基于AHP分析法的川西北高寒沙地适生治沙灌木筛选评价研究

陈德朝, 达郎周, 鄢武先, 邓东周*, 贺丽, 吴世磊, 余凌帆, 杨靖宇, 王嘉智, 张利

1. 四川省林业科学研究院，森林和湿地生态恢复与保育四川省重点实验室，四川 成都 610081；

2. 若尔盖县林业和草原局，四川 阿坝 623000；

3. 阿坝州林业科学技术研究所，四川 阿坝 623000

川西北高寒沙地类型区主要指高寒地区草地退化形成的沙化土地，位于四川西北部，地处青藏高原东南缘，属长江、黄河源头，是《全国主体功能区规划》确定的国家重点生态功能区之一，生态区位重要，是长江、黄河流域重要的生态安全屏障。区内森林、草原和湿地等生态系统，在水源涵养、水资源补给、水土保持、区域气候调节、生物多样性保护等方面起着重要作用。目前对川西北高寒沙地的研究主要集中于沙化成因[1-5]，沙地治理技术及对策[6-8]，不同沙化类型植被特征[9-11]、植物种群空间分布格局[12]等方面。而对于该区域适生治沙灌木选择的研究报道仅有部分树种引进研究[13]，本文采用专家咨询、层次分析等方法构建了川西北高寒沙区治沙灌木评价体系，评价筛选出优良适生治沙植物8种，为川西北高寒沙地植被恢复治沙灌木选择提供科学依据，为解决川西北沙化土地治沙材料单一的问题提供理论依据。

1 研究区概况

川西北高寒区地处青藏高原东南缘，四川省的西北部，包括甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州的28个县，海拔多在3 000 m以上。地理坐标为E97°21′—104°24′，N 28°16′—34°19′。属高原高寒地区，气候严寒，冬长夏短，春秋短，寒冷干燥，日照充足，昼夜温差大，年冻土时间长达6个月。根据若尔盖、红原等县的气象资料，年平均气温在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。研究区域植被以高山草甸为主。

2 研究方法

2.1 沙生植物调查统计

根据文献查阅及对若尔盖县、红原县、壤塘县、阿坝县、炉霍县、色达县等川西北高寒沙地典型性的灌木资源调查统计，初步确定川西北藏区高寒沙地乡土灌木共计31种，隶属于8科15属（见表1）。

表 1 川西北高寒区灌木资源统计表Tab. 1 Statistical table of shrub resources in alpine regions of northwest Sichuan

2.2 层次分析法

层次分析法[14-16](The Analvtic Hierarchy Process)是美国匹兹堡大学教授Saatv T L提出的一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。层次分析法基本原理可归纳为层次的数学原理、递阶层次结构原理、两两比较标度与判断原理、层次排序原理。

根据目前川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木的现状，结合川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木本身特性和其所发挥功能建立相应层次结构模型，该模型结构分为三个层次，第一层即目标层A用来衡量川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木筛选的合理程度，需要定性与定量指标来反映各治沙植物综合权重值，第二层即中间要素层B作为评价的准则，第三层（因子层C）即中间要素层中下属的单项指标。其中二三层指标均通过专家问卷调查形式将定性的指标定量化，然后计算出总的评价指数。

根据层次结构构造判断矩阵一致性检验。一致性检验是为了检验各元素重要度之问的协调性，避免出现A比B重要，B比C重要，而C又比A重要这样的矛盾情况出现。一致性检验的判断标准是一致性比例 (CR)的值（CR=CI/RI），当 CR<0.1时，判断矩阵的一致性是可以满足要求的。

3 结果与分析

3.1 评价体系建立

邀请水土保持与荒漠化防治、生态学、土壤学、植物学、林学、草学等专业专家20人参与打分，发放问卷调查表20份，收回问卷20份，通过专家打分确定评价因子及权重。利用AHP层次分析法从适应能力、扩繁能力、防风固沙能力3方面建立Yaahp软件模型进行评价筛选。通过Yaahp软件(Yaahp是一款层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP辅助软件)，为使用层次分析法的决策过程提供模型构造、计算和分析等方面的帮助)构建层次分析法中评价指标体系，并确定评价因子权重，层次结构构造判断通过矩阵一致性检验，CR<0.1（见图1）。

通过专家打分法确定地带性乡土植物、自然气候适应能力、改良土壤能力、耐贫瘠能力、越冬成活率、无性繁殖能力、枝叶萌发能力、自然分布海拔、种植成活率、自然分布坡向、防风能力、根系扩张能力、有性繁殖能力、抗病虫害能力14个指标的权重={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，地带性乡土植物、自然气候适应能力、改良土壤能力3个指标为川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木筛选的主要因子（见图2）。

图 1 川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木筛选指标体系图Fig. 1 Selection index system chart of suitable shrubs for sand control in alpine sandy land in northwest Sichuan

图 2 评价因子权重对比图Fig. 2 Weight comparison chart of evaluation factors

3.2 优良适生治沙植物选择

采用3级评分制对这些评价指标实行量化分级（见表2），结合专家咨询及文献查阅确定了每一指标相应的分级标准，将综合指标为优的治沙植物量化为5，综合指标为良的治沙植物量化为3，综合指标为中的治沙植物量化为1，得出各参选治沙植物的各指标得分(Rij)，最后根据公式（1）计算出各参选治沙植物的综合评价值，根据综合评价值对参选治沙植物进行排序，据此选出符合川西北高寒区的治沙植物。

根据不同沙生植物的植物特性不同采用专家打分的方式运用层次分析模型的计算方法，对照各评价指标的分级标准得出31种沙生植物指标得分（Rij）。

根据公式（1）得出，排在前8的川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木为沙棘、康定柳、杯腺柳、金露梅、银露梅、变叶海棠、高山绣线菊和窄叶鲜卑花。

4 讨论与结论

（1）采用Yaahp软件绘制层次模型、生成判断矩、两两比较数据输入、排序权重计算、计算数据导出。由于客观事物的复杂性以及人的主观性，很难一次就构造出满足一致性要求的判断矩阵，利用软件提供的实时一致性比例计算功能方便掌握情况，对不一致判断矩阵进行人工调整，从而帮助决策者做出正确的判断[17]。

（2）采用层次分析法，构建川西北藏区高寒沙地适生治沙灌木筛选层次结构模型，从31种乡土灌木中筛选出沙棘、康定柳、杯腺柳、金露梅等8种优良适生治沙灌木，目前川西北治沙灌木科学研究及应用技术研究集中在康定柳和沙棘两种治沙灌木上[18-22]，对其他治沙灌木研究及应用较少，建议加大对金露梅、银露梅、变叶海棠、高山绣线菊和窄叶鲜卑花等治沙植物的研发。

表 2 评价指标量化分级表Tab. 2 Quantitative grading table of evaluation index