荒漠區嚙齒動物與植物關系的研究

關鍵詞： 生態退化；主成分分析法；層次分析法；平均恢復度；基于綜合評價下的控制優化模型

Q958.122.5

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直接崩潰。因此，對荒漠區進行研究，是出于保護目的的首要任務。

許多物種群體與人的干擾具有密切關系，近些年，由于人的干擾活動造成了許多地區的生態破壞和退化。

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、封山育林或營造人工林、灌、草植被，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。

在這一研究背景下，我們結合已有數據，建立了合理的數學模型，評估人類活造成生態退化的程度，并進一步判斷是否可以采用補充人工植被的方法來恢復生態環境。以植被恢復評價指標體系最優方案為目標（目標層），通過對研究區植被和動物不同層次指標因子的數據，分析各項指標因子對生態環境的恢復的響應變化特征，初步確定各項指標的標志性因子，即以生物指標（植物生物量、動物生物量）、種類指標（灌木和草本）、高度指標（植物個體高度）、密度指標（群落單位面積株數）、蓋度指標（群落覆蓋度）、退化指標（研究地區的生態環境退化程度）為準則（準則層），提出 9 種組合方案的指標體系，以各準則層的對象進行分析（對象層），建立半干旱地區生態環境可視恢復最優評價指標體系，其層次樹狀結構模型。

本研究基于層次分析法以指標體系的層次結構為基礎，通過構造判斷矩陣、權重計算、層次排序、一致性檢驗，確定半干旱地區正態環境可視恢復最優評價指標體系。

為逐層確定生態環境恢復各項指標因子在恢復評價體系中的重要程度，先以目標層和準則層為陣列，以生態環境恢復評價（A）和各項指標因子（C）為模型因子，根據層次結構模型，構造判斷矩陣 A-C 。為量化各項指標因子在恢復評價體系中的重要性，進行權重系數計算，首先咨詢數位植被恢復及生態恢復領域的專家組成專家系統，根據被咨詢專家的知識結構與權威性填寫判斷矩陣表，將完成的專家咨詢表進行歸納統計，采用重排序法進行指標因子的篩選。然后根據咨詢后的指標因子，在植被恢復中的“相對重要性”以兩兩比較方式，分別給予賦值，構造判斷矩陣進行權重計算。

根據題中提供的半干旱地區的數據并結合咨詢植被恢復評價、生態恢復評價領域的相關專家系統的打分結果，得到各層次權重與層次排序： 通過A-C 判斷矩陣和計算結果見我們發現方案 D2 層次總排序中最大，結合模型計算和層次分析結果：由于 D2 方案在層次總排序中權重系數最大，故確定動物生物量 C1，植物生物量C2、植物種群 C3、蓋度指標 C4、退化程度 C5、密度指標 C6、植被高度指標 C7、為生態環境可視恢復的評價指標體系關鍵性標志因子；

通過矩陣 A-C 的權重系數計算結果確定動物生物量 C1、植物生物量 C2、植物種群 C3、蓋度 C4、退化程度 C5、密度指標 C6、植物高度指標 C7 在生態環境可視恢復的評價指標體系中的權重系數分別為 0.131、 0.271、0.068、0.156、0.136、0.145、0.093，以此作為綜合評價準則建立的基礎數據。

根據植被恢復評價指標體系確立原則和目標，通過層次分析法確定評價指標因子為：生物指標（植物生物量、動物生物量）、種類指標（灌木和草本）、高度指標（植物個體高度）、密度指標（群落單位面積株數）、蓋度指標（群落覆蓋度）、退化指標（研究地區的生態環境退化程度）。通過權重計算確定各植被因子權重值，通過專家咨詢和現地調查數據規律性分析結果對各指標劃分等級。

所以在開墾區，輪牧區和過牧區的生態環境都在可以恢復的范圍內，即按照題目要求，通過減少人為干擾和補充人工植被的方法來使該地的生態環境恢復正常。按照我們在之前設置的等級，即是要求當地生態環境的恢復程度達到優，生態恢復度>0.3。下面我們將按照這樣的標準，就開墾區為例，針對它們的地區生態環境特征，提出具體的量化方案。

開墾區開墾區的生態恢復程度為中等，生態恢復度為 0.1610。經過前面的分析，我們發現開墾區與其他地區最大的區別在于植物密度，而植物密度的權重為 0.145。要提高生態系統的恢復度，需要降低植物密度的同時較大提高蓋度和植物生物量。由計算開墾區的相關指標發現，C2，C4，C6 是三個變化最大的量，所以我們可以通過人工調整使初始開墾區的狀態達到我們預期的正常狀態。具體為：植物生物量總體增加 45.4%， 植物蓋度即植物覆蓋率面積增加 119.8%，植物的平均密度增加 21.6%，其他的方面比如C1，C3，C5，C7 可基本保持不變，不用采取較大措施，以減小成本。

我們采用層次分析法，定性與定量相結合確定因子權重，把研究對象作為一個系統，按照分解、比較判斷、綜合的思維方式進行決策，使復雜的系統分解，思維過程數學化、系統化，且能把多目標、多準則又難以全部量化處理的決策問題化為多層次單目標問題，通過兩兩比較確定同一層次元素相對上一層次元素的數量關系后，最后進行簡單的數學運算。明確了評價準則，構建了基于植被恢復可視指標的評價體系。

作者簡介：

李珍 女（1994.6-） 西南大學含弘學院 計算機科學與技術專業。