模糊层次分析法在西藏草地退化研究中的应用

梁存利

（西藏民族大学教育学院，陕西 咸阳712082）

西藏有8206.7万hm2不同类型的草地，草地总面积占全国的33.2%，其中可利用草场面积5600万hm2，可利用草场总面积约占全国草地总面积的21%，占全区土地总面积的68%。2003年，全区退化草地总面积2928.55万hm2，占草地总面积的35.68%，1990-2005年，西藏草场退化面积以每年5%～10%的速度扩大［1］。导致西藏草地退化的原因，有自然因素和人为因素，其中人为因素主要包括：超载放牧，草场管理模式落后，人工草地建设滞后，再加上草地开垦转化为耕地等；自然因素主要包括：气温，降水量，日照时数，蒸发量等［2-5］。草地大面积退化不仅严重影响到西藏地区的草原生态平衡，也会对西藏地区的经济产生巨大损失。自20世纪80年代末以来，特别是最近10年，大专院校、西藏当地畜牧、草原、国土资源、农牧科学研究所以及国家有关科研院所对西藏草地退化的成因、草地退化的评价、草地退化的时空特征以及草地退化的动态监测技术等进行了针对性的研究，取得了丰硕的成果［6-12］。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是一种定性分析和定量分析相结合的的多目标决策方法，能够有效分析目标准则体系层次间的非序列关系，有效地综合测度决策者的判断和因素之间重要性的比较［13］。近几年来，已经有一些学者利用层次分析法对草地退化和治理方面的问题进行了研究［14-16］。但是，层次分析法有很多不完善的地方，首先当判断矩阵的阶数比较大时，检验判断矩阵是否具有一致性非常困难；其次对不具有一致性的判断矩阵进行调整比较复杂；再次检验判断矩阵的标准缺乏科学依据；最后判断矩阵的一致性和人类思维的一致性有显著性差异，为了克服层次分析法的这些缺点，有学者通过构建模糊一致矩阵，提出了模糊层次分析方法（FAHP）［17］。本文应用模糊层次分析法，针对西藏草地退化的治理方案评价问题，计算出不同治理方案的权重，为西藏草地退化治理提供科学合理的依据。

1 西藏草地退化治理评价指标的确定

根据笔者几年来在西藏地区的实地调查研究，以及有关专家学者关于西藏草地退化成因和驱动力分析的研究成果［1-11］，综合分析，建立关于西藏草地退化治理的评价指标体系。这一评价指标体系由3部分构成：目标层，草地退化成因层和治理措施层。西藏草地退化治理的目的是保护草原植被、维持生态平衡，达到可持续发展，以此作为总目标A。西藏草地退化成因层由超载过牧（B1）、鼠虫毒杂草危害（B2）、滥挖乱采活动（B3）、畜群结构失衡（B4）、气候变化异常、自然条件恶劣（B5）和土壤贫瘠（B6）等6方面组成。恢复治理措施层次包括8个方案，分别为：降低放牧强度（C1），围栏封育和划区轮牧（C2），建立人工草地（C3），控制鼠虫和毒杂草（C4），停止滥挖乱采活动（C5），施肥、补播、松耙（C6），优化畜群结构（C7），选育优良牧草（C8）。各层之间的关系如图1所示。

图1 草地退化治理层次关系图Fig.1 The hierarchy structure of managing grassland degradation

2 基于模糊层次分析法的西藏草地退化治理评价模型

模糊层次分析法是将层次分析法和模糊分析法结合起来的一种方法，他的步骤和层次分析法基本一致。二者的不同之处有两点，其一是构造的矩阵不同，层次分析法构造的是判断矩阵，而模糊层次分析法构造的是模糊一致矩阵；其二他们求相对重要性的权重的方法不同。

