巢湖渔业生态环境的层次分析评价

台建明

台建明. 巢湖渔业生态环境的层次分析评价[J]. 南方水产科学, 2005, 1(5): 10-17.
引用本文: 台建明. 巢湖渔业生态环境的层次分析评价[J]. 南方水产科学, 2005, 1(5): 10-17.
TAI Jian-ming. The assessments for Chaohu Lake fisheries eco-environment by analytic hierarchy process[J]. South China Fisheries Science, 2005, 1(5): 10-17.
Citation: TAI Jian-ming. The assessments for Chaohu Lake fisheries eco-environment by analytic hierarchy process[J]. South China Fisheries Science, 2005, 1(5): 10-17.

巢湖渔业生态环境的层次分析评价

基金项目: 

农业部渔业生态环境监测中心专项 

详细信息
    作者简介:

    台建明(1965-),男,硕士,主要从事渔业环境规划及管理研究。E-mail:taijm@sina.com

  • 中图分类号: S931.3;X832

The assessments for Chaohu Lake fisheries eco-environment by analytic hierarchy process

  • 摘要:

    根据巢湖水域渔业生态环境的特点,建立了渔业环境优劣评价体系的递阶层次结构。结合生物监测、水质监测的结果,用三标度法构造了目标层、指标层、分指标层及方案层间的比较矩阵,再经过一定的数学变换,间接地建立了判断矩阵,最后采用通常的层次分析法进行层次单排序和总排序,结合环境实际情况,从而对巢湖水域渔业环境的优劣进行评价。

    Abstract:

    This paper sets the hierarchy of assessing fishery eco-environment advantage or disadvantage on the basis of the characteristics of Chaohu Lake fishery waters. With the results of biology survey and water quality monitoring, it sets compare matrixes between goal layer, index layers, vice-index layer and project layers by three-marking-degree law. Processed with mathematics, the judgment matrixes are built indirectly. The arrangement of classes to general aim is definite by the usual analytic hierarchy process finally. According to the fact of Chaohu Lake fishery waters, the advantage and/or disadvantage of fishery eco-environment is assessed.

  • 弧菌广泛存在于养殖水体,是海水养殖动物的主要病原菌,弧菌病是目前为止对养殖鱼虾危害最大,造成损失最严重的细菌性疾病之一。弧菌病可以发生在养殖的各个时期,因此防治对虾弧菌病是养殖成败的关键因素。防治细菌性疾病最常用的方法是使用抗菌素,但频繁无节制的使用药物,导致耐药性菌株的产生并且造成环境的污染,因此,抗菌素的有效替代品的研究显得尤为迫切,应用生物及生态法防治疾病日益受到重视。大量的研究表明[1-7],乳酸菌能够调节机体肠道正常菌群,保持微生态平衡,提高食物消化率和生物价,增强机体的免疫功能,提高机体的抗病能力,产生抑菌活性代谢产物,如乳酸菌肽、细菌素、乳酸、过氧化氢、乙酸等,对许多革兰氏阳性菌李斯特氏菌、芽孢菌、梭菌等及革兰氏阴性菌大肠杆菌等有强烈的抑制作用,可抑制肠道内腐败菌的生长繁殖和腐败产物的产生,乳酸菌被作为饲料添加剂而广泛应用于禽畜养殖中,防治腹泻、下痢、肠炎等肠道功能紊乱的许多疾病。乳酸菌益生素作为鱼、虾饲料添加剂也受到广泛的研究,有提高养殖动物的免疫力,抵御病原菌的侵袭,提高养殖成活率的效果。体外拮抗实验是筛选益生菌的重要步骤,本实验通过乳酸菌体外对致病弧菌的拮抗作用研究,旨在筛选乳酸菌有益菌株,为进一步在养殖生产中应用益生素产品防治病害提供理论基础及水产养殖动物的病害防治提供一种生物防治方法。

    测试菌:乳酸杆菌L1是经点接种法初步筛选出的对弧菌有拮抗作用的菌株。

    指示菌:溶藻弧菌T1是由本所鱼病室提供的从患病军曹鱼中分离,并经回归感染确认有致病性的菌株。鲨鱼弧菌T2也是从患病军曹鱼中分离。

    乳酸菌培养基为改良的MRS培养基:蛋白胨10 g,酵母膏5 g,牛肉膏10 g,葡萄糖20 g,无水乙酸钠3 g,柠檬酸三铵2 g,K2HPO4 2 g,MgSO4 · 7H2O 0.2 g,MnSO4 · H2O 0.05 g,水1 000 mL,pH 6.8。

