基于AHP分析法的川西北高寒沙地適生治沙灌木篩選評價研究

陳德朝, 達郎周, 鄢武先, 鄧東周*, 賀麗, 吳世磊, 余凌帆, 楊靖宇, 王嘉智, 張利

1. 四川省林業(yè)科學研究院，森林和濕地生態(tài)恢復與保育四川省重點實驗室，四川 成都 610081；

2. 若爾蓋縣林業(yè)和草原局，四川 阿壩 623000；

3. 阿壩州林業(yè)科學技術研究所，四川 阿壩 623000

川西北高寒沙地類型區(qū)主要指高寒地區(qū)草地退化形成的沙化土地，位于四川西北部，地處青藏高原東南緣，屬長江、黃河源頭，是《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》確定的國家重點生態(tài)功能區(qū)之一，生態(tài)區(qū)位重要，是長江、黃河流域重要的生態(tài)安全屏障。區(qū)內(nèi)森林、草原和濕地等生態(tài)系統(tǒng)，在水源涵養(yǎng)、水資源補給、水土保持、區(qū)域氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護等方面起著重要作用。目前對川西北高寒沙地的研究主要集中于沙化成因[1-5]，沙地治理技術及對策[6-8]，不同沙化類型植被特征[9-11]、植物種群空間分布格局[12]等方面。而對于該區(qū)域適生治沙灌木選擇的研究報道僅有部分樹種引進研究[13]，本文采用專家咨詢、層次分析等方法構建了川西北高寒沙區(qū)治沙灌木評價體系，評價篩選出優(yōu)良適生治沙植物8種，為川西北高寒沙地植被恢復治沙灌木選擇提供科學依據(jù)，為解決川西北沙化土地治沙材料單一的問題提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

川西北高寒區(qū)地處青藏高原東南緣，四川省的西北部，包括甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州的28個縣，海拔多在3 000 m以上。地理坐標為E97°21′—104°24′，N 28°16′—34°19′。屬高原高寒地區(qū)，氣候嚴寒，冬長夏短，春秋短，寒冷干燥，日照充足，晝夜溫差大，年凍土時間長達6個月。根據(jù)若爾蓋、紅原等縣的氣象資料，年平均氣溫在2.5 ℃～6 ℃，年降水量500～900 mm，且集中在5—9月，占年降水量的70%以上。研究區(qū)域植被以高山草甸為主。

2 研究方法

2.1 沙生植物調(diào)查統(tǒng)計

根據(jù)文獻查閱及對若爾蓋縣、紅原縣、壤塘縣、阿壩縣、爐霍縣、色達縣等川西北高寒沙地典型性的灌木資源調(diào)查統(tǒng)計，初步確定川西北藏區(qū)高寒沙地鄉(xiāng)土灌木共計31種，隸屬于8科15屬（見表1）。

表 1 川西北高寒區(qū)灌木資源統(tǒng)計表Tab. 1 Statistical table of shrub resources in alpine regions of northwest Sichuan

2.2 層次分析法

層次分析法[14-16](The Analvtic Hierarchy Process)是美國匹茲堡大學教授Saatv T L提出的一種定性與定量分析相結合的多目標決策分析方法。層次分析法基本原理可歸納為層次的數(shù)學原理、遞階層次結構原理、兩兩比較標度與判斷原理、層次排序原理。

根據(jù)目前川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木的現(xiàn)狀，結合川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木本身特性和其所發(fā)揮功能建立相應層次結構模型，該模型結構分為三個層次，第一層即目標層A用來衡量川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木篩選的合理程度，需要定性與定量指標來反映各治沙植物綜合權重值，第二層即中間要素層B作為評價的準則，第三層（因子層C）即中間要素層中下屬的單項指標。其中二三層指標均通過專家問卷調(diào)查形式將定性的指標定量化，然后計算出總的評價指數(shù)。

根據(jù)層次結構構造判斷矩陣一致性檢驗。一致性檢驗是為了檢驗各元素重要度之問的協(xié)調(diào)性，避免出現(xiàn)A比B重要，B比C重要，而C又比A重要這樣的矛盾情況出現(xiàn)。一致性檢驗的判斷標準是一致性比例 (CR)的值（CR=CI/RI），當 CR<0.1時，判斷矩陣的一致性是可以滿足要求的。

3 結果與分析

3.1 評價體系建立

邀請水土保持與荒漠化防治、生態(tài)學、土壤學、植物學、林學、草學等專業(yè)專家20人參與打分，發(fā)放問卷調(diào)查表20份，收回問卷20份，通過專家打分確定評價因子及權重。利用AHP層次分析法從適應能力、擴繁能力、防風固沙能力3方面建立Yaahp軟件模型進行評價篩選。通過Yaahp軟件(Yaahp是一款層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP輔助軟件)，為使用層次分析法的決策過程提供模型構造、計算和分析等方面的幫助)構建層次分析法中評價指標體系，并確定評價因子權重，層次結構構造判斷通過矩陣一致性檢驗，CR<0.1（見圖1）。

通過專家打分法確定地帶性鄉(xiāng)土植物、自然氣候適應能力、改良土壤能力、耐貧瘠能力、越冬成活率、無性繁殖能力、枝葉萌發(fā)能力、自然分布海拔、種植成活率、自然分布坡向、防風能力、根系擴張能力、有性繁殖能力、抗病蟲害能力14個指標的權重={0.1804、0.1335、0.1033、0.0812、0.0777、0.0777、0.0731、0.0581、0.0473、0.0467、0.0467、0.0269、0.0259、0.0213 }，其中，地帶性鄉(xiāng)土植物、自然氣候適應能力、改良土壤能力3個指標為川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木篩選的主要因子（見圖2）。

圖 1 川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木篩選指標體系圖Fig. 1 Selection index system chart of suitable shrubs for sand control in alpine sandy land in northwest Sichuan

圖 2 評價因子權重對比圖Fig. 2 Weight comparison chart of evaluation factors

3.2 優(yōu)良適生治沙植物選擇

采用3級評分制對這些評價指標實行量化分級（見表2），結合專家咨詢及文獻查閱確定了每一指標相應的分級標準，將綜合指標為優(yōu)的治沙植物量化為5，綜合指標為良的治沙植物量化為3，綜合指標為中的治沙植物量化為1，得出各參選治沙植物的各指標得分(Rij)，最后根據(jù)公式（1）計算出各參選治沙植物的綜合評價值，根據(jù)綜合評價值對參選治沙植物進行排序，據(jù)此選出符合川西北高寒區(qū)的治沙植物。

根據(jù)不同沙生植物的植物特性不同采用專家打分的方式運用層次分析模型的計算方法，對照各評價指標的分級標準得出31種沙生植物指標得分（Rij）。

根據(jù)公式（1）得出，排在前8的川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木為沙棘、康定柳、杯腺柳、金露梅、銀露梅、變?nèi)~海棠、高山繡線菊和窄葉鮮卑花。

4 討論與結論

（1）采用Yaahp軟件繪制層次模型、生成判斷矩、兩兩比較數(shù)據(jù)輸入、排序權重計算、計算數(shù)據(jù)導出。由于客觀事物的復雜性以及人的主觀性，很難一次就構造出滿足一致性要求的判斷矩陣，利用軟件提供的實時一致性比例計算功能方便掌握情況，對不一致判斷矩陣進行人工調(diào)整，從而幫助決策者做出正確的判斷[17]。

（2）采用層次分析法，構建川西北藏區(qū)高寒沙地適生治沙灌木篩選層次結構模型，從31種鄉(xiāng)土灌木中篩選出沙棘、康定柳、杯腺柳、金露梅等8種優(yōu)良適生治沙灌木，目前川西北治沙灌木科學研究及應用技術研究集中在康定柳和沙棘兩種治沙灌木上[18-22]，對其他治沙灌木研究及應用較少，建議加大對金露梅、銀露梅、變?nèi)~海棠、高山繡線菊和窄葉鮮卑花等治沙植物的研發(fā)。

表 2 評價指標量化分級表Tab. 2 Quantitative grading table of evaluation index