新疆荒漠地区不同灌溉方式造林应用的综合评价

任伟，刘茂秀,戴君峰

(1.新疆农业大学林学与园艺学院,新疆 乌鲁木齐 830000;2新疆林业学校,新疆 乌鲁木齐 830026;3.新疆林科院造林治沙所,新疆 乌鲁木齐 830046;4.新疆维吾尔自治区林业厅治沙办,新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆荒漠地区不同灌溉方式造林应用的综合评价

任伟1，2，刘茂秀3,戴君峰4

(1.新疆农业大学林学与园艺学院,新疆 乌鲁木齐 830000;2新疆林业学校,新疆 乌鲁木齐 830026;3.新疆林科院造林治沙所,新疆 乌鲁木齐 830046;4.新疆维吾尔自治区林业厅治沙办,新疆 乌鲁木齐 830000)

为了全面、客观、准确地掌握不同灌溉方式的造林应用效果,为林业造林技术应用的前景提供理论依据,以Groasis Waterboxx-灌溉系统与漫灌、无灌溉3种灌溉方式为研究对象,依托野外数据,建立不同目标指标的评价指标体系,利用模糊综合评价法对Groasis Waterboxx-灌溉系统与漫灌、无灌溉3种方式在新疆荒漠地区造林中的应用效果进行了计算分析，结果表明:Groasis Waterboxx-灌溉系统效果综合评价值为0.90，Waterboxx这一项高新技术的应用前景良好，值得推广。

灌溉方式；造林效果；模糊数学；综合评价

灌溉是保持荒漠地区植物正常生长的管理手段。当前荒漠地区用水主要依靠地下水，随着地下水的开发和利用，人们提出了各种灌溉方式，如何评价这些方式是否合理利用水资源，降低消耗，最大限度发挥其效益，是当前亟待研究解决的问题之一。当前对荒漠地区不同灌溉方式的评价在国内还是空白。张庆华[1]根据《水利建设项目经济评价规范》，建立了“经济评价指标-技术评价指标-社会评价指标”的农业节水灌溉方式的评价方法,还有许多学者也开展了森林抚育效益、森林资源以及林业技术应用的模糊综合评价[2-5]，也提出不同的评价指标体系；但是由于荒漠地区灌溉方式的效益不同于其他，该评价系统并不适用荒漠地区灌溉方式的评价。

1 研究区概况和数据来源

项目区位于奇台县北部古尔班通古特沙漠西北缘荒漠区的西北湾牧场,年内温差变幅大，光照充足，降水稀少，蒸发强烈，相对湿度小。年平均气温4.7 ℃，7月极端最高温度43 ℃，1月极端最低温度-42.6 ℃，年平均降雨量176 mm，蒸发量2 141 mm。无霜期平均156 d，年日照时数2 840～3 230 h，年平均风速2～3 m·s-1，8～9级大风天数年平均32.6 d。受地形地貌、土壤母质条件的影响，试验区土壤主要为风沙土，受大风及沙蚀危害严重。主要植被为沙米、角果藜及少数散生梭梭等，盖度低于5%。

2 方法原理

所谓模糊综合评价,是以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一系列边界不清、不易定量的因素定量化,从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。具体说来,模糊综合评价就是通过构造等级模糊子集把反映被评价事物的模糊指标进行量化(即确定隶属度),然后利用模糊变换原理对各指标进行综合,从而得出评价结果。由于模糊综合评价能够根据定性信息或部分定性信息、部分定量信息,并依据隶属度原则对评价指标进行量化,从而使不易量化的定性信息定量化,并得出定量的结论；因此,鉴于森林抚育效益的特殊性和复杂性,此法运用于森林抚育综合效益的评价较为合适。模糊综合评价原理一般包括以下几个步骤

2.1 确定评价因素集和评判集

评价因素集是指由影响评价对象的p种因素构成的集合,记为:

U={u1,u2,u3,…,up}

评判集是指由作为评价标准的m种评判等级构成的集合,记为:

V={vl,v2,v3,…,vm}

2.2 确定评价因素的权重集合

在进行模糊综合评价时,还要考虑各因素对评价对象的作用大小,即确定各因素的权重ai,组成评价因素的权重集合,它们构成U上的一个模糊子集A，一般可记为:A=(a1,a2,a3,…,ap)

其中,ai表示第i(i=1,2,…,p)个因素的权重,其必须满足归一化条件,即

2.3 进行单因素模糊评价

单因素模糊评价就是单独从一个评价指标出发进行评价,以确定评价对象对评判集的隶属程度,从而建立单因素模糊评判矩阵R(rij)。单因素模糊评价子集为Ri={ri1,ri2,…,rim}。它表示针对每一个评价指标,每一个被评价对象对各个评价等级下的评价值。单因素模糊评判矩阵R如下:

3 自灌溉水箱(Waterboxx)技术在新疆造林中应用前景评价的过程

3.1 指标体系的构建

所谓评价指标体系,就是指评价对象所涉及的各种影响因素的集合[5]。本文根据Groasis Waterboxx-灌溉系统与漫灌、无灌溉3种方式在造林中的应用效果,采取专家咨询并借鉴相关评价指标体系的方法,遵循指标与评价目标的一致性,同体系内指标的相容性,各评价指标的相对独立性的基本原则,并按照可行性、完备性和可测性的原则,在综合考虑一些专家的建议后对灌溉方式在造林中的应用效果评价指标体系进行了设计。

将灌溉方式在造林中的应用效果作为研究的总目标。Groasis Waterboxx-灌溉系统与漫灌、无灌溉3种方式在造林中的应用效果的评价指标很多，经过对众多指标进行筛选,本文拟选取以下指标：(1)Waterboxx能收集雨水、露水、雪的能力；(2)在春季能提高温度2～3 ℃；夏季自灌溉水箱能降低温度2～3 ℃；冬季能提高温度1～2 ℃；(3)造林成活率可高达91%；(4)平均冠幅较对照提高30%以上，高生长较对照提高2.4%～10%(见表1)。

表1 Waterboxx、漫灌、无灌溉3种方式效果的有关情况

为了方便分析，现将评价因素指标进行数值化，结果如下：U1—造林成活率(%)；U2—收集雨水、露水、雪，并将收集的水保存下来的能力；U3—保墒增温、避免高温能力；U4—生长量。Waterboxx、漫灌、无灌溉3种方式效果按照评价因素指标的相关情况见表1。

根据表1设定评价指标：

集合U={造林成活率U1,收集雨水、露水、雪，并将收集的水保存下来的能力U2,保墒增温、避免高温能力U3，生长量U4}

3.2 指标权重值的确定

权重是用来描述各指标相对于上级评价指标的相对重要程度。在进行模糊综合评价时,权重对最终的评价结果会产生很大的影响,其选择的合适与否直接关系到模型的成败。指标权重的确定,采用德尔菲专家打分，选取Groasis Waterboxx技术特点评价指标的特殊性,为了使最终评价结果更为精确且符合实际,在确定指标权重时,采取了专家意见方法。本次调查采取问卷方式,调查所涉及专家为新疆林科院及林业厅部分专家及职工，共发放问卷40份,运用算术平均值来综合每一位专家打分意见,进行整理并建立判断矩阵A。

即A={0.2，0.3，0.5}

3.3 评价等级的划分

本研究将评价结果划分为3个等级,按评语论域中的子集类数,即评价等级为V={v1(高),v2(中),v3(低)}。根据原始试验数据分布状况,确定各项目指标分级标准(表2)。

表2 Waterboxx、漫灌、无灌溉3种方式效果专家评定指标

3.4 模糊综合评价过程

3.4.1 隶属度矩阵R计算 本次共发放调查问卷40份,其中3份无效,达到代表性的要求。通过对调查结果的整理、统计,确定指标隶属度,从而得到单因素模糊评判矩阵。单因素模糊判断矩阵如下：

3.4.2 评判矩阵B计算 评判矩阵B=AR,其中A为对应层级的权重矩阵。计算出一级评判矩阵B1,B2,B3。具体计算过程如下:

=[0.726,0.027,0.05]

=[0.32,0.09,1.05]

=[0.08,0.15,1.55]

将B1、B2、B3归一后可得：

B1=(0.90,0.04,0.06)

B2=(0.22,0.06,0.72)

B3=(0.04,0.09,0.87)

4 结论

通过采用模糊综合评价方法进行综合评价Waterboxx-灌溉系统、漫灌、无灌溉3种方式效果，Groasis Waterboxx-灌溉系统效果综合评价值为0.90，结果表明了Waterboxx这一项高新技术值得应用和推广。每年流经新疆上空的水汽可达6 114亿m3，而只有10.4%转化为雨雪降到地面，仅为全国平均降雨量的23%，原因是新疆年平均蒸发能力多数地区在1 000 mm以上，而晚上空气中的凝结水被蒸发了。所以，采用Groasis Waterboxx这一项高新技术就能将新疆极少的雨水、露水、雪收集起来，在植物生长期通过毛细补水绳将水引导到植物的根部进行滴灌，来满足植物正常生长，这就大大提高了新疆干旱半干旱地区的水资源利用率。

[1] 张庆华,白玉慧，倪红珍.节水灌溉方式的优化选择[J].水利学报,2002，2(1): 47-51

[2] 刘勇，支玲，邢红，等.基于模糊评价法的林业生态工程综合效益后评价研究——以内蒙古开鲁县三北工程为例[J].林业经济,2007(7):27-30

[3] 陈森，叶绍明，刘晓星.林业技术经济效果的评价方法[J].云南林业调查规划设计,2000(1):22-29

[4] 张会儒,何鹏,郎璞玫.基于AHP和Fuzzy的延庆县森林资源综合评价[J].西北林学院学报，2011, 26(5): 179-184

[5] 陈昱杉.吉林省森工林区森林抚育综合效益评价研究[D].哈尔滨：东北林业大学，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

任伟(1974-)，男，新疆石河子人，硕士，讲师，主要从事森林培育教学工作.

S728.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.001