    弧菌培养基为2216E培养基。

    检测弧菌培养基为TCBS培养基。

    抑菌活性检测采用平板打孔抑菌圈测定法。

    平板打孔抑菌圈测定法:制作2216E培养基,无菌操作倒平板,每个平板的培养基厚度为6 mm,取指示菌弧菌菌悬液0.1 mL,涂布于2216E培养基表面,选择一定的位置,在无菌条件下,用无菌打孔器打孔,孔径为10 mm,将乳酸杆菌发酵液注入孔内(不能溢出),于30℃培养24 h,检测抑菌圈直径的大小。以相同pH值的HCl水作对照。

    表 1为L1接种MRS培养液,经24 h培养后的发酵液及发酵液经5 000 rpm,15 min离心后取得的上清液,采用平板打孔法测定抑菌圈的大小。

    表  1  L1菌发酵液及离心后上清液对指示菌T1、T2的抑菌圈大小
    Table  1.  Size of zone plate inhibitory of fermentation liquid and supernatant liquid of L1 strain to indicator strains T1 and T2  (mm)
    指示菌
    indicator strains
    发酵液(pH 3.5)
    fermentation liquid
    上清液(pH 3.5)
    supernatant liquid
    对照HCl水组(pH 3.5)
    HCl diluted liquid
    T1 23 20 0
    T2 18 16 0
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    表 1试验可看出发酵液与上清液对指示菌T1、T2都有抑菌圈,而相同pH值的HCl水却没有,可见发酵液与上清液的抑菌效果并不是pH值低造成的。试验结果表明发酵液比上清液对弧菌的抑菌圈大,说明发酵液的抑菌活性强于上清液,乳酸杆菌及其代谢产物对弧菌有协同抑制作用。发酵液对弧菌T1、T2的抑菌圈大小不同,上清液也是如此,表明L1发酵液的代谢产物对不同种类弧菌的抑菌活性不同。

    L1接种MRS,30℃培养24 h,发酵液用无菌生理盐水释稀1、2、3倍,其稀释液对弧菌的抑菌能力见表 2。其发酵液经5 000 rpm,15 min离心,取得上清液,上清液用无菌生理盐水释稀1、2、3倍,其稀释液对弧菌的抑菌能力见表 3

    表  2  不同稀释倍数L1菌发酵液对指示菌T1、T2的抑菌圈大小
    Table  2.  Size of zone plate inhibitory of diluted fermentation liquid of L1 strain to indictor strains T1 and T2 (mm)
    指示菌
    indicator strains
    发酵液稀释倍数 times of dilution for fermentation liquid
    0 1 2 3
    T1 25 23 21.5 13.5
    T2 23 21 19
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    表  3  不同稀释倍数L1菌发酵液对指示菌T1、T2的抑菌圈大小
    Table  3.  Size of zone plate inhibitory of diluted supernatant liquid of L1 strain to indictor strains T1 and T2  (mm)
    指示菌
    indicator strains
    上清液稀释倍数 times of dilution for supernatant liquid
    0 1 2 3
    T1 18 14.5
    T2 15
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    表 23可看出发酵液经3倍稀释对弧菌T1仍有抑制作用,上清液经1倍稀释后对弧菌T1的抑菌圈大小与发酵液3倍稀释液抑菌圈的大小相近。

    L1接种MRS培养基,30℃培养,培养18 h、24 h、36 h、48 h、72 h、5 d的发酵液的抑菌圈大小见表 4

    表  4  不同培养时间的L1菌发酵液对指示菌T1、T2的抑菌圈大小
    Table  4.  Size of zone plate inhibitory to indictor strains T1 and T2 of fermentation liquid of L1 strain under different time  (mm)
    指示菌
    indicator strains
    不同培养时间的发酵液 fermentation liquid of different culture time
    18 h 24 h 36 h 48 h 72 h 5 d
    T1 22.5 24 24 25 28
    T2 20 22 23 24 25
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    表 4可看出,在菌生长的对数期18 h时的发酵液对两种指示菌都无抑菌圈,随培养时间的延长,抑菌圈越来越大,生长衰退期(36 h)比稳定期(24 h)的抑菌圈大,5 d的陈培养液的抑菌圈最大。原因可能是随着培养时间的延长,乳酸杆菌的生长及代谢产物抑菌物质的积累提高了其杀菌作用;陈培养物和衰退期的发酵液的抑菌圈大于生长期及稳定期的抑菌圈,可能是一些抗菌活性物质在乳酸菌死亡后释放出来。

