石漠化治理效益评价体系建构

石漠化治理效益评价体系建构

 

0引言   中国裸露、半裸露喀斯特分布面积非常广泛,主要集中分布于以贵州高原为中心的西南地区。喀斯特石漠化是在脆弱喀斯特生态环境下,由于人类不合理的社会经济活动造成人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、岩石逐渐裸露、土地生产力衰退甚至丧失、地表在视觉上呈现类似于荒漠景观的演变过程[1]。喀斯特石漠化成为制约贵州生态经济社会发展最严重的障碍。在前期,许多学者对石漠化的成因、治理都做了较为深入细致的研究[2-5],对石漠化治理效益评价也作了很多突出的贡献[6-9],主要从生态、经济、社会3个方面对石漠化综合治理效益评价指标体系的构建进行研究,评价指标的选取主要采用的是专家选定的方式进行,带有较强的主观性、片面性,这样会导致构建的评价矩阵不能够准确反映出治理效益的内在机制,缺乏科学合理性,甚至会导致评价结果的实效,到目前为止形成尚未一个比较全面系统的评价指标体系。本研究以贵州关岭—贞丰花江示范区为例,采用主成分分析法,从众多无序的指标中进行甄别筛选,避免主观性,确定评价指标以及指标权重,构建石漠化防治区综合治理效益的指标体系,同时结合花江示范区的实际情况,采用模糊综合评价法对综合治理效益进行综合评价。   1研究区概况   研究区位于贵州安顺市关岭县与黔西南自治州贞丰县交界处的北盘江峡谷花江段,东经105°36'30"—105°46'30"、北纬25°39'13"—25°41'00"。涉及的乡镇村有:关岭县板贵乡的木工、三家寨、孔落箐、坝山;贞丰县北盘江镇的板围、查耳岩、水淹坝、云洞湾等8个村以及花江镇五里村的法郎、甘二盘共44个村民组(见图1)。2009年人口8612人,国土面积51.62km2,人口密度为167人/km2。示范区内喀斯特地貌极为发育,喀斯特面积占总面积的87.92%,海拔500~1200m,相对高差700m,冬春温暖干旱,夏秋湿热,热量资源丰富;年均温18.4℃,年均极端最高气温为32.4℃,年均极端最低气温为6.6℃,年均降水量1100mm,但时空分布不均,多暴雨,5—10月降水量占全年总降水量的83%,海拔850m以下为南亚热带干热河谷气候,850m以上为中亚热带气候。项目区内主要粮食作物有玉米、水稻、小麦等;经济作物主要有花椒、金银花、砂仁、花生、桃、李、梨等;牧业生产主要以传统的家庭养殖为主,品种有猪、牛、羊、鸡等;主要旅游资源有顶坛花椒生态园、喀斯特奇石,主要矿产资源有大理石板材资源。流域以发展经果林为主,大量销往省内外的“顶坛花椒”,现已成为顶坛流域内农户经济收入的主要来源之一。   2石漠化防治区综合治理效益评价指标及权重的确定   2.1指标收集   石漠化防治区综合治理效益评价的指标包括生态效益、经济发展水平、社会发展水平3个方面的内容,每个方面都有各自的评价指标及数据,项目区内居民对当期条件最为熟悉,因此,通过理论机制分析研究、实地调研、与当地村民交流等方式,获取和筛选有关这3方面的指标,在每个指标下尽可能的收集最原始的数据,根据这些指标及数据,初步构建项目区石漠化综合治理效益评价的指标体系。将林草覆盖率(%)、25°以上坡耕地面积(%)等16个评价指标初步选定为生态效益指标,记为u11、u12、…、u116;将粮食种植收入、经济密度等14个评价指标初步选定为经济发展水平指标,记为v21、v22、…、v214;将总人口数、外出务工人数等10个评价指标初步选定为社会发展水平指标,记为w31、w32、…、w310。具体指标情况如下(图2)。   2.2评价指标的构建及指标权重的确定   到目前为止,对石漠化防治区综合治理效益指标体系的构建及指标权重的确定主要采用专家评价法,根据人为经验判断出各个指标并对指标进行打分,确定各个指标的权重,这样很难确定主导指标的地位,同时也增加了一定的工作量。本研究指标的选定依据石漠化综合治理指标选取所遵循的系统性、代表性、数量化以及可获得性原则,采用主成分分析法,即利用降维的思想,在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法[11-12]。这些综合指标通常称为主成分,该方法的核心是通过主成分分析,选择n个主分量y1,y2……yn,以分方差yi的方差贡献率ai作为权数,构造综合评价函数y,这样当我们把i个主成分的得分算出来后,便求出综合得分,并按照权数的大小确定主成分及权重。