一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，包括如下步驟：針對高寒地區(qū)不同類型沙地的生境條件，確定其植被恢復(fù)目標(biāo)；運用層次分析法，建立不同類型沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型；利用所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序列表和層次總排序列表；運用模糊綜合評價法，進(jìn)行不同類型沙地植被恢復(fù)潛力綜合評價計算。該高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，能夠分別輸出包括15個評價因素的優(yōu)劣程度和植被恢復(fù)潛力的總體