    将MRS 24 h的发酵液,于60、80℃恒温水浴中保温15 min,及沸水浴中保温5、10、15 min,与原发酵液一起作抑菌活性试验,试验结果见表 5

    表  5  不同温度及时间处理的L菌发酵液对指示菌T1、T2的抑菌圈大小
    Table  5.  Size of zone plate inhibitory to indictor strains T1 and T2 of fermentation liquid of L1 strain treated under different temperature and time (mm)
    指示菌
    indictor strains
    60℃ 80℃ 100℃ 未处理组
    control group
    15 min 15 min 5 min 10 min 15 min
    T1 23 23 23 23 23 23
    T2 22 22 22 22 22 22
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    表 5的试验结果可见,发酵液经60、80℃恒温水浴处理15 min,及沸水浴中处理5、10、15 min,其抑菌圈大小与未作温度处理的发酵液的抑菌圈大小无差异,可见代谢抑菌物质具有很好的耐热性。对虾饲料制作过程有高温制粒这一步骤,瞬间温度可达100℃,益生菌代谢抑菌物质具有良好的耐热性,可避免对虾饲料制作过程瞬间高温的破坏,而保持其活性。

    体外抑菌试验是筛选益生菌的手段,通过L1菌株体外对弧菌抑制试验,结果表明L1菌株对致病弧菌T1、T2有较强的抑制作用,而且生长速度快,有望成为微生态制剂的候选菌种,但能否成为益生菌,还需做一系列的的工作如进一步确定其对宿主有否致病作用,对被选菌株进行致病性评估;对宿主潜在效果的评价等。

    黄沧海等报导乳酸杆菌的代谢产物对不同血清型的大肠杆菌的抑制作用存在一定的差别,本试验的结果也表明,乳酸杆菌L1对不同的弧菌有不同的抑菌活性。水产养殖动物不同的疾病因病原不同,因此,实际在应用益生素制剂时,如果没有了解清楚益生菌的适用对象和范围就可能就会有不同的效果。Gatesoupe(1999)[8]通过每天添加乳杆菌在大菱鲆幼体活体食物的轮虫的培养基中,大大提高了鱼的成活率,当病原性弧菌侵袭幼体时,添加的乳杆菌能够大大降低幼体在9 d前的死亡率。因此认为乳杆菌可以防御病原菌-弧菌入侵大比目鱼的幼体。而Gildberg等(1997)[9-10]用添加了产乳酸细菌的饲料喂养大西洋鳕,将它们与经腹膜内感染了气单胞菌(Aeromonas salmonicida)的鱼苗一起养殖,在以后4周时间内记录鱼的死亡率,结果表明产乳酸细菌作为鱼苗饲料的添加成分可以促进肠微生物的定植,但未出现防止气单胞菌感染的现象,与预想相反,在饲料中添加了产乳酸细菌的鱼苗的死亡率最高。

    本试验的结果表明乳酸杆菌与代谢产物有协同抑菌作用。因此在评价乳酸菌的抑菌效果时,以乳酸杆菌与代谢产物的协同抑菌效果作为衡量指标应当是更科学合理。在使用乳酸菌益生素产品时,不应当只是利用其菌体,菌体及其代谢产物能一起使用效果可能会更好。

