任偉，劉茂秀,戴君峰

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830000;2新疆林業(yè)學(xué)校,新疆 烏魯木齊 830026;3.新疆林科院造林治沙所,新疆 烏魯木齊 830046;4.新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)廳治沙辦,新疆 烏魯木齊 830000)

新疆荒漠地區(qū)不同灌溉方式造林應(yīng)用的綜合評(píng)價(jià)

任偉1，2，劉茂秀3,戴君峰4

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830000;2新疆林業(yè)學(xué)校,新疆 烏魯木齊 830026;3.新疆林科院造林治沙所,新疆 烏魯木齊 830046;4.新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)廳治沙辦,新疆 烏魯木齊 830000)

為了全面、客觀、準(zhǔn)確地掌握不同灌溉方式的造林應(yīng)用效果,為林業(yè)造林技術(shù)應(yīng)用的前景提供理論依據(jù),以Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)與漫灌、無灌溉3種灌溉方式為研究對(duì)象,依托野外數(shù)據(jù),建立不同目標(biāo)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)與漫灌、無灌溉3種方式在新疆荒漠地區(qū)造林中的應(yīng)用效果進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明:Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)效果綜合評(píng)價(jià)值為0.90，Waterboxx這一項(xiàng)高新技術(shù)的應(yīng)用前景良好，值得推廣。

灌溉方式；造林效果；模糊數(shù)學(xué)；綜合評(píng)價(jià)

灌溉是保持荒漠地區(qū)植物正常生長的管理手段。當(dāng)前荒漠地區(qū)用水主要依靠地下水，隨著地下水的開發(fā)和利用，人們提出了各種灌溉方式，如何評(píng)價(jià)這些方式是否合理利用水資源，降低消耗，最大限度發(fā)揮其效益，是當(dāng)前亟待研究解決的問題之一。當(dāng)前對(duì)荒漠地區(qū)不同灌溉方式的評(píng)價(jià)在國內(nèi)還是空白。張慶華[1]根據(jù)《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》，建立了“經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)-技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)-社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)”的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式的評(píng)價(jià)方法,還有許多學(xué)者也開展了森林撫育效益、森林資源以及林業(yè)技術(shù)應(yīng)用的模糊綜合評(píng)價(jià)[2-5]，也提出不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；但是由于荒漠地區(qū)灌溉方式的效益不同于其他，該評(píng)價(jià)系統(tǒng)并不適用荒漠地區(qū)灌溉方式的評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

項(xiàng)目區(qū)位于奇臺(tái)縣北部古爾班通古特沙漠西北緣荒漠區(qū)的西北灣牧場,年內(nèi)溫差變幅大，光照充足，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，相對(duì)濕度小。年平均氣溫4.7 ℃，7月極端最高溫度43 ℃，1月極端最低溫度-42.6 ℃，年平均降雨量176 mm，蒸發(fā)量2 141 mm。無霜期平均156 d，年日照時(shí)數(shù)2 840～3 230 h，年平均風(fēng)速2～3 m·s-1，8～9級(jí)大風(fēng)天數(shù)年平均32.6 d。受地形地貌、土壤母質(zhì)條件的影響，試驗(yàn)區(qū)土壤主要為風(fēng)沙土，受大風(fēng)及沙蝕危害嚴(yán)重。主要植被為沙米、角果藜及少數(shù)散生梭梭等，蓋度低于5%。

2 方法原理

所謂模糊綜合評(píng)價(jià),是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理,將一系列邊界不清、不易定量的因素定量化,從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)價(jià)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)的一種方法。具體說來,模糊綜合評(píng)價(jià)就是通過構(gòu)造等級(jí)模糊子集把反映被評(píng)價(jià)事物的模糊指標(biāo)進(jìn)行量化(即確定隸屬度),然后利用模糊變換原理對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合,從而得出評(píng)價(jià)結(jié)果。由于模糊綜合評(píng)價(jià)能夠根據(jù)定性信息或部分定性信息、部分定量信息,并依據(jù)隸屬度原則對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化,從而使不易量化的定性信息定量化,并得出定量的結(jié)論；因此,鑒于森林撫育效益的特殊性和復(fù)雜性,此法運(yùn)用于森林撫育綜合效益的評(píng)價(jià)較為合適。模糊綜合評(píng)價(jià)原理一般包括以下幾個(gè)步驟

2.1 確定評(píng)價(jià)因素集和評(píng)判集

評(píng)價(jià)因素集是指由影響評(píng)價(jià)對(duì)象的p種因素構(gòu)成的集合,記為:

U={u1,u2,u3,…,up}

評(píng)判集是指由作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的m種評(píng)判等級(jí)構(gòu)成的集合,記為:

V={vl,v2,v3,…,vm}

2.2 確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集合

在進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí),還要考慮各因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的作用大小,即確定各因素的權(quán)重ai,組成評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集合,它們構(gòu)成U上的一個(gè)模糊子集A，一般可記為:A=(a1,a2,a3,…,ap)

其中,ai表示第i(i=1,2,…,p)個(gè)因素的權(quán)重,其必須滿足歸一化條件,即

2.3 進(jìn)行單因素模糊評(píng)價(jià)

單因素模糊評(píng)價(jià)就是單獨(dú)從一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià),以確定評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)評(píng)判集的隸屬程度,從而建立單因素模糊評(píng)判矩陣R(rij)。單因素模糊評(píng)價(jià)子集為Ri={ri1,ri2,…,rim}。它表示針對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),每一個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)下的評(píng)價(jià)值。單因素模糊評(píng)判矩陣R如下:

3 自灌溉水箱(Waterboxx)技術(shù)在新疆造林中應(yīng)用前景評(píng)價(jià)的過程

3.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

所謂評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,就是指評(píng)價(jià)對(duì)象所涉及的各種影響因素的集合[5]。本文根據(jù)Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)與漫灌、無灌溉3種方式在造林中的應(yīng)用效果,采取專家咨詢并借鑒相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方法,遵循指標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)的一致性,同體系內(nèi)指標(biāo)的相容性,各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)獨(dú)立性的基本原則,并按照可行性、完備性和可測性的原則,在綜合考慮一些專家的建議后對(duì)灌溉方式在造林中的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

將灌溉方式在造林中的應(yīng)用效果作為研究的總目標(biāo)。Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)與漫灌、無灌溉3種方式在造林中的應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，經(jīng)過對(duì)眾多指標(biāo)進(jìn)行篩選,本文擬選取以下指標(biāo)：(1)Waterboxx能收集雨水、露水、雪的能力；(2)在春季能提高溫度2～3 ℃；夏季自灌溉水箱能降低溫度2～3 ℃；冬季能提高溫度1～2 ℃；(3)造林成活率可高達(dá)91%；(4)平均冠幅較對(duì)照提高30%以上，高生長較對(duì)照提高2.4%～10%(見表1)。

表1 Waterboxx、漫灌、無灌溉3種方式效果的有關(guān)情況

為了方便分析，現(xiàn)將評(píng)價(jià)因素指標(biāo)進(jìn)行數(shù)值化，結(jié)果如下：U1—造林成活率(%)；U2—收集雨水、露水、雪，并將收集的水保存下來的能力；U3—保墑增溫、避免高溫能力；U4—生長量。Waterboxx、漫灌、無灌溉3種方式效果按照評(píng)價(jià)因素指標(biāo)的相關(guān)情況見表1。

根據(jù)表1設(shè)定評(píng)價(jià)指標(biāo)：

集合U={造林成活率U1,收集雨水、露水、雪，并將收集的水保存下來的能力U2,保墑增溫、避免高溫能力U3，生長量U4}

3.2 指標(biāo)權(quán)重值的確定

權(quán)重是用來描述各指標(biāo)相對(duì)于上級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要程度。在進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí),權(quán)重對(duì)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響,其選擇的合適與否直接關(guān)系到模型的成敗。指標(biāo)權(quán)重的確定,采用德爾菲專家打分，選取Groasis Waterboxx技術(shù)特點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的特殊性,為了使最終評(píng)價(jià)結(jié)果更為精確且符合實(shí)際,在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí),采取了專家意見方法。本次調(diào)查采取問卷方式,調(diào)查所涉及專家為新疆林科院及林業(yè)廳部分專家及職工，共發(fā)放問卷40份,運(yùn)用算術(shù)平均值來綜合每一位專家打分意見,進(jìn)行整理并建立判斷矩陣A。

即A={0.2，0.3，0.5}

3.3 評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分

本研究將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為3個(gè)等級(jí),按評(píng)語論域中的子集類數(shù),即評(píng)價(jià)等級(jí)為V={v1(高),v2(中),v3(低)}。根據(jù)原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布狀況,確定各項(xiàng)目指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

表2 Waterboxx、漫灌、無灌溉3種方式效果專家評(píng)定指標(biāo)

