康飛龍，田青，張富，李宗杰，魏雅倩，宋玲玲

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

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基于突變級(jí)數(shù)法的甘肅黃土高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)

康飛龍，田青，張富，李宗杰，魏雅倩，宋玲玲

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

【目的】 評(píng)價(jià)甘肅黃土高原溝壑區(qū)1988-2011年水土保持綜合治理的效益，完善區(qū)域水土保持效益評(píng)價(jià)體系和方法.【方法】 基于甘肅省水土保持統(tǒng)計(jì)年報(bào)等統(tǒng)計(jì)資料，采用突變級(jí)數(shù)法對(duì)1988-2011年甘肅黃土高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益進(jìn)行分析評(píng)價(jià).【結(jié)果】 高原溝壑區(qū)全區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)值由1988年的0.298提高到2011年的0.856.1988～2011年間高原溝壑區(qū)各縣區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)值介于0.128～0.824之間，1988水土保持效益整體較差，涇川縣(0.285)、正寧縣(0.299)的評(píng)價(jià)值相對(duì)較高；2000年正寧縣(0.512)的評(píng)價(jià)值最高，鎮(zhèn)原縣(0.357)的評(píng)價(jià)值最低；2011年西峰區(qū)(0.824)的評(píng)價(jià)值最高，鎮(zhèn)原縣(0.638)的評(píng)價(jià)值最低；2011年與1988年對(duì)比，西峰區(qū)和崇信縣的評(píng)價(jià)值增加相對(duì)較大，分別增加了0.663、0.673，而鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值增加較小，增加了0.462.【結(jié)論】 經(jīng)過(guò)23 a的水土流失綜合治理，高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益顯著提高；2000年以后梯田建設(shè)對(duì)水土保持效益提升的貢獻(xiàn)相對(duì)減小，退耕還林(草)工程對(duì)水土保持效益提升的貢獻(xiàn)相對(duì)增大.

突變級(jí)數(shù)法；水土保持；效益評(píng)價(jià)；高原溝壑區(qū)

水土保持效益評(píng)價(jià)是對(duì)水土保持措施貢獻(xiàn)的計(jì)算和分析.客觀、定量、科學(xué)地評(píng)價(jià)區(qū)域水土保持的效益，可正確評(píng)估水土保持治理措施的適用性、有效性和可靠性，也可為進(jìn)一步的治理決策提供依據(jù).當(dāng)前的研究已經(jīng)初步形成了較為健全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法[1-2]，而評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定的合理性直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性.目前研究中確定權(quán)重的方法主要分為定性的主觀判斷和定量的客觀判斷兩種類型.主觀賦權(quán)的方法有專家評(píng)判法、層次分析法[1,3-5]等，客觀賦權(quán)的方法有主成分分析、因子分析、熵值法、變異系數(shù)法[6-9]等.主觀賦權(quán)法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠充分考慮已有的研究結(jié)果及專家意見(jiàn)，缺點(diǎn)是它受到專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的影響[10]；客觀賦權(quán)法能消除人為主觀因素的影響，但是這些方法解決問(wèn)題的思路不同、適用對(duì)象不同，所得到的權(quán)重差異較大，評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性亦有待驗(yàn)證[11].突變理論是基于拓?fù)鋭?dòng)力學(xué)、分叉理論、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、奇點(diǎn)理論等數(shù)學(xué)理論，專門(mén)研究非連續(xù)變化和突變現(xiàn)象的一門(mén)數(shù)學(xué)學(xué)科，被譽(yù)為“微積分以后數(shù)學(xué)上的一次革命”[12].利用突變理論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的突變模糊隸屬函數(shù)，由歸一公式進(jìn)行綜合量化運(yùn)算,最后歸為一個(gè)參數(shù)，即求出總的隸屬函數(shù)，從而進(jìn)行評(píng)價(jià)，這就是所謂的突變級(jí)數(shù)法[13].應(yīng)用突變級(jí)數(shù)法進(jìn)行水土保持效益評(píng)價(jià)時(shí)可以將主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合，通過(guò)客觀賦權(quán)分析得到相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)值，再經(jīng)主觀分析對(duì)指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序，該方法可以在一定程度上解決目前權(quán)重確定的困難，實(shí)現(xiàn)主客觀綜合評(píng)價(jià)的統(tǒng)一.