从生态效益指标、经济发展水平指标、社会发展水平指标3个方面在众多的指标中进行筛选,确定影响3个方面的主要评价指标及权重,相应的贡献率和累计贡献率见表1。用表1中的数据除以主成分对应的特征值的开平方根,可得到主成分每个评价指标对应的系数,再用主成分中每个评价指标系数的绝对值乘以各自的贡献率除以所有主成分的贡献率之和,之后相加,便可得到综合得分模型,各评价指标的最终系数见下表2。据主成分分析法的思想,当累计贡献率大于85%时,这几个指标已基本代表所有的信息。根据这一原则,便确定石漠化防治区综合治理指标体系及指标权重(表2)。二级指标中的3大指标虽然是相互联系的,但对综合治理效益结果所表现的程度上会用所差异,即权重会有所不同,根据以上分析,结合相关专家的经验,生态效益指标权重赋值0.5,经济发展水平指标赋值为0.3,社会发展水平指标赋值为0.2(表2)。通过以上步骤,确定了花江石漠化综合治理效益的二级指标、评价指标及其权重,将所确定的指标分为三个层次:第一层为目标层,即花江石漠化综合治理效益;第二层为指标层,分为生态效益指标、经济发展水平指标、社会发展水平指标这3大指标;第三层为次指标层或称为评价指标层。包括林草覆盖率(%,x11),土壤侵蚀速率(%,x12),轻度以上石漠化面积(%,x13),石漠化演变速率(%,x14);人均GDP(元/a,x21),粮食产值(元,x22),经济林草收入(元,x23),人均耕地面积(hm2/人,x24);文盲(半文盲)人数(%,x31),初中以上文化水平人数(%,x32),具有劳动能力总人数(%,x33),各个指标的权重系数见表2。   #p#分页标题#e#

3石漠化防治区综合治理效益评价的理论及实证分析   治理效益的综合评价主要是定性与定量相结合,方法有以花江示范区为例,采用层次分析法对典型喀斯特农村社区可持续发展指标体系的构建和评价[16];以广西都安瑶族自治县为例,采用模糊综合评判法对喀斯特山区石漠化治理效益进行综合评价[10]。从社会、经济、生态三方面全方位构建评价指标体系比较少,评价指标的选定主要是专家确定,带有较强的主观性及片面性。通过实地调研以及查阅相关的资料等方式对石漠化防治区综合治理效益的指标进行深入分析和研究,在前人研究的基础上,初步选择了30个评价指标,采用主成分分析法对石漠化防治区综合治理效益评价指标进行甄别筛选,最终确定11个主导指标及权重,根据所确定的评价指标进行综合评价。综合评价主要通过因子评价与模糊综合评判相结合的方式进行。采用因子评价法确定各个指标的得分情况,根据得分分析对比指标之间的关系,确定评价矩阵,之后采用模糊综合评判法对石漠化防治区综合治理效益进行评价,并对评价结果进行分析。   3.1建立指标集   建立评价对象的指标集:指标就是对象的各种属性或性能,在不同场合,也称为参数指标或质量指标,它们综合地反映出对象的质量,人们就是根据这些指标对对象评价。具体指标集的选择见表2。   3.2建立权重集   建立权重集,ai是第i个因素xi的权数,xi各子因数的权重集为,aij是Ui的第j个子因素的权数(i=1,2,…,n;j=1,2,…,ni),由于各评价指标对石漠化综合治理效益的影响程度不同,故各指标应按其对评价结果影响程度不同赋予相应的权重系数,即权重。根据主成分分析法,对各评价指标xij确定各自的权重(i=1,2,…,n;j=1,2,…,ni),据表3建立的权重集如下:A=(0.50.30.2)A1=(0.190.340.290.18)A2=(0.340.210.210.24)A3=(0.270.370.36)   3.3建立评价集   按照以上的评价思路与方法,治理效益总得分值为0~1.0之间,根据喀斯特区的实际情况以及相关专家的确定,将评价结果分为5个等级,即很差、差、一般、较好和很好。评价标准见表3。   3.4模糊综合评判矩阵的建立   由于各个评价指标单位不同、所代表的意义也会有所不同,为了使确定的评判据矩阵能够尽可能完整的体现各评价指标对二级指标以及综合治理效果的影响程度,防止片面和主观性,需对评价指标进行无纲量化处理,邀请16位参加“典型喀斯特石山脆弱生态环境治理与可持续发展示范研究”的相关专家学者将评价指标分为不同的等级,给予相应的评分,具体划分及得分情况见表4。构造评判矩阵,评判矩阵系数得分值通过各个评价指标的理论得分值两两对比确定。