淺議荒漠區生態恢復問題

郭彥博

摘要：干旱區是全球生態系統中的重要類型之一，也是目前全球開發較晚的區域之一，積極開展干旱區的生態學理論與實踐研究，對于干旱區當前面臨的重大環境問題的解決具有重要的現實意義。本文通過建立基于主成分分析的降維模型，對相關數據進行處理篩選和貢獻率分析，確定了評價因子和評價指標。之后運用了模糊綜合評價方法進行了生態退化程度評定，最后運用信息熵模型修正了評價指數，得到了客觀、科學的評價結果。

關鍵詞：荒漠區；嚙齒動物；植被恢復；主成分分析法

如今，環境問題受到越來越多的關注。其中干旱區面臨的重大問題已逐步成為生態學理論研究的重點方向。干旱區含有豐富的資源，但由于其生態系統的脆弱性，如若不施以合適的保護，很可能導致生態系統的崩潰。因此，對荒漠區進行研究意義重大。

植被恢復是生態恢復研究的主要內容，也是生態恢復的核心。生態恢復是研究生態系統退化的原因、退化生態系統的恢復與重建、生態過程與機理的科學。植被恢復是指運用生態學原理，通過保護現有植被，修復或重建被毀壞或被破壞的森林和其他自然生態系統，恢復其生物多樣性及其生態系統功能。

一、建立模型

根據已知統計數據，首先建立了基于主成分分析的降維模型。保證了數據信息量的充分性，同時增加了數據處理的效率。在對某事物進行評價時，為了全面準確的反映出事物的特征，往往要考慮與其相關的多個指標。一方面為了避免遺漏重要的信息而考慮盡可能多的指標，而另一方面隨著考慮指標的增多會產生信息的重疊。因此，為了在得到較多信息量的同時減少涉及的變量數，本文采用主成分分析方法。

首先對調查所得數據中捕獲率進行處理，將其轉化為指標矩陣A，其中將土地aij表示第i個樣本的第j個捕獲率指標值，這樣就得到一個矩陣A。然后利用SPSS對指標矩陣A進行主成分分析求解，得出指標矩陣的相關系數矩陣、相關系數矩陣的特征值走勢、主成分提取分析部分表和部分因子載荷矩陣。

由結果可以看出前4個主成分所包含信息量已經足夠充分，但是為了保留更多的信息量采用特征根大于1的主成分，即前5個主成分。然后生成因子載荷矩陣，再通過matlab編程得出主成分系數矩陣YA。最后基于統計預測填充算法對矩陣A進行填充，然后將其與主成分系數矩陣YA相乘得到最終的降維指標矩陣A。

接下來進行了輪牧指標的模型求解，首先采取與本節中對過牧矩陣相同的處理方法對數據進行處理，得到輪牧地區鼠類數量矩陣B。然后利用SPSS對指標矩陣B進行主成分分析求解，得出指標矩陣的相關系數矩陣、相關系數矩陣的特征值走勢、主成分提取分析部分表和部分因子載荷矩陣。

由結果可以看出主成分的特征值前5個迅速下降后面趨于平穩下降，說明前5個主成分所包含信息量已經足夠充分，可以滿足要求，然后生成因子載荷矩陣，再通過matlab編程得出主成分系數矩陣YB。最后利用matlab編程實現基于統計預測填充算法，對指標星級矩陣B進行填充得到矩陣B，然后將其與主成分系數矩陣YB相乘得到最終的輪牧降維指標矩陣B，同理可得開墾區主要指標。

二、分析模型

影響土地荒漠化的因子是復雜的，這些因子直接或間接地使土地內部發生變化，即土地質量降低，成份、結構、功能等發生衰退，生產能力下降，而最終導致土地荒蕪。而評價因子的選擇，首先要能反映土地數量減少或質量的下降，據研究和篩選，確定了以下評價因子和評價指標。

土壤因子：土壤因子是反映土地荒漠化重要因子之一。本次研究在土壤物理指標、化學指標等眾多指標中對土地荒漠化程度貢獻率進行了相關的運算和分析。其結果表明，在研究區，土壤物理指標中土壤層厚度與土地荒漠化有極顯著的相關。在土壤化學指標中經分析顯示，土壤有機質，全氮和有效氮與土地荒漠化有顯著的相關性。

動物因子：動物因子可在一定程度上反映生態退化程度。在本次研究中，調查了實地樣方的百夾捕獲率，與樣方耕作類型進行了相關性結合。其結果表明，動物因子指標與土地生態退化程度成負相關。

植被因子：根據野外調查及查閱國內外大量文獻，我認為土地荒漠化的實質是土地減弱或喪失生長綠色植物的能力。因此，植被因子是評價土地荒漠化的關鍵因子。植被蓋度、生物量能很好地反映土地是否荒漠化和荒漠化的強弱程度。同時，從遙感圖像上獲取的植被指數與蓋度、生物量具有很高的相關性，因此采用植被指數來評價土地荒漠化程度。

研究表明，土地荒漠化的模糊綜合評判方法具有較高的科學性。模糊評語反映了土地荒漠化程度，考慮到工作和表達的方便，根據最大隸屬原則和擬定的評語集，由模糊評語所給出的數據將土地荒漠化程度確定為“無明顯荒漠化”、“輕度荒漠化”、“中度荒漠化”、“強度荒漠化”、和“極強度荒漠化”5個等級。模糊評語數值所提供的信息，其內涵遠遠超出了清晰的等級結論，由模糊評語可看出各等級的從屬情況，從而推測發展趨勢。

三、存在的問題

對植被恢復評價指標和評價方法的研究，限于研究對象、角度、方法、目的等差異，還存在諸多問題：

1.植被恢復評價指標一般僅為單因素或少數幾個因素的分析，缺乏對植被恢復的綜合研究。且較多采用靜態方式考慮植被恢復程度的研究，對動態響應研究較薄弱；

2.對植被恢復，較多注意短期、正面影響分析評價，中長期及負面影響基本未涉及。所以對植被恢復的客觀評價還有待提高；

3.忽視了生態系統健康所要求的異質性。天然的生態系統包括物種組成、空間結構、年齡結構和資源利用等方面的異質性，這些異質性為多樣性的植物生存提供了多種機會和條件。

【參考文獻】

[1]Ojeda R A，Tabeni S，The mammals of the Monte Desert revisited [J]，Journal of Arid Environments，2009，73（2）：173-181

[2]黃文幾，徐士菊.中國嚙齒類[M].上海：復旦大學出版社.1995.

[3]武曉東，付和平，楊澤龍.中國典型半荒漠與荒漠區嚙齒動物研究[M].北京：科學出版社，2009.

[4]劉偉，周立，王溪.不同放牧強度對植物及嚙齒動物作用的研究，生態學報，1999，（03）：376-3822.

[5]師尚禮.生態恢復理論與技術研究現狀及淺評[J].草業科學，2004，（05）：1-5.