本研究所在區(qū)域?yàn)楦拭C黃土高原溝壑區(qū)，該區(qū)是甘肅乃至西北地區(qū)水土流失綜合治理的重點(diǎn)區(qū)域.近20 a來(lái)，隨著國(guó)家退耕還林工程和水土流失綜合治理工作的開(kāi)展，該區(qū)水土流失加劇的勢(shì)頭得到了有效控制，但對(duì)于高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益的評(píng)價(jià)研究甚少.本研究以1988年以來(lái)甘肅省水土保持措施年報(bào)統(tǒng)計(jì)資料、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)資料，采用突變級(jí)數(shù)法對(duì)1988-2011年甘肅高原溝壑區(qū)的水土保持綜合治理效益進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，以期進(jìn)一步完善區(qū)域水土保持效益評(píng)價(jià)體系和方法，并為正確反映區(qū)域水土保持綜合治理效果提供科學(xué)依據(jù)和參考資料.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

甘肅黃土高原溝壑區(qū)位于甘肅省東部，西近六盤(pán)山，東靠子午嶺，北部與環(huán)縣、華池、慶陽(yáng)、固原一線的黃土丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)接壤，西南鄰近達(dá)溪河，同丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)連接，東南與陜西省長(zhǎng)武縣相連，地理坐標(biāo)為E 106°40′～108°25′，N 34°37′～35°52′之間.總土地面積15 149 km2，包括慶陽(yáng)市的慶城、西峰、合水、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原和平?jīng)鍪械臎艽?、崆峒、崇信、靈臺(tái)共計(jì)10個(gè)縣市的111個(gè)鄉(xiāng)(圖1).高原溝壑區(qū)地勢(shì)大致由東、北、西三面向中南部?jī)A斜，坡度較緩，呈簸箕狀.經(jīng)過(guò)涇河及其支流的侵蝕切割，區(qū)內(nèi)塬、梁、峁及坪、川、溝等多級(jí)階狀地貌相間并存，主要以丘陵為主，間有殘塬.海拔在1 000～1 800 m之間.年降水量為500～650 mm，年內(nèi)降水分配不均，主要集中在7～9月.主要土壤類型為黑壚土、黃綿土和新積土等.植被屬暖溫帶森林草原類型，天然森林植被稀少，天然草本植被主要在溝谷和山坡不連片分布.土壤侵蝕包括水力侵蝕、重力侵蝕和風(fēng)力侵蝕3種類型.其中以水力和重力侵蝕為主，多年平均侵蝕模數(shù)在2 000～5 000 t/(km2·a)以上.

圖1 研究區(qū)位置及分區(qū)Fig.1 Location and zoning of studying area

1.2 研究方法

評(píng)價(jià)過(guò)程中首先構(gòu)建高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)各級(jí)指標(biāo)按重要程度由大到小排序.然后依據(jù)各層指標(biāo)構(gòu)成的不同的突變模型，將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后帶入對(duì)應(yīng)的突變模型歸一化公式，遞級(jí)計(jì)算各級(jí)突變隸屬函數(shù)值.計(jì)算過(guò)程中應(yīng)考慮系統(tǒng)內(nèi)指標(biāo)的作用是否可以相互替代、相互彌補(bǔ)，從而采用“非互補(bǔ)大中取小”或“互補(bǔ)取平均值”的取值方式.

1.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 參照《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法 GB/T 15774-2008》，依照評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的協(xié)調(diào)性、科學(xué)性、層次性、易得性及綜合完備性原則，在廣泛借鑒及綜合相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，從生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益3個(gè)基本準(zhǔn)則出發(fā)，選取水土流失治理度等9項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1).其中，水土流失治理度體現(xiàn)了水土保持綜合治理措施的整體效益，林草覆蓋率和梯田比例的提高既體現(xiàn)了水保措施調(diào)水保土效益的提高，同時(shí)也體現(xiàn)了區(qū)域水圈、氣圈、土圈和生物圈生態(tài)效益的提高；農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比的提高可以體現(xiàn)水保措施的經(jīng)濟(jì)效益；農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例和種植業(yè)比重的下降體現(xiàn)了水保措施對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的貢獻(xiàn)，這兩個(gè)指標(biāo)與土地生產(chǎn)率共同體現(xiàn)了水保措施促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的作用，成災(zāi)面積比例的降低則體現(xiàn)了水保措施減輕自然災(zāi)害的作用.

