郭彥博

摘要：干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型之一，也是目前全球開發(fā)較晚的區(qū)域之一，積極開展干旱區(qū)的生態(tài)學理論與實踐研究，對于干旱區(qū)當前面臨的重大環(huán)境問題的解決具有重要的現(xiàn)實意義。本文通過建立基于主成分分析的降維模型，對相關(guān)數(shù)據(jù)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(tài)退化程度評定，最后運用信息熵模型修正了評價指數(shù)，得到了客觀、科學的評價結(jié)果。

關(guān)鍵詞：荒漠區(qū)；嚙齒動物；植被恢復；主成分分析法

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

植被恢復是生態(tài)恢復研究的主要內(nèi)容，也是生態(tài)恢復的核心。生態(tài)恢復是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建、生態(tài)過程與機理的科學。植被恢復是指運用生態(tài)學原理，通過保護現(xiàn)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(tài)系統(tǒng)，恢復其生物多樣性及其生態(tài)系統(tǒng)功能。

一、建立模型

根據(jù)已知統(tǒng)計數(shù)據(jù)，首先建立了基于主成分分析的降維模型。保證了數(shù)據(jù)信息量的充分性，同時增加了數(shù)據(jù)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(guān)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(chǎn)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(shù)，本文采用主成分分析方法。

首先對調(diào)查所得數(shù)據(jù)中捕獲率進行處理，將其轉(zhuǎn)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(guān)系數(shù)矩陣、相關(guān)系數(shù)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(jié)果可以看出前4個主成分所包含信息量已經(jīng)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(shù)矩陣YA。最后基于統(tǒng)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(shù)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(jié)中對過牧矩陣相同的處理方法對數(shù)據(jù)進行處理，得到輪牧地區(qū)鼠類數(shù)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(guān)系數(shù)矩陣、相關(guān)系數(shù)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(jié)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(wěn)下降，說明前5個主成分所包含信息量已經(jīng)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(shù)矩陣YB。最后利用matlab編程實現(xiàn)基于統(tǒng)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(shù)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(qū)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(nèi)部發(fā)生變化，即土地質(zhì)量降低，成份、結(jié)構(gòu)、功能等發(fā)生衰退，生產(chǎn)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(shù)量減少或質(zhì)量的下降，據(jù)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(guān)的運算和分析。其結(jié)果表明，在研究區(qū)，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(guān)。在土壤化學指標中經(jīng)分析顯示，土壤有機質(zhì)，全氮和有效氮與土地荒漠化有顯著的相關(guān)性。

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

植被因子：根據(jù)野外調(diào)查及查閱國內(nèi)外大量文獻，我認為土地荒漠化的實質(zhì)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(guān)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(shù)與蓋度、生物量具有很高的相關(guān)性，因此采用植被指數(shù)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(jù)最大隸屬原則和擬定的評語集，由模糊評語所給出的數(shù)據(jù)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(shù)值所提供的信息，其內(nèi)涵遠遠超出了清晰的等級結(jié)論，由模糊評語可看出各等級的從屬情況，從而推測發(fā)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(shù)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(tài)方式考慮植被恢復程度的研究，對動態(tài)響應(yīng)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(tài)系統(tǒng)健康所要求的異質(zhì)性。天然的生態(tài)系統(tǒng)包括物種組成、空間結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和資源利用等方面的異質(zhì)性，這些異質(zhì)性為多樣性的植物生存提供了多種機會和條件。

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