3.4 模糊綜合評(píng)價(jià)過程

3.4.1 隸屬度矩陣R計(jì)算 本次共發(fā)放調(diào)查問卷40份,其中3份無效,達(dá)到代表性的要求。通過對(duì)調(diào)查結(jié)果的整理、統(tǒng)計(jì),確定指標(biāo)隸屬度,從而得到單因素模糊評(píng)判矩陣。單因素模糊判斷矩陣如下：

3.4.2 評(píng)判矩陣B計(jì)算 評(píng)判矩陣B=AR,其中A為對(duì)應(yīng)層級(jí)的權(quán)重矩陣。計(jì)算出一級(jí)評(píng)判矩陣B1,B2,B3。具體計(jì)算過程如下:

=[0.726,0.027,0.05]

=[0.32,0.09,1.05]

=[0.08,0.15,1.55]

將B1、B2、B3歸一后可得：

B1=(0.90,0.04,0.06)

B2=(0.22,0.06,0.72)

B3=(0.04,0.09,0.87)

4 結(jié)論

通過采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)Waterboxx-灌溉系統(tǒng)、漫灌、無灌溉3種方式效果，Groasis Waterboxx-灌溉系統(tǒng)效果綜合評(píng)價(jià)值為0.90，結(jié)果表明了Waterboxx這一項(xiàng)高新技術(shù)值得應(yīng)用和推廣。每年流經(jīng)新疆上空的水汽可達(dá)6 114億m3，而只有10.4%轉(zhuǎn)化為雨雪降到地面，僅為全國平均降雨量的23%，原因是新疆年平均蒸發(fā)能力多數(shù)地區(qū)在1 000 mm以上，而晚上空氣中的凝結(jié)水被蒸發(fā)了。所以，采用Groasis Waterboxx這一項(xiàng)高新技術(shù)就能將新疆極少的雨水、露水、雪收集起來，在植物生長期通過毛細(xì)補(bǔ)水繩將水引導(dǎo)到植物的根部進(jìn)行滴灌，來滿足植物正常生長，這就大大提高了新疆干旱半干旱地區(qū)的水資源利用率。

[1] 張慶華,白玉慧，倪紅珍.節(jié)水灌溉方式的優(yōu)化選擇[J].水利學(xué)報(bào),2002，2(1): 47-51

[2] 劉勇，支玲，邢紅，等.基于模糊評(píng)價(jià)法的林業(yè)生態(tài)工程綜合效益后評(píng)價(jià)研究——以內(nèi)蒙古開魯縣三北工程為例[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì),2007(7):27-30

[3] 陳森，葉紹明，劉曉星.林業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的評(píng)價(jià)方法[J].云南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì),2000(1):22-29

[4] 張會(huì)儒,何鵬,郎璞玫.基于AHP和Fuzzy的延慶縣森林資源綜合評(píng)價(jià)[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2011, 26(5): 179-184

[5] 陳昱杉.吉林省森工林區(qū)森林撫育綜合效益評(píng)價(jià)研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011

Application of Different Irrigation Methods in Afforestation of Xinjiang Desert Region

Ren Wei1,2, Liu Maoxiu3,Dai Junfeng4

(1.College of Forestry and Horticulture, Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000 , China;2.Xinjiang Forestry School, Urumqi 830026,China;3.Institute of Afforestation and Sand Control, Xinjiang Academy of Forestry, Urumqi 830046, China;4.Sand Control Office of Forestry Department of Xinjiang, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830000,China)

In order to master comprehensively, objectively and accurately the application effect of afforestation of different irrigation methods and to provide theoretical basis for the application of afforestation technology,taking three kinds of treatments (Groasis Waterboxx-irrigation system, flood irrigation and non-irrigation) as the research object, based on the field investigation data, evaluation index system of different target was established.Afforestation effect of three kinds of irrigation treatments (Groasis Waterboxx- irrigation system, flood irrigation and non-irrigation) were calculated by using fuzzy comprehensive evaluation method.Result shows that: comprehensive evaluation value of effect for Groasis Waterboxx-irrigation system is 0.90，the application prospect of high-tech (Waterboxx) is optimal, worthy of promotion.

irrigation treatments;effect of afforestation;Fuzzy mathematics;comprehensive evaluation

1005-5215(2015)01-0001-03

2014-11-02

任偉(1974-)，男，新疆石河子人，碩士，講師，主要從事森林培育教學(xué)工作.

S728.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.001