表1 高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

Tab.1 Evaluation index system for benefit of soil and water conservation in gullied loess Plateaus

目標(biāo)層準(zhǔn)則層指標(biāo)層A:綜合評(píng)價(jià)B1:生態(tài)效益C1:水土流失治理度/%C2:林草覆蓋率/%C3:梯田比/%B2:經(jīng)濟(jì)效益C4:人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值/元C5:農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比B3:社會(huì)效益C6:土地生產(chǎn)率/(元·hm-2)C7:農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例/%C8:種植業(yè)比重/%C9:成災(zāi)面積比例/%

1.2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理 本文所有數(shù)據(jù)來(lái)源于1988-2011年高原溝壑區(qū)各縣市區(qū)的水土保持措施年報(bào)統(tǒng)計(jì)資料、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)資料.其中，水土保持治理度數(shù)據(jù)來(lái)自水土保持措施年報(bào)統(tǒng)計(jì)資料；由于資料獲取困難，林草覆蓋率數(shù)據(jù)采用水土保持措施年報(bào)資料中的水保林草措施面積與水土流失面積的比值代替，其余數(shù)據(jù)均來(lái)自農(nóng)村經(jīng)濟(jì)年鑒.梯田比為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)年鑒中梯田面積與耕地面積的比值；人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)從業(yè)人口的比值；農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)投入的比值；土地生產(chǎn)率為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與耕地面積的比值；農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例為農(nóng)業(yè)從業(yè)人口與農(nóng)村勞動(dòng)力的比值；種植業(yè)比重為種植業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的比值；成災(zāi)面積比為成災(zāi)面積與受災(zāi)面積的比值.

為了消除量綱對(duì)評(píng)價(jià)的影響，評(píng)價(jià)前對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使其值位于0～1之間.采用以下公式[14]計(jì)算：

Xi=Ri/Rmax

(1)

ri=Rmax+Rmin-Ri

(2)

式中，Xi為歸一化值；Ri為指標(biāo)原始值；Rmax、Rmin分別為最大值和最小值.對(duì)于正向指標(biāo)即越大越好的指標(biāo)，直接采用公式(1)進(jìn)行歸一化；對(duì)于逆向指標(biāo)即越小越好的指標(biāo)，先用公式(2)將其轉(zhuǎn)化，再用公式(1)進(jìn)行歸一化.歸一化后所有指標(biāo)均為值越大水土保持效益越好.

關(guān)于各指標(biāo)的重要程度，侯造水等[15]認(rèn)為應(yīng)用突變級(jí)數(shù)法時(shí)可以借助其他方法對(duì)指標(biāo)重要性排序.本研究借鑒這一思想，首先采用熵權(quán)法[13]確定底層各指標(biāo)的權(quán)重，然后綜合考慮已有的研究成果確定準(zhǔn)則層指標(biāo)重要性排序.

1.2.3 各級(jí)突變模型 依據(jù)指標(biāo)數(shù)量，確定各級(jí)突變模型：經(jīng)濟(jì)效益采用尖點(diǎn)突變模型、社會(huì)效益評(píng)價(jià)采用蝴蝶突變模型、生態(tài)效益及綜合效益評(píng)價(jià)采用燕尾突變模型，相關(guān)突變模型情況見(jiàn)表2

表2 突變模型相關(guān)公式Tab.2 Formulas of Catastrophe Models

2 結(jié)果與分析

2.1 高原溝壑區(qū)1988-2011年水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)

將高原溝壑區(qū)整體作為評(píng)價(jià)對(duì)象，依據(jù)前述方法進(jìn)行評(píng)價(jià).高原溝壑區(qū)1988-2011年各指標(biāo)值見(jiàn)表3.采用熵權(quán)法得到的高原溝壑區(qū)水土保持效益評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的權(quán)重值見(jiàn)表4.從而確定指標(biāo)層重要性排序：林草覆蓋率>水土流失治理度>梯田比，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值>產(chǎn)投比，土地生產(chǎn)率>成災(zāi)面積比>種植業(yè)比重>農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例.然后從所選指標(biāo)與水土保持綜合治理措施的相關(guān)程度考慮，確定準(zhǔn)則層重要性排序?yàn)樯鷳B(tài)效益>經(jīng)濟(jì)效益>社會(huì)效益.

