基于PSR模型的漳江口紅樹林自然保護區濕地生態系統動態評價模型

洪李玲 姜程 張春風

【摘 要】本文基于PSR理論，根據漳江口紅樹林生態系統的基本情況，建立了該生態系統的基本框架?；谠摽蚣埽Y合熵權法和層次分析法建立了漳江口紅樹林濕地動態評價模型，得出動態評價模型當中各個因素的權值，模型當中的權值降低了定權的主觀性，不至于使定權脫離實際情況，可滿足漳江口紅樹林生態系統科學管理的實時需要。

【關鍵詞】漳江口紅樹林；熵值取權法；層次分析；PSR模型

引言

漳江口紅樹林國家級自然保護區位于福建省漳州市云霄縣漳江入?？冢歉＝ㄊ∽顬橹匾臐竦厣鷳B系統。然而，目前全國各地的紅樹林濕地生態系統正在遭受不同程度的砍伐、污染、長期的洪水以及海平面變化等活動的威脅，縱觀全球，大約一半以上的紅樹林面積已經消失，由此看出對漳江口紅樹林的生態健康評價是非常必要的，但是目前的生態健康評價主要采用基于抽樣監測數據和專家經驗的靜態方法，僅僅圍繞靜態生物因素而沒有覆蓋到大氣、噪聲等環境因素，而且靜態監測時間、空間離散度較大，無法滿足漳江口紅樹林生態系統科學管理的實時需要，所以，建立針對該生態系統的動態評價模型具有重要意義。

一、漳江口紅樹林濕地生態系統框架的建立

（一）漳江口紅樹林自然保護區濕地生態系統分析

漳江口紅樹林國家級自然保護區是以瀕危動植物物種和東南沿海優質、水產種質資源等為保護對象的濕地生態系統類型保護區。區內有鳥類約 154 種，是國際候鳥遷徙途中的重要驛站。漳江口紅樹林區內有高等植物約 224 種，其中紅樹植物5科6屬6種。區內的浮游植物和浮游動物主要集中在基圍魚塘，浮游植物以硅藻門種類為主，浮游動物主要以原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類為主。底棲動物主要生活在紅樹林下碎屑和灘涂中，主要為甲殼動物、軟體動物和彈涂魚類。

（二）影響評價對象因素集的選取

因素集是以影響評判對象的各種因素為元素所組成的一個普通集合。從群落結構生物安全性、群落穩定性生境理化指標和社會反映三方面考慮，運用 yaahp 軟件，對在考慮范圍內的指標進行分析，得到以下的框架模型：

二、PSR理論概述與動態評價系統的具體實現

（一）PSR理論概述與指標選取

“壓力一狀態一響應"（Pressure-State-Response，PSR）模型是目前廣泛應用于包括濕地在內的各種生態環境質量評價中，PSR模型仍然是用于環境指標組織和環境現狀回報最有效的框架。

由于受到人類干擾和管理，紅樹林濕地生態系統屬于社會經濟自然的復合生態系統。根據紅樹林濕地生態系統健康的內涵，在動態評價時除考慮自然指標外，必需考慮社會經濟指標和反映其服務功能變化的指標。同時，對于該生態系統動態評價的研究，極大程度上是為分析其受人類干擾的情況，找出主要干擾因子，實現更好地管理，故評價指標中壓力一響應指標不可缺少。

因此，紅樹林濕地生態系統動態評價指標體系的構建，可引入PSR 模型，一般來講，紅樹林濕地生態系統評價指標的選取應該遵循下列原則：

（1）科學合理性原則.（2）完整性與層次性原則.（3）可操作性原則.（4）避免重復的原則.

由上述分析，本文在熟悉該生態系統自身特點的基礎上，結合紅樹林生態系統影響因子的分析及濕地生態系統健康評價指標研究，以 PSR 模型為線，構建漳江口紅樹林濕地生態系統動態評價指標體系。具體的評價指標與圖一各因素相對應。

根據上述分析，我們采用R型因子分析的方法，在評價體系涉及的 19 個具體的評價指標中提取若干指標，以便于后面的建模分析。我們選取十個指標進行最終評價。這十個指標分別是：人口數量及密度、 噪音與車流量、鳥類、水資源、浮游植物、空氣、法律、外來物種、土壤和科普教育。

（二）基于層次分析分析法與熵值取權法的紅樹林評價模型構建與求解

我們在上述分析中已經建立模型選出了十項指標用于該生態系統評價模型的構建，評價模型構建的核心是定權。由于層次分析法是最為常用的定權方法，但由于其主觀性太強，因此我們采用層次分析法與熵值取權法相結合的方式進行模型的求解。

（1）熵值取權法

信息熵是系統無序程度的量度。它是通過判斷各個因素的變化劇烈程度來決定該因素在最終目標中所占的權重。某項指標的指 標值變異程度越大，信息熵越小，該指標的信息量越大，該指標的權重越大；熵權法的評價矩陣與層次分析法類似，由于紅樹林濕地生態系統評價指標體系中各指標的量綱、數量級及指標正逆方向的確定差異化程度不同，首先需要對原始指標體系的指標數據做標準化處理。紅樹林生態系統評價指標體系中第i地區第j個指標rij的信息熵是：

上式k=1nm為常數，m 是研究區域的總地塊數目；由上述分析可以看出紅樹林生態系統評價指標體系中第i地區第j個指標的信息熵值ej比較小。

表明這個指標的指標值表現差異性較大，提供的信息量相對較多其在指標 體系中的其權重應較大。在具體應用時，根據紅樹林生態系統評價指標體系中 各三級指標的信息熵的大小進行綜合加權來分析指標的重要程度，具體公式為：

由此便建立了紅樹林生態系統評價體系的熵權法模型，將此種方法與層次 分析法結合，可以顯著降低定權的主觀性。

（2）模型求解

由于紅樹林生態系統評價指標體系中各指標的量綱、數量級的不同，需要在綜合評價前對數據進行預處理，由于體系指標基本可以分為兩種：一種是指標 數據越大代表紅樹林生態水平越好的為正向指標；一種是指標數據越小代表生態水平越差的為負向指標。我們采用相對比較簡單、直觀的原數據處理方法，具體形式如下：

通過相關資料查詢與專家打分，我們得到人口數量及密度、噪音與車流 量、鳥類、水資源、浮游植物、空氣、法律、外來物種、土壤和科普教育等十項因素的比較矩陣：

由此確定了各項紅樹林生態系統評價指標的權重。

結束語

本文綜合采用了主觀定權方法——層次分析法和客觀定權方法——熵值取權法，因此得出的權重具有較高的可信度，既降低了定權的主觀性，又不至于使所定權向量脫離實際情況。

參考文獻：

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[2]趙靜，但琦等.數學建模與數學實驗[D].高等教育出版社。