具体结果如下:其中R1是生态效益指标的评价指标的评判矩阵;R2是经济发展水平指标的评价指标的评判矩阵;R3是社会发展水平指标的评价指标的评判矩阵。   3.5治理效益的综合评价   由以上分析结果可知:对生态效益结果影响较大主要是2大指标的变化情况,即林草覆盖率和轻度以上石漠化面积;对经济发展水平指标影响较大主要是粮食产值和人均耕地面积这两大指标;对社会发展水平影响较大的主要是初中以上文化水平人数和具有劳动力能力总人数。依据式(1),采用最大隶属原则进行计算,花江示范区石漠化综合治理效益结果见表5。从表5中可以看出,在短短的9年间,治理已初见成效,已经从总体上改变了原有的状况,评价结果由治理前(2000年)的“差”上升了一个等级,到2009年为止,治理效果成为“一般”。生态效益和经济效益的影响力都有一定的提高,相对来说社会效益的影响力有所下降。虽然和2000年相比,初中以上文化程度总人数、具有劳动能力总人数量都有很大的提高,所占人口比例都有所提高,文盲率有所降低;但这些指标的变动主要是因为教育观念的改变以及人口结构的变动。而不是因为石漠化综合治理技术措施在广大农村的宣传作用明显。因此需要加大石漠化综合治理的宣传力度,提高当地群众保护环境、改善生态的意识,加大石漠化综合治理技术的推广应用,使环境得到改善的同时,也能够改善当地群众的生存条件及人口素质,努力做到生态效益、经济发展水平、社会发展水平三者协调可持续发展。   4石漠化防治区综合治理效益指标体系的评价   4.1结论分析   (1)通过对贵州关岭-贞丰花江示范区综合治理效益指标体系构建进行主成分分析,得出了各个评价指标的权重比例系数,结果表明:影响生态效益指标的评价指标主要是林草覆盖率、土壤侵蚀速率、轻度以上石漠化面积和石漠化演变速率。其中土壤侵蚀速率和轻度以上石漠化面积是最主要的影响指标,其权重最大,林草覆盖率可以减少地表裸露面积,降低了水土流失,保护了生物多样性,轻度以上石漠化面积的减少可视为石漠化治理效益的一个体现指标。因此可以从提高林草覆盖率和降低轻度以上石漠化面积入手来改善生态环境状况。   (2)影响经济发展水平指标的评价指标主要是人均GDP、粮食产值、经济林草以及人均耕地面积。其中人均GDP是最主要的影响指标,其权重最大,其次是经济林草。人均GDP是衡量一个地区经济发展水平最为重要的一项指标,因此提高经济发展水平首先是要提高人均GDP量,其次,由于自然条件的限制,粮食种植在喀斯特地区从来就不是一个优势产业,在综合治理措施实施后,将部分不宜耕种土地退耕还林(草)后,不仅减少裸露面积,增加植被覆盖率,降低了水土流失量,保护了生物多样性,而且增加了当地居民的收入,改善当地居民的生产生活条件。采取林农复合式经营,将土地从单一的粮食生产中解放出来,减少了当地群众对自然条件的依赖,增强了对市场风险的适应能力。   (3)影响社会发展水平指标的评价指标主要是初中以上文化水平人数、文盲(半文盲)人数以及具有劳动力能力的总人数。其中初中以上文化水平人数是最主要的影响指标,其权重最大,其次是具有劳动力能力的总人数。石漠化综合治理效益是一个即长期又艰巨的任务,文化水平的提高可以增强当地群总接受新技术、新措施的能力,使石漠化综合治理的各种技术措施得到更好更快的推广。劳动力人口数的提高,可以改进劳动力结构,通过劳务输出等方式释放当地农村劳动力,缓解人地矛盾,改善生态环境。花江示范区石漠化综合治理效益由治理前(2000年)的“差”上升到治理后(2009年)的“一般”,表明了石漠化综合治理效益中生态效益、经济发展水平、社会发展水平协调发展,使综合治理效益取得较好成效,尤其是生态效益和经济发展水平方面比较突出,很好的改善了当地群众的生存条件,提高了当地群众的经济水平,缓解了喀斯特区人地矛盾的现状。为喀斯特石漠化防治区综合治理效益指标体系的构建及评价起到示范带动作用。经过政府、专家及农民近10年共同的努力,尽管取得了较好的成效,但分析的结果表明示范区综合治理效果还有较大的提高空间,这也说明石漠化治理的长期性和艰巨性。#p#分页标题#e#   4.2研究中的不足   由于时间的限制,对于林草碳汇数据获取比较困难。本研究没有考虑到林草碳汇对生态环境的影响,希望在后期构建石漠化防治区指标体系和治理效益评价时,通过实地监测等方式,获取林草碳汇数据,在初步选定的指标中加入碳汇这一指标,使指标体系的构建更加完善,综合治理效益更加科学合理。