  • 图  1   巢湖采样点示意图

    Figure  1.   Sketch map of sampling sites on Chaohu Lake

    图  2   巢湖渔业环境优劣递阶层次结构

    Figure  2.   The hierarchy for fishery eco-environment of Chaohu Lake

    A B1 B2 Bn
    B1 b11 b12 b1n
    B2 b21 b22 b2n
    $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $
    Bn bn1 bn2 bnn
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    A1—B
    A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 ri 基点base point
    B1 1 2 0 0 2 2 0 7 rmax=13→B3
    rmin=1 →B2
    dm(B3: B2)=7
    B2 0 1 0 0 0 0 0 1
    B3 2 2 1 2 2 2 2 13
    B4 2 2 0 1 2 2 2 11
    B5 0 2 0 0 1 0 0 3
    B6 0 2 0 0 2 1 0 5
    B7 2 2 0 0 2 2 1 9
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    B1—C
    B1 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 0 2 2 1 6 rmax=9→C2
    rmin=1 →C3
    dm(C2: C3)=5
    C2 2 1 2 2 2 9
    C3 0 0 1 1 0 1
    C4 0 0 2 2 0 3
    C5 1 0 2 2 1 6
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    B2—C
    B2 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 2 2 0 0 5 rmax=9→C5
    rmin=1→C3
    dm(C5: C3)=3
    C2 0 1 2 0 0 3
    C3 0 0 1 0 0 1
    C4 2 2 2 1 0 7
    C5 2 2 2 2 1 9
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    B3—C
    B3 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 2 2 2 2 9 rmax=9→C1
    rmin=1 →C4
    dm(C1: C4)=5
    C2 0 1 0 2 0 3
    C3 0 2 1 2 0 5
    C4 0 0 0 1 0 1
    C5 0 2 2 2 1 7
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    B4—C
    B4 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 0 0 0 0 1 rmax=9→C5
    rmin=1→C1
    dm(C5: C1)=3
    C2 2 1 2 2 0 7
    C3 2 0 1 2 0 5
    C4 2 0 0 1 0 3
    C5 2 2 2 2 1 9
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    B5—C
    B5 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 0 0 0 0 1 rmax=9→C3
    rmin=1→C1
    dm(C3: C1)=7
    C2 2 1 0 2 2 7
    C3 2 2 1 2 2 9
    C4 2 0 0 1 2 5
    C5 2 0 0 0 0 3
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    B6—C
    B6 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 0 0 0 0 1 rmax=9→C4
    rmin=1→C1
    dm(C4: C1)=3
    C2 2 1 0 0 2 5
    C3 2 2 1 0 2 7
    C4 2 2 2 1 2 9
    C5 2 0 0 0 1 3
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    B7—C
    B7 C1 C2 C3 C4 C5 ri 基点base point
    C1 1 0 0 0 0 1 rmax=7→C2、C4、C5
    rmin=1→C1
    dm(C2: C1)=3
    C2 2 1 2 1 1 7
    C3 2 0 1 0 0 3
    C4 2 1 2 1 1 7
    C5 2 1 2 1 1 7
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    A1—B
    A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    B1 1 4 1/4 1/3 3 2 1/2 0.1040 λmax=7.1952
    C.I.=0.0325
    R.I.=1.32
    C.R.=0.0246
    B2 1/4 1 1/7 1/6 1/2 1/3 1/5 0.0308
    B3 4 7 1 2 6 5 3 0.3517
    B4 3 6 1/2 1 5 4 2 0.2412
    B5 1/3 2 1/6 1/5 1 1/2 1/4 0.0449
    B6 1/2 3 1/5 1/4 2 1 1/3 0.0678
    B7 2 5 1/3 1/2 4 3 1 0.1596
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    B1—C
    B1 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 2/5 7/2 5/2 1 0.2078 λmax=5.0602
    C.I.=0.0150
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0134
    C2 5/2 1 5 4 5/2 0.4250
    C3 2/7 1/5 1 1/2 2/7 0.0618
    C4 2/5 1/4 2 1 2/5 0.0976
    C5 1 2/5 2/7 5/2 1 0.2078
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    B2—C
    B2 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 3/2 2 2/3 1/2 0.1821 λmax=5.0596
    C.I.=0.0149
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0133
    C2 2/3 1 2/3 1/2 2/5 0.1122
    C3 1/2 3/2 1 2/5 1/3 0.1149
    C4 3/2 2 5/2 1 2/3 0.2513
    C5 2 5/2 3 3/2 1 0.3395
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    B3—C
    B3 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 4 3 5 2 0.4174 λmax=5.0682
    C.I.=0.0170
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0152
    C2 1/4 1 1/2 2 1/3 0.0975
    C3 1/3 2 1 3 1/2 0.1602
    C4 1/5 1/2 1/3 1 1/4 0.0615
    C5 1/2 3 2 4 1 0.2634
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    B4—C
    B4 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 2/5 1/2 2/3 1/3 0.0975 λmax=5.0143
    C.I.=0.0036
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0032
    C2 5/2 1 3/2 2 2/3 0.2506
    C3 2 2/3 1 3/2 1/2 0.1816
    C4 3/2 1/2 2/3 1 2/5 0.1317
    C5 3 3/2 2 5/2 1 0.3386
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    B5—C
    B5 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 2/11 1/7 1/4 2/5 0.0435 λmax=5.1464
    C.I.=0.0366
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0327
    C2 11/2 1 2/5 5/2 4 0.2656
    C3 7 5/2 1 4 11/2 0.4707
    C4 4 2/5 1/4 1 5/2 0.1431
    C5 5/2 1/4 2/11 2/5 1 0.0771
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    B6—C
    B6 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 1/2 2/5 1/3 2/3 0.0974 λmax=5.0143
    C.I.=0.0036
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0032
    C2 2 1 2/3 1/2 3/2 0.1817
    C3 5/2 3/2 1 2/3 2 0.2506
    C4 3 2 3/2 1 5/2 0.3386
    C5 3/2 2/3 1/2 2/5 1 0.1317
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    B7—C
    B7 C1 C2 C3 C4 C5 权向量
    weight vector
    一致性检验
    consistency check
    C1 1 1/3 3/5 1/3 1/3 0.0840 λmax=5.0080
    C.I.=0.0020
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0018
    C2 3 1 7/3 1 1 0.2654
    C3 5/3 2/7 1 3/7 3/7 0.1198
    C4 3 1 7/3 1 1 0.2654
    C5 3 1 7/3 1 1 0.2654
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    表  1   平均一致性指标

