荒漠区啮齿动物与植物关系的研究

关键词： 生态退化；主成分分析法；层次分析法；平均恢复度；基于综合评价下的控制优化模型

Q958.122.5

如今，环境问题受到越来越多的关注。其中，干旱区面临的重大问题已逐步成为生态学理论研究的重点方向。干旱区含有丰富的资源，但由于其生态系统的脆弱性，如若不施以合适的保护，很可能导致生态系统的直接崩溃。因此，对荒漠区进行研究，是出于保护目的的首要任务。

许多物种群体与人的干扰具有密切关系，近些年，由于人的干扰活动造成了许多地区的生态破坏和退化。

植被恢复是生态恢复研究的主要内容，也是生态恢复的核心。生态恢复是研究生态系统退化的原因、退化生态系统的恢复与重建、生态过程与机理的科学。植被恢复是指运用生态学原理，通过保护现有植被、封山育林或营造人工林、灌、草植被，修复或重建被毁坏或被破坏的森林和其他自然生态系统，恢复其生物多样性及其生态系统功能。

在这一研究背景下，我们结合已有数据，建立了合理的数学模型，评估人类活造成生态退化的程度，并进一步判断是否可以采用补充人工植被的方法来恢复生态环境。以植被恢复评价指标体系最优方案为目标（目标层），通过对研究区植被和动物不同层次指标因子的数据，分析各项指标因子对生态环境的恢复的响应变化特征，初步确定各项指标的标志性因子，即以生物指标（植物生物量、动物生物量）、种类指标（灌木和草本）、高度指标（植物个体高度）、密度指标（群落单位面积株数）、蓋度指标（群落覆盖度）、退化指标（研究地区的生态环境退化程度）为准则（准则层），提出 9 种组合方案的指标体系，以各准则层的对象进行分析（对象层），建立半干旱地区生态环境可视恢复最优评价指标体系，其层次树状结构模型。

本研究基于层次分析法以指标体系的层次结构为基础，通过构造判断矩阵、权重计算、层次排序、一致性检验，确定半干旱地区正态环境可视恢复最优评价指标体系。

为逐层确定生态环境恢复各项指标因子在恢复评价体系中的重要程度，先以目标层和准则层为阵列，以生态环境恢复评价（A）和各项指标因子（C）为模型因子，根据层次结构模型，构造判断矩阵 A-C 。为量化各项指标因子在恢复评价体系中的重要性，进行权重系数计算，首先咨询数位植被恢复及生态恢复领域的专家组成专家系统，根据被咨询专家的知识结构与权威性填写判断矩阵表，将完成的专家咨询表进行归纳统计，采用重排序法进行指标因子的筛选。然后根据咨询后的指标因子，在植被恢复中的“相对重要性”以两两比较方式，分别给予赋值，构造判断矩阵进行权重计算。

根据题中提供的半干旱地区的数据并结合咨询植被恢复评价、生态恢复评价领域的相关专家系统的打分结果，得到各层次权重与层次排序： 通过A-C 判断矩阵和计算结果见我们发现方案 D2 层次总排序中最大，结合模型计算和层次分析结果：由于 D2 方案在层次总排序中权重系数最大，故确定动物生物量 C1，植物生物量C2、植物种群 C3、盖度指标 C4、退化程度 C5、密度指标 C6、植被高度指标 C7、为生态环境可视恢复的评价指标体系关键性标志因子；

通过矩阵 A-C 的权重系数计算结果确定动物生物量 C1、植物生物量 C2、植物种群 C3、盖度 C4、退化程度 C5、密度指标 C6、植物高度指标 C7 在生态环境可视恢复的评价指标体系中的权重系数分别为 0.131、 0.271、0.068、0.156、0.136、0.145、0.093，以此作为综合评价准则建立的基础数据。

根据植被恢复评价指标体系确立原则和目标，通过层次分析法确定评价指标因子为：生物指标（植物生物量、动物生物量）、种类指标（灌木和草本）、高度指标（植物个体高度）、密度指标（群落单位面积株数）、盖度指标（群落覆盖度）、退化指标（研究地区的生态环境退化程度）。通过权重计算确定各植被因子权重值，通过专家咨询和现地调查数据规律性分析结果对各指标划分等级。

所以在开垦区，轮牧区和过牧区的生态环境都在可以恢复的范围内，即按照题目要求，通过减少人为干扰和补充人工植被的方法来使该地的生态环境恢复正常。按照我们在之前设置的等级，即是要求当地生态环境的恢复程度达到优，生态恢复度>0.3。下面我们将按照这样的标准，就开垦区为例，针对它们的地区生态环境特征，提出具体的量化方案。

开垦区开垦区的生态恢复程度为中等，生态恢复度为 0.1610。经过前面的分析，我们发现开垦区与其他地区最大的区别在于植物密度，而植物密度的权重为 0.145。要提高生态系统的恢复度，需要降低植物密度的同时较大提高盖度和植物生物量。由计算开垦区的相关指标发现，C2，C4，C6 是三个变化最大的量，所以我们可以通过人工调整使初始开垦区的状态达到我们预期的正常状态。具体为：植物生物量总体增加 45.4%， 植物盖度即植物覆盖率面积增加 119.8%，植物的平均密度增加 21.6%，其他的方面比如C1，C3，C5，C7 可基本保持不变，不用采取较大措施，以减小成本。

我们采用层次分析法，定性与定量相结合确定因子权重，把研究对象作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策，使复杂的系统分解，思维过程数学化、系统化，且能把多目标、多准则又难以全部量化处理的决策问题化为多层次单目标问题，通过两两比较确定同一层次元素相对上一层次元素的数量关系后，最后进行简单的数学运算。明确了评价准则，构建了基于植被恢复可视指标的评价体系。

作者简介：

李珍 女（1994.6-） 西南大学含弘学院 计算机科学与技术专业。