2.1 模糊一致矩阵的构建

模糊一致矩阵R表示本层元素相互之间相对上一层某元素的重要程度。一般构建模糊一致矩阵分为以下两步：

第一步：构建优先判断矩阵H=（hij）n×n。一般采用0.1～0.9标度法进行数量标度，具体作法如表1所示。

第二步：将优先判断矩阵H=（hiij）n×n转化为模糊一致矩阵R=（rij）n×n。其中

表1 0.1～0.9标度法Table 1 0.1～0.9scaling

2.2 层次因素权重值的计算

设A=｛a1，a2，…，an｝是全部因素的集合，相对应的模糊一致矩阵为R=（rij）n×n，根据模糊一致矩阵计算各因素权重的方法主要有方根法、行求和归一法，以及根据rij与权重wi的关系得到的计算权重wi的方法，张吉军［18］对这3种方法进行了比较，发现第3种方法的分辨率比较高。但是，兰继斌等［13］提出并证明了一种可调节分辨率的计算因素权重的方法，所以本文应用兰继斌等的方法求各因素的权重，计算公式如下：

2.3 层次总排序权重的计算

设由2.1节构建的草地退化成因层的模糊一致矩阵为RB=（bij）n×n，草地退化成因层的n个因素的权重向量为b=（b1，b2，…，bn），治理措施层的m个因素对上一层各因素的权重向量分别为：C1，C2，…，Cn，其中Ci=（ci1，ci2，…，cim）。如果用D表示总排序权重向量，则总排序权重向量可由下式计算。

3 西藏草地退化治理评价结果与分析

草地退化治理系统各层次因素对上层因素权重的确定主要从两方面考虑。一方面进行实地考察，走访西藏阿里、日喀则、那曲和昌都等主要牧区的牧民，咨询关于草地退化成因层各因素和治理层因素的实际情况，主要包括：草场面积、牲畜数量和品种、草地建设投入和方式、鼠虫毒杂草对草地的危害状况、草地管理政策的落实、对草地退化原因的认识、牧户的收入和人口等。另一方面，通过咨询部分在西藏草地退化研究方面有贡献的专家和西藏自治区政府相关部门的主管人员。两方面结合，综合考虑，得到相关的优先矩阵。

3.1 退化成因的判断矩阵及相应的权重

草地退化成因层对总目标的优先模糊互补判断矩阵如表2所示。

由2.1节模糊一致矩阵的构建方法得到对应的模糊一致矩阵，再利用公式（1）求出退化成因各因素的权重（表3）。

表2 草地退化成因的模糊互补判断矩阵Table 2 The fuzzy complementary judgment matrix of the causes of grassland degradation

表3 草地退化成因的模糊一致矩阵和权重Table 3 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the causes of grassland degradation

由表3可知，b1＞b5＞b2＞b3＞b4＞b6，说明超载过牧和气候变化异常、自然条件恶劣是导致西藏草地退化的主要原因，二者合起来对草地退化的贡献率达到76.03%，另一个重要原因是鼠虫毒杂草危害，贡献率占11.4%。

3.2 草地退化治理措施层各因素的权重

由于篇幅原因，省略了治理措施层各因素对退化成因的优先模糊互补矩阵的描述，只把模糊一致矩阵和治理措施层各因素的权重进行列表。

3.2.1 治理措施层各因素对B1的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B1（超载过牧）的模糊一致矩阵和权重如表4所示。

表4 草地退化治理措施层各因素对退化成因B1的模糊一致矩阵和权重Table 4 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B1

由表4可知，围栏封育、划区轮牧（C2）和建立人工草地（C3）对超载过牧（B1）的治理效率是最大的，两者占50.24%。其次是降低放牧强度（C1），也占18.36%，而其他因素的效率几乎是相同的。

3.2.2 治理措施层各因素对B2的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B2（鼠虫毒杂草危害）的模糊一致矩阵和权重如表5所示。

表5 草地退化治理措施层各因素对退化成因B2的模糊一致矩阵和权重Table 5 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B2

由表5可知，8种治理措施中，鼠虫和毒杂草控制（C4）对鼠虫毒杂草危害的治理效率是最好的，占44.79%。其次是围栏封育和划区轮牧（C2），占13.91%。第三是控制降低放牧强度（C1），占12.21%。

3.2.3 治理措施层各因素对B3的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B3（滥挖乱采活动）的模糊一致矩阵和权重如表6所示。

表6 草地退化治理措施层各因素对退化成因B3的模糊一致矩阵和权重Table 6 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B3