    Table  1   The average consistency indicator

    n 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    R.I. 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
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    表  2   A1—B—C层次总排序

    Table  2   The general arrangement for layers A1—B—C

    A1 B1
    0.1040
    B2
    0.0308
    B3
    0.3517
    B4
    0.2412
    B5
    0.0449
    B6
    0.0678
    B7
    0.1596
    层次总排序
    layers sequencing
    一致性检验
    consistency check
    C1 0.2078 0.1821 0.4174 0.0975 0.0435 0.0974 0.0840 0.2195 C.I.=0.0111
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0099
    C2 0.4250 0.1122 0.0975 0.2506 0.2656 0.1817 0.2654 0.2091
    C3 0.0618 0.1149 0.1602 0.1816 0.4707 0.2506 0.1198 0.1674
    C4 0.0976 0.2513 0.0615 0.1317 0.1431 0.3386 0.2654 0.1430
    C5 0.2078 0.3395 0.2634 0.3386 0.0771 0.1317 0.2654 0.2610
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    表  3   A2—B—C层次总排序

    Table  3   The general arrangement for layers A2—B—C

    A2 B1
    0.5690
    B5
    0.0523
    B6
    0.2741
    B8
    0.0523
    B9
    0.0523
    层次总排序
    layers sequncing
    一致性检验
    consistency check
    C1 0.1253 0.0435 0.0615 0.0615 0.0615 0.0969 C.I.=0.0169 R.I.=1.12 C.R.=0.0151
    C2 0.0613 0.1431 0.1602 0.0975 0.2634 0.1051
    C3 0.4213 0.0771 0.2634 0.1602 0.4174 0.3462
    C4 0.2668 0.2656 0.4174 0.4174 0.1602 0.3103
    C5 0.1253 0.4707 0.0975 0.2634 0.0975 0.1415
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    表  4   M—A—B—C层次总排序

    Table  4   The general arrangement for layers A3—B—C

    M A1
    0.35
    A2
    0.65
    层次总排序
    layers sequencing
    一致性检验
    consistency check
    C1 0.2195 0.0969 0.1398 C.I.=0.01149
    R.I.=1.12
    C.R.=0.0133
    C2 0.2091 0.1051 0.1416
    C3 0.1674 0.3462 0.2836
    C4 0.1430 0.3103 0.2517
    C5 0.2610 0.1415 0.1833
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  • [1]

    Saaty T L. The analytic hierarchy process, priority, resource allocation[M]. New York: McGraw-Hill Inc, 1980.287-305.

    [2]

    Wind Y, Saaty T L. Maketing applications of the analytic hierarchy process[J]. Management Sci, 1980, 26(7): 641-658. doi: 10.1287/mnsc.26.7.641

    [3] 李祚泳. 层次分析法及其研究进展[J]. 自然杂志, 1991, 14(12): 904-907. https://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=1005310095
    [4] 李祚泳, 丁晶, 彭荔红. 环境质量评价原理与方法[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
    [5] 徐泽水. 层次分析新标度法[J]. 系统工程理论与实践, 1998, 18(10): 74-77.
    [6] 何堃. 层次分析法的标度研究[J]. 系统工程理论与实践, 1997, 17(6): 58-61, 103.
    [7] 梁樑, 盛昭翰, 徐南荣. 一种改进的层次分析法[J]. 系统工程, 1989, 7(3): 5-7. https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_detail_thesis/0201292003421.html
    [8] 左军. 层次分析法中判断矩阵的间接给出法[J]. 系统工程, 1988, 6(6): 56-63. https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_detail_thesis/0201292793629.html
    [9] 卢宗华. 层次分析法中判断矩阵构造方法的改进[J]. 系统工程, 1990, 8(1): 43-44. https://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=385876
图(2)  /  表(21)
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-06-21
  • 修回日期:  2005-07-15
  • 刊出日期:  2005-10-19

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