方法之一,即用指標(biāo)實(shí)際值與閾值相比得到指標(biāo)的無量綱化值。

為了保證綜合評價結(jié)果的可靠性,采用閾值法消除各指標(biāo)數(shù)據(jù)數(shù)量級和量綱差異,使之處于[0,1]區(qū)間上。無量綱化處理結(jié)果如(表4)。

表4 紙坊溝流域水土保持技術(shù)評價各指標(biāo)數(shù)據(jù)的無量綱化

3.2.4結(jié)果與分析

依據(jù)上述水土保持技術(shù)演變過程中形成的技術(shù)體系,對紙坊溝流域水土保持技術(shù)進(jìn)行綜合評價。

按照線性加權(quán)求和法(Linear Weighted Sxm Method),對各階段得分進(jìn)行計算。

式中：R為綜合評價得分,Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重。Xj為j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

采取兩種計算方式,第一種：將一級指標(biāo)各指標(biāo)無量綱化數(shù)值與其對應(yīng)權(quán)重相乘再累加,得出紙坊溝流域三個階段水土保持技術(shù)評價體系5個一級指標(biāo)得分以及綜合得分(表4);第二種：用二級指標(biāo)各指標(biāo)的無量綱化數(shù)值與其對應(yīng)權(quán)重相乘再相加再乘以對應(yīng)的一級指標(biāo)權(quán)重,得出5個一級指標(biāo)得分以及綜合得分(表5)。

表5 紙坊溝流域各階段水土保持技術(shù)評價結(jié)果

“各指標(biāo)下對應(yīng)的一級指標(biāo)數(shù)值”即基于一級指標(biāo)下的計算結(jié)果,“各指標(biāo)下對應(yīng)的二級指標(biāo)數(shù)值”即基于二級指標(biāo)下的計算結(jié)果

為了便于分析,參照已有研究結(jié)果[18],并根據(jù)y值高低,將紙坊溝流域水土保持技術(shù)綜合評價結(jié)果劃分為5個標(biāo)度,(0, 0.2]為極差,(0.2, 0.4]為較差,(0.4, 0.6]為一般,(0.6, 0.8]為較好,(0.8, 1]為最好。

如表4所示,無論一級指標(biāo)計算結(jié)果,或二級指標(biāo)計算結(jié)果,從第一階段到第三階段得分依次增加,即水土保持技術(shù)體系在不斷完善、效果在不斷提升。并且,基于一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的測算結(jié)果基本一致,通過與當(dāng)?shù)夭糠洲r(nóng)民交流,評判結(jié)果與現(xiàn)實(shí)相符。

近40余年來,紙坊溝流域水土保持技術(shù)及其應(yīng)用綜合效果不斷提升,主要動因是水土保持技術(shù)體系不斷優(yōu)化,技術(shù)選擇與應(yīng)用的要素耦合度不斷提升,并與農(nóng)戶理念趨近。如表3所示,三個階段水土保持技術(shù)相宜性指標(biāo)始終排在第一位,尤其是立地相宜性較高,即所選用的水土保持技術(shù)總體上適合于區(qū)位特征,特別是適宜于當(dāng)?shù)氐孛?、氣候等自然條件,同時,水土保持技術(shù)選擇主要服務(wù)于區(qū)域生態(tài)條件和國家戰(zhàn)略目標(biāo),相對來說考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會需求較少,因此,在今后水土保持技術(shù)研發(fā)與選擇時,如果能夠綜合考慮區(qū)域生態(tài)修復(fù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國家戰(zhàn)略定位等需求,技術(shù)可用性則更強(qiáng)。就水土保持技術(shù)本身而言,其核心要素已具備,能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用,并容易被掌握和采納。水土保持技術(shù)應(yīng)用后,生態(tài)效應(yīng)大于經(jīng)濟(jì)效應(yīng),社會效應(yīng)最低,這與初始選擇水土保持技術(shù)時力求改變“越墾越窮,越窮越墾”的惡性循環(huán)理念相一致;由于水土保持技術(shù)核心是水土流失治理,同一背景下的水土保持技術(shù)變動彈性較小,可持續(xù)性較強(qiáng),這就提示我們在水土保持技術(shù)選擇時,一定要注意其技術(shù)適宜性和技術(shù)效益。