由表6可知，对治理B3（滥挖乱采活动）效率的大小顺序是：C5＞C3＞C6＞C4＞C8＞C7＞C2＞C1。其中停止滥挖乱采活动（C5）对B3的治理效率是最好的，占到52.96%，其次是建立人工草地（C3），占12.68%。

3.2.4 治理措施层各因素对B4的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B4（畜群结构 失衡）的模糊一致矩阵和权重如表7所示。

表7 草地退化治理措施层各因素对退化成因B4的模糊一致矩阵和权重Table 7 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B4

由表7可知，对治理B4（畜群结构失衡）效率的大小顺序是：C7＞C2＞C1＞C6=C4=C3＞C8=C5。其中优化畜群结构（C7）对B4的治理效率最好，占到67.27%，治理措施的其他因素对B4的治理效率比较接近。而C6，C4和C3的治理效率是相同的。

3.2.5 治理措施层各因素对B5的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B5（气候变化异常、自然条件恶劣）的模糊一致矩阵和权重如表8所示。

表8 草地退化治理措施层各因素对退化成因B5的模糊一致矩阵和权重Table 8 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B5

由表8可知，对气候变化异常、自然条件恶劣（B5）必须要进行综合治理，仅一个因素起不了大的作用。

3.2.6 治理措施层各因素对B6的权重 西藏草地退化治理措施层各因素对退化成因B6（土壤贫瘠）的模糊一致矩阵和权重如表9所示。

表9 草地退化治理措施层各因素对退化成因B6的模糊一致矩阵和权重Table 9 The fuzzy coincidence matrix and weight values of the factors of the measures against grassland degradation to degrading cause B6

由表9可知，对治理B6（土壤贫瘠）效率的大小顺序是：C5＞C2＞C1＞C4＞C7＞C3＞C6＞C8。其中停止滥挖乱采活动（C5）对B6的治理效率最好，占到36.02%，其次是围栏封育和划区轮牧（C2），占18.01%。

上面仅分析各治理措施对某一个草地退化成因的有效性，这是不够的，还需分析某项治理措施对草地退化成因的综合效应，也就是某项治理措施对总目标的效应，需要计算层次总排序权重向量。利用公式（2）可知，层次总排序权重向量D=，具体计算结果如表10所示。

由表10可知，治理措施层各因素对总目标权重的大小顺序为：C2＞C3＞C1＞C4＞C5＞C6＞C7＞C8。治理措施层因素的权重越大，说明该因素对总目标的综合效应就越好。

表10 治理措施对总目标的权重Table 10 The weight values of the measures to the general objective

围栏封育和划区轮牧（C2）的权重最大，而建立人工草地（C3），鼠虫和毒杂草控制（C4），停止滥挖乱采活动（C5），施肥、补播、松耙（C6）等因素之间相比差别不大。结果说明，实行围栏封育和划区轮牧（C2）是治理草地退化的有效措施，而建立人工草地、鼠虫和毒杂草控制、停止滥挖乱采活动、施肥、补播、松耙等措施也不能忽视，不同措施之间也不能相互代替，因为草地退化治理是一个综合治理的过程，同时也是一个长期治理和短期治理相结合的过程。并且草地退化的程度不同，采取的治理措施也要有所差异。

4 结论

通过利用模糊层次分析法对西藏草地退化的成因以及各种恢复治理措施的综合评价分析数据可以发现，超载过牧对西藏草地退化的贡献率达到45.6%，气候变化异常、自然条件恶劣的贡献率是30.43%，两者合起来达到76.03%，是导致西藏草地退化的主要原因。气候变化异常、自然条件恶劣是短期内无法改变的，必须要通过长期的、全球化的综合治理，才能有效的控制。治理措施层各因素的综合权重反映出，围栏封育和划区轮牧对草地退化的治理效果最好，同时建立人工草地、鼠虫毒杂草控制、停止滥挖乱采活动和施肥、补播、松耙的治理措施也不能忽视。草地退化的治理应该是一个综合的、长期和短期治理相结合的、结合草地退化程度实际采取相应治理措施的过程。