表3 1988-2011年高原溝壑區(qū)各評(píng)價(jià)指標(biāo)值

Tab.3 Values of indexes from 1988 to 2011 in gullied loess plateau

年份水土流失治理比例/%林草覆蓋/%梯田比/%人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值/元農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比土地生產(chǎn)率/(元·hm-2)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例/%種植業(yè)產(chǎn)業(yè)比例/%成災(zāi)面積比/%198841.8327.2550.59470.962.472029.2191.8066.9272.88198943.2526.7952.72515.802.542242.9578.2867.4586.12199045.6129.2654.99617.252.722764.6578.6171.3052.58199147.4129.5053.46644.802.672927.7776.9268.9064.77199247.1628.5359.18759.102.673492.3460.9369.0376.86199348.2828.9861.741223.483.285707.8074.4453.2852.65199451.8331.5363.911332.031.806274.4472.5574.8668.50199553.8533.1064.791438.781.656865.4070.8970.1379.84199655.4932.8164.401958.221.969111.0070.2377.2577.90199758.8934.6469.731798.862.068829.2172.5474.6876.84199862.5136.1372.401766.912.418726.4773.6582.2433.58199965.8737.8874.341654.632.308242.5872.5182.5875.11200066.4439.2077.861425.672.137291.6571.5978.0977.84200169.1741.3480.031507.732.337745.1770.9479.0174.32200271.5444.1882.581796.882.459331.0071.9875.1969.28200373.4646.6586.072024.282.3310919.9271.9071.0775.22200476.2443.6486.892183.012.2211763.8971.2572.7672.78200579.0450.6088.252241.372.1212268.2568.8471.3324.86200680.6452.3087.972499.212.3213623.8868.2074.5747.64200782.3653.5487.453084.902.4416865.8767.3373.8957.01200884.0355.0687.813591.782.1919632.7362.6975.3668.45200985.5155.8088.733880.432.7521185.1163.6375.9871.67201087.8557.2690.714488.022.7224852.6468.8777.3551.19201188.9258.0991.294935.272.8527311.0857.6977.2833.29

表4 高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值及權(quán)重值Tab.4 Entropies and weights of the evaluation indicators for benefit of soil and water conservation in gullied loess plateaus

根據(jù)突變級(jí)數(shù)法原理,利用系統(tǒng)中各突變模型的歸一化公式逐步向上進(jìn)行綜合量化運(yùn)算,其中綜合效益評(píng)價(jià)(A)、生態(tài)效益(B1) 、經(jīng)濟(jì)效益(B2)按互補(bǔ)原則取值，即取平均值；社會(huì)效益(B3)中指標(biāo)間作用不可相互替代，不能相互彌補(bǔ)不足，因此按大中取小原則取值.計(jì)算過(guò)程舉例：

由此得到可得1988-2011年高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)值(表5).可以看出后期突變級(jí)數(shù)法的評(píng)價(jià)值較為接近，且接近1.這是由于歸一公式的聚集特點(diǎn)決定的，可通過(guò)建立評(píng)價(jià)值與控制變量隸屬度之間的關(guān)系將突變?cè)u(píng)價(jià)值轉(zhuǎn)化：給底層指標(biāo)一個(gè)相同的隸屬度值，通過(guò)對(duì)底層指標(biāo)的隸屬度值進(jìn)行遞歸運(yùn)算，得到總的突變?cè)u(píng)價(jià)值.當(dāng)?shù)讓又笜?biāo)的隸屬度值為xi時(shí)，對(duì)應(yīng)的突變?cè)u(píng)價(jià)值為yi，他們之間成比例關(guān)系.具體轉(zhuǎn)化方式：分別計(jì)算底層指標(biāo)值全部為{0 ,0.1 ,0.2 ,…,1}時(shí)各層突變?cè)u(píng)價(jià)值(表6)，按x與y之間的比例關(guān)系將表5中各級(jí)突變值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到轉(zhuǎn)化后的評(píng)價(jià)值(圖2).