基于以上總體評價的基礎(chǔ),對二級指標(biāo)下的水土保持技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)評價、分析。根據(jù)評價模型與所獲得的數(shù)據(jù),紙坊溝流域不同階段水土保持技術(shù)基于二級指標(biāo)的具體評價結(jié)果如圖2所示。

圖2 紙坊溝流域水土保持技術(shù)綜合評價結(jié)果Fig.2 Comprehensive evaluation results of soil and water conservation technology in the Zhifanggou watershed

如圖2所示,第一階段紙坊溝流域水土保持技術(shù)評價結(jié)果為0.5191,得分在(0.4, 0.6]之間,處于一般。水土流失治理在這一階段處于不穩(wěn)定恢復(fù)期。以基本農(nóng)田建設(shè)為中心,實(shí)行山水田林路綜合治理,控制25°以上坡地水土流失,減輕水土流失災(zāi)害,提升流域內(nèi)糧食產(chǎn)量。由于大多數(shù)水土保持技術(shù)由政府投資并組織實(shí)施,在新中國成立初期,國家部分政策不夠完善,為了改善極其嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象,技術(shù)相宜性對水土保持技術(shù)實(shí)施的影響相對較大,社會效益、技術(shù)可替代性以及技術(shù)先進(jìn)性短時間內(nèi)相對考慮程度較低,這一結(jié)果與此時的社會生態(tài)經(jīng)濟(jì)背景有密切關(guān)系。因此,主要實(shí)施水土保持耕作技術(shù)為主,輔以工程與生物技術(shù)。

第二階段紙坊溝流域水土保持技術(shù)評價結(jié)果為0.6628,得分在(0.6, 0.8]之間,處于較好。流域內(nèi)水土流失治理也處于穩(wěn)定恢復(fù)期,實(shí)行小流域綜合治理。形成以村莊為中心的平面圈狀配置以及坡面立體梯層配置,水土流失治理的同時兼顧區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,到1990年人均純收入增長至591.01元[19]。由于各技術(shù)實(shí)施逐步見效,水土流失狀況以及其他生態(tài)環(huán)境都穩(wěn)步恢復(fù),并且大多數(shù)使用技術(shù)為類似區(qū)域試驗(yàn)推廣的能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用并且相對成熟的技術(shù),容易被掌握和采納?？傮w上,主要采取了工程技術(shù)和生物技術(shù),輔以耕作技術(shù),在穩(wěn)定糧食產(chǎn)量的同時穩(wěn)固退耕還林、還草的初期成果。

第三階段紙坊溝流域水土保持技術(shù)評價結(jié)果為0.7748,得分在(0.6, 0.8]之間,處于較好。流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定恢復(fù)與功能提升期,隨著1999年國家開始全國范圍內(nèi)實(shí)施退耕還林,并頒布相應(yīng)政策法規(guī),綜合效益得以提高。2015年流域內(nèi)人均純收入達(dá)7102.17元/人,林草覆蓋率達(dá)46.7%,糧食單產(chǎn)達(dá)268.75 kg/hm2。各技術(shù)在適宜流域地形、氣候以及經(jīng)濟(jì)等條件的前提下,為了響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、生態(tài)文明建設(shè)等方針,逐步注重流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

水土保持技術(shù)的合理配置是提升水土保持效益的有效方法,從紙坊溝流域發(fā)展過程來看,水土保持技術(shù)體系不斷完善,從單一的工程、耕作技術(shù)實(shí)施到小流域綜合治理,再到目前的生態(tài)文明建設(shè),既實(shí)現(xiàn)了土地資源的合理利用,又改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,提升了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平;但在生態(tài)文明的時代背景下,依據(jù)“兩山”理論以及生態(tài)文明共生的需求,在水土保持技術(shù)選擇、應(yīng)用過程及應(yīng)用效果之間的耦合系統(tǒng)尚需進(jìn)一步優(yōu)化。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本研究以安塞縣紙坊溝流域?yàn)檠芯繀^(qū),針對對水土保持技術(shù)選擇、應(yīng)用過程及應(yīng)用效果之間互動過程評估的空白以及潛變量、顯變量評估的優(yōu)缺點(diǎn),構(gòu)建2種情境下水土保持技術(shù)評價指標(biāo)體系,指標(biāo)體系包括技術(shù)成熟度、技術(shù)應(yīng)用難度、技術(shù)相宜性、技術(shù)效益、技術(shù)推廣潛力5個一級指標(biāo),技術(shù)完整性等在內(nèi)的14個二級指標(biāo),各指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)劃分5標(biāo)度。通過對紙坊溝流域不同階段水土保持技術(shù)的綜合評估驗(yàn)證了2種情境下水土保持技術(shù)評估指標(biāo)的合理性和可行性。

紙坊溝流域水土保持技術(shù)評價結(jié)果表明：流域內(nèi)水土保持技術(shù)選擇與應(yīng)用的要素耦合度不斷提升,采取一二級指標(biāo)相互印證的方法,無論是基于一級指標(biāo)的計算結(jié)果、或者二級指標(biāo)的計算結(jié)果,紙坊溝流域水土保持技術(shù)各指標(biāo)在三個階段的得分依次提升,0.5399(0.5191),0.6724(0.6628),0.7866(0.7748)(括號內(nèi)為基于二級指標(biāo)的測算結(jié)果)并且技術(shù)適宜性排首位,即流域內(nèi)所用水土保持技術(shù)尤其適宜于流域的氣候、地形條件,評判結(jié)果與現(xiàn)實(shí)相符。

4.2 討論

(1)紙坊溝流域經(jīng)歷了“破壞-恢復(fù)-破壞-修復(fù)”的完整演變過程,在長期的水土流失治理過程中所形成的水土保持技術(shù)體系： “‘壟溝種植+地膜覆蓋+輪作’(<5°),‘(機(jī)修)寬幅梯田+果樹’、‘魚鱗坑/反坡梯田/窄梯田+生態(tài)林’(5°—15°),‘魚鱗坑/窄條梯田/反坡梯田+生態(tài)林’、‘封育’、‘封禁’(15°—25°),‘封育’(>25°)”這一技術(shù)體系,對黃土丘陵區(qū)水土流失治理具有重要的應(yīng)用和借鑒價值。

(2)紙坊溝流域水土保持技術(shù)演變過程中,在第Ⅰ階段,以水土保持耕作技術(shù)和工程技術(shù)為主,其中耕作技術(shù)的核心技術(shù)是輪作,工程技術(shù)的核心技術(shù)是人工梯田技術(shù),造林技術(shù)和淤地壩技術(shù)則為該階段輔助技術(shù);在第Ⅱ階段,以工程技術(shù)和生物技術(shù)為主,其中工程技術(shù)的核心技術(shù)是梯田、淤地壩,生物技術(shù)的核心技術(shù)是植樹造林,輪作等技術(shù)則為該階段的輔助技術(shù);在第Ⅲ階段,以生物技術(shù)為主,其核心技術(shù)是植樹造林和封育技術(shù)。對于同類型區(qū)而言,在現(xiàn)階段的水土流失治理中,要以生態(tài)修復(fù)為主,將封育和封禁作為首選治理技術(shù)。

(3)“技術(shù)適宜性”在評價指標(biāo)體系中占有重要地位,所以在水土保持技術(shù)選擇時,首先要考慮的是技術(shù)相宜性;其次,區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢對于水土保持技術(shù)的選擇來說也相當(dāng)重要,也要充分考慮這一點(diǎn)。為了滿足國家生態(tài)文明建設(shè)等需求,依據(jù)“兩山論”、“新農(nóng)村建設(shè)”的新要求,接下來構(gòu)建三級指標(biāo)時,要重視水土保持技術(shù)本身、水土保持技術(shù)應(yīng)用過程與應(yīng)用效益之間互動關(guān)系的定量評估,進(jìn)一步對潛變量的評估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。