辽宁中北部地区秸秆还田生态效益模糊评价

赵丹 高翔 杨萍

摘要：选择辽宁中北部地区的蔡牛镇为研究区域，在实地调研的基础上，选择水、肥、气、土四个主要因子作为生态效益评价指标，运用模糊评价法和层次分析法核算应用秸秆还田技术的生态效益。结果表明：辽宁中北部地区实施秸秆还田技术后，综合生态效益显著提升。

关键词：生态效益;模糊评价法;层次分析法;秸秆还田

中图分类号：S-9    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2020）06-0008-04

近年来，辽宁省中部和北部地区的玉米种植面积约为80.2万hm2，秸秆年产量约3 400万t，除2 312万t被有效利用外，近1 000万t的秸秆被当作燃料或露天焚烧，对生态环境造成诸多不良影响。秸秆还田技术不仅能有效利用玉米秸稈，还能改善生态环境。为此，选择位于辽宁中北部的铁岭市蔡牛镇作为研究区域，在实地调研的基础上，选择水、肥、气、土作为生态效益评价主要因子，应用模糊评价法与层次分析法核算应用秸秆还田技术的生态效益。建立多因素对生态环境影响的评价指标体系，对二氧化碳、有机质、肥料、含水量等进行定量，解决生态效益难以定量化的难题，具有一定的现实意义。

1 评价算法概述

1.1 AHP层次分析法及其基本步骤

构建指标层次递阶模型，对指标两两比较后的判断矩阵A=（aij）n*n进行层次单排序和总排序。层次排序是确定因素的重要程度，用于计算判断矩阵的特征向量Z和最大特征值λmax，包括层次单排序和层次总排序。对二级指标进行单排序时，先构建其对一级指标的判断矩阵B，计算其特征向量Z和最大特征值λmax。计算前先对矩阵B按列进行归一化处理，得到矩阵N：

最后，进行一致性检验和权重系数确定。

1.2 模糊分析法及其基本步骤

模糊分析法的基本步骤为：

1） 确定评价对象的因素论域。设M个评价指标，其数量由具体的指标体系所决定。

2） 确定评语等级论域。设U=（U1，U2…Un），每一个等级对应一个模糊子集，即等级集合。Un表示第m个评价结果，U表示评语等级集合。

3） 建立模糊关系矩阵。在构造等级模糊子集后，逐个对被评事物的每个因素（i=1，2…m，j=1，2…n）进行量化，得模糊关系矩阵Rij：

6） 依据模糊综合评价结果计算综合评价分数。

2 综合生态效益评价体系的构建

2.1 模糊评价因子权重的计算

1） 设评价生态效益的四个模糊评价指标因素集P=（p1，p2，p3，p4）。其中：p1为二氧化碳效益，p2为保肥效益，p3为固土效益，p4为蓄水效益。

2） 判断矩阵D的确定。将4个指标相对于生态效益的重要程度两两比较得出矩阵D。求出与D特征值对应的特征向量，并将其归一化处理得指标的权重系数（表1）。

2.4   生态效益的评价与分析

评价结果矩阵为B=A·R=[0.132 2 0.345 2 0.359 3 0.362 2]。其中，矩阵A为二氧化碳、水、肥、有机质4种评价因子的权重，B表示被评价对象的健康状态在评语集V上的隶属度。

该地区经过应用秸秆还田技术后的生态效益指数EBI=BG=9.63（G为评语分值），该值介于11.25与7.25之间。从两方面解释评价结果矩阵B。首先，bj表示生态效益对语Vi的隶属度，根据最大隶属度原则，用最大隶属度bj对应的评语Vi代表评价生态效益状况;其次，用评语分值所对应的生态效益评价结果。

现采取方法2定义物理量EBI表示生态效益情况。经过计算得EBI分值为9.63，介于11.25与7.25之间，生态效益隶属于V2与V3之间。这说明实施条带深旋秸秆还田技术对试验区的生态效益有益。

3 结论

对辽宁中北部铁岭市蔡牛镇进行秸秆还田生态效益评价，分析技术实施后在生态效益方面的变化。从二氧化碳效益、固土效益、保肥效益、含蓄水源效益4个层面构建评价体系，指标因子分别为二氧化碳、含水量、肥料、有机质。计算结果表明，辽宁中北部地区对秸秆进行清垄归带、条带深旋还田、条带镇压再利用后，与未进行秸秆还田的地区对比，水土保持、固碳制氧等方面的综合生态效益具有显著提升。

参考文献

[1]  隋鹏祥，张文可，梅楠，等.不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响[J].水土保持学报，2018，32（4）：255-261.

[2] 王效科，杨宁，吴凡，等.生态效益评价内容和评价指标筛选[J].生态学报，2019，39（15）：5 442-5 449.

[3] 付日勤.基于3S的晋北风沙源治理工程生态效益评价[J].山西大学学报（自然科学版），2019，42（3）：691-697.

[4] 徐玉霞.宝鸡市退耕还林生态效益评价[J].水土保持通报，2017，37（6）：248-255.

[5] 董洁芳，高雪梅.基于模糊综合评价法的运城市公园游客满意度评价[J].运城学院学报，2019，37（3）：20-24.

[6] 刘新.土壤有机质的测定方法研究[J].河南农业，2019（7）：19.

[7] 欧阳真程，赵小敏，张晗，等.鄱阳湖平原区土地整治项目生态效益评价——以江西省鄱阳县为例[J].江西农业学报，2018，30（2）：123-128.

[8] 戴萌娜，吴忠丽，刘永文，等.临床教师课堂教学质量评价指标体系的权重研究——基于层次分析法[J].医学教育研究与实践，2019，27（3）：396-399.

[9] 张精，陈培彬，林庆林，等.基于AHP的福建省漳州市生态农业综合效益评价研究[J].云南农业大学学报（社会科学），2019，13（6）：137-142.

[10] 喻旭亮，吴栩增.基于层次分析法的全生态效益模糊评价模型研究[J].中国新通信，2019，21（19）：120-121.