評(píng)價(jià)結(jié)果表明：通過(guò)水土保持綜合治理，高原溝壑區(qū)水土保持效益綜合評(píng)價(jià)值由1988年的0.298提高到2011年的0.856.生態(tài)效益評(píng)價(jià)值由0.547提高到0.920；經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)值由0.341提高到0.892；社會(huì)效益評(píng)價(jià)值由0.000提高到0.827.水土保持效益的取得得益于該區(qū)梯田建設(shè)、退耕還林還草等水土流失治理措施的實(shí)施：截止到2011年，該區(qū)治理程度達(dá)到55.52%；梯田、人工造林、人工種草以及封禁措施數(shù)量分別達(dá)到31.48、38.77、7.77、3.16萬(wàn)hm2，較1988年分別增加了18.54、24.59、5.07、2.13萬(wàn)hm2；澇池、塘壩的數(shù)量較1988年分別增加了14 244、155個(gè)；谷坊、溝頭防護(hù)措施較1988年分別增加了33 094、2975道；骨干壩、中小型淤地壩分別增加了121、246座.這些治理成果產(chǎn)生了良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益.全區(qū)生態(tài)惡化程度明顯降低，生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)向著良好的方向發(fā)展.水土保持效益綜合評(píng)價(jià)值平均每年提高0.024.2000年以后高原溝壑區(qū)開(kāi)始了大規(guī)模的退耕還林工程，全區(qū)林草覆蓋增速有明顯加快的趨勢(shì)(圖3)，但是從效益評(píng)價(jià)值上沒(méi)有明顯的體現(xiàn)，生態(tài)效益評(píng)價(jià)值年增長(zhǎng)速率甚至略有下降(圖2).分析其原因主要在于梯田建設(shè)速度的減緩(圖3).這表明2000年以后梯田建設(shè)對(duì)水土保持效益提升的貢獻(xiàn)相對(duì)減小，退耕還林(草)工程對(duì)水土保持效益提升的貢獻(xiàn)相對(duì)增大.

表5 1988-2011 年高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益指標(biāo)的突變隸屬函數(shù)值Tab.4 Mutation membership values of benefit indicators of soil and water conservation from 1988 to 2011 in gullied loess plateau

續(xù)表5

表6 x-y對(duì)應(yīng)關(guān)系Tab.6 Correspondence between x-y

圖2 1998-2011年高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)值Fig.2 The comprehensive evaluation values from 1988 to 2011 in gullied loess plateau

圖3 1988-2011年高原溝壑區(qū)梯田比例和林草覆蓋變化Fig.3 The variation of terraces and grass cover ratio from 1988 to 2011 in gullied loess plateau

2.2 高原溝壑區(qū)各區(qū)縣水土保持效益評(píng)價(jià)

基于突變級(jí)數(shù)法，分別選取1988、2000、2011年3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)高原溝壑區(qū)所屬的崆峒、涇川、靈臺(tái)等10個(gè)縣區(qū)的水土保持綜合治理效益進(jìn)行評(píng)價(jià)分析.

從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(圖4)來(lái)看，1988-2011年間高原溝壑區(qū)各縣區(qū)綜合評(píng)價(jià)值介于0.128～0.824之間.1988年全區(qū)水土保持效益整體較差，評(píng)價(jià)值介于0.128～0.299之間，評(píng)價(jià)值的平均值僅為0.198.10個(gè)縣區(qū)中，涇川縣、正寧縣的評(píng)價(jià)值相對(duì)較高，分別達(dá)到0.285、0.299.2000年全區(qū)水土保持效益評(píng)價(jià)值均有不同程度的提高，評(píng)價(jià)值介于0.357～0.512之間，10個(gè)縣區(qū)平均評(píng)價(jià)值達(dá)到0.441，正寧縣的評(píng)價(jià)值最高，鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值最低.到2011年，10個(gè)縣區(qū)評(píng)價(jià)值介于0.638～0.824之間，平均評(píng)價(jià)值達(dá)到0.750.西峰區(qū)的評(píng)價(jià)值最高，鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值最低.2011年與1988年進(jìn)行對(duì)比，西峰區(qū)和崇信縣的綜合評(píng)價(jià)值提高最大，分別提高了0.663、0.673.而鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值提高較小，提高0.462.

圖4 1988-2011年高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理效益Fig.4 Benefits of soil and water conservation from 1998 to 2011 in gullied loess plateau

從生態(tài)效益(圖5)來(lái)看，1988-2011年間高原溝壑區(qū)各縣區(qū)評(píng)價(jià)值介于0.346～0.896之間.1988年全區(qū)生態(tài)效益效益整體較差，評(píng)價(jià)值介于0.346～0.637之間，涇川、寧縣、正寧三縣的評(píng)價(jià)值相對(duì)較高.2000年評(píng)價(jià)值最高的是正寧縣，崆峒區(qū)的評(píng)價(jià)值最低.2011年評(píng)價(jià)值最高的是正寧縣，靈臺(tái)縣的評(píng)價(jià)值最低.對(duì)比1988年，評(píng)價(jià)值提高最大的是崇信縣，涇川縣的評(píng)價(jià)值提高最小.1988年評(píng)價(jià)值最大值與最小值的相差達(dá)到0.291，2000年最大評(píng)價(jià)值與最小值相差0.216，到2011年差值降到0.131.這表明隨著治理年限的增加，地區(qū)間水土保持效益差距逐漸縮小.

圖5 1988-2011年高原溝壑區(qū)水土保持綜合治理生態(tài)效益Fig.5 Ecological benefits of soil and water conservation from 1998 to 2011 in gullied loess plateau

3 討論與結(jié)論

1988-2011甘肅黃土高原溝壑區(qū)水土保持效益顯著提高，水土保持效益綜合評(píng)價(jià)值由1988年的0.298提高到2011年的0.856.生態(tài)效益評(píng)價(jià)值由0.547提高到0.920；經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)值由0.341提高到0.892；社會(huì)效益評(píng)價(jià)值由0.000提高到0.827.從1988-2011年，高原溝壑區(qū)水土保持建設(shè)大致有2個(gè)時(shí)期：從1988-2000年該區(qū)水土保持建設(shè)工作的重點(diǎn)是小流域治理和梯田建設(shè)，全區(qū)梯田面積穩(wěn)步增加；2000年以后，在全省新時(shí)期水土保持發(fā)展思路的指導(dǎo)下，該區(qū)開(kāi)展了大規(guī)模的退耕還林(草)工程，全區(qū)林草覆蓋面積加速增長(zhǎng).同時(shí)繼續(xù)大力推動(dòng)梯田建設(shè)，該區(qū)的寧縣(2004年)、西峰區(qū)(2006年)實(shí)現(xiàn)了梯田化.隨著梯田化程度的提高，梯田建設(shè)難度有所提升，同時(shí)由于資金、勞工的缺口，2005年以后在全省梯田建設(shè)任務(wù)調(diào)減的背景下，該區(qū)梯田建設(shè)速度有所降低，采取了穩(wěn)中求優(yōu)的原則，加強(qiáng)了原有梯田的改造和管理.由于水土保持林草措施的加速實(shí)施，從評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看該區(qū)的水土保持綜合治理效益提高速度仍能保持較高的水平.

從各縣區(qū)來(lái)看，1988年高原溝壑區(qū)各縣區(qū)水土保持效益整體較差，綜合評(píng)價(jià)值介于0.128～0.299之間，評(píng)價(jià)值的平均值僅為0.198.10個(gè)縣區(qū)中，涇川縣、正寧縣的評(píng)價(jià)值相對(duì)較高，分別達(dá)到0.285、0.299；到2011年，10個(gè)縣區(qū)評(píng)價(jià)值介于0.638～0.824之間，平均評(píng)價(jià)值達(dá)到0.750.西峰區(qū)的評(píng)價(jià)值最高，鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值最低.2011年與1988年進(jìn)行對(duì)比，西峰區(qū)和崇信縣的綜合評(píng)價(jià)值提高最大，分別提高了0.663、0.673.而鎮(zhèn)原縣的評(píng)價(jià)值提高較小，提高0.462.在水土保持效益相對(duì)較好的條件下，涇川縣(1991年)、寧縣(1993年)在水土保持治理試點(diǎn)縣的政策支持下，以坡耕地梯田化為重點(diǎn)工作，使得水土保持綜合治理效益繼續(xù)提高.靈臺(tái)縣、合水縣初期的水土保持效益較差，作為全國(guó)水土保持生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)縣，通過(guò)人工治理與依靠生態(tài)自我修復(fù)能力相結(jié)合的方式，促進(jìn)植被的恢復(fù)，使得水土保持效益顯著提高.西峰區(qū)和崆峒區(qū)依靠經(jīng)濟(jì)條件的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)水土保持生態(tài)建設(shè)，水土保持效益提高迅速.

關(guān)于突變級(jí)數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，宋小元等[16]的研究表明在指標(biāo)“重要性順序”相同的條件下，改進(jìn)后的突變級(jí)數(shù)法與傳統(tǒng)方法(主成分分析法)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果一致.而本研究在重要性排序時(shí)充分考慮了所選指標(biāo)的科學(xué)內(nèi)涵：第一，水土保持治理措施的生態(tài)效益(包含基礎(chǔ)效益)是經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益產(chǎn)生的基礎(chǔ)；第二，本研究未能夠剔除水土保持治理措施以外的其他因素對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益指標(biāo)值的影響，降低了所選經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益指標(biāo)與水土保持綜合治理措施的相關(guān)程度.基于以上兩點(diǎn)原因本研究賦予生態(tài)效益指標(biāo)較高的“權(quán)重”，采用生態(tài)效益>經(jīng)濟(jì)效益>社會(huì)效益的重要性排序，使得評(píng)價(jià)結(jié)果能夠較為準(zhǔn)確的反映區(qū)域水土保持治理效益.突變級(jí)數(shù)法在處理區(qū)域水土保持效益評(píng)價(jià)這一多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策問(wèn)題時(shí)具有簡(jiǎn)便、快捷的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于系統(tǒng)中指標(biāo)間是否具有互補(bǔ)作用、該采用何種取值方式多采用主觀判斷，仍需要在后續(xù)的研究中改進(jìn)和完善.

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(責(zé)任編輯 李辛)

Assessment of the benefits after comprehensive treatment for soil and water erosion based on catastrophe progression method in gullied loess plateaus Gansu

KANG Fei-long,TIAN Qing,ZHANG Fu,LI Zong-jie,WEI Ya-qian,SONG Ling-ling

(College of Forestry,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

【Objective】 In order to evaluate soil and water conservation benefits from 1988 to 2011 in Gullied Loess Plateaus and to improve the system and methods of evaluation on soil and water conservation benefits. 【Method】 This paper evaluated benefits of soil and water conservation from 1988 to 2011 in Gullied Loess Plateaus Gansu with catastrophe progression method,which was based on the statistics from Soil and Water Conservation Statistical Yearbook of Gansu province. 【Result】 Evaluation value of soil and water conservation benefits in Gullied Loess Plateaus increased from 0.298 in 1988 to 0.856 in 2011. Evaluation value of soil and water conservation benefits of all counties varied from 0.128 to 0.824 from 1988 to 2011. Benefits of soil and water conservation was poor integrally in 1988,Evaluation values in Jingchuan and Zhengning Counties were 0.285 and 0.299 respectively,were much higher than other counties. In 2000,Evaluation value in Zhengning Country was the highest,while that in Zhengyuan Country was the lowest. In 2011,Evaluation value in Xifeng Country was the highest,while that in Zhengyuan Country was the lowest. Compared to 1988,evaluation values increased by 0.663 and 0.673 in Xifeng and Chongxing Counties,performed better than that in 2011. A poorer performance was found in Zhengyuan County,valuation value only increased by 0.462. 【Conclusion】 After 23 years of comprehensive treatment for soil and water loss,benefits of soil and water conservation of Gullied Loess Plateaus increased significantly. After 2000,terraced construction had little contribution on improvement of benefits of soil and water conservation,while Grain for Green Project had much contribution on improvement of benefits of soil and water conservation.

catastrophe progression method;soil and water conservation;benefit evaluation;gullied loess Plateaus

康飛龍(1989-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樗帘３?E-mail:feilkang@126.com

田青，女，教授，博士，主要從事水土保持與恢復(fù)生態(tài)學(xué)方面的教學(xué)和研究工作.E-mail:tqing@gsau.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31260122).

2015-11-18；

2015-12-29

S 157

A

1003-4315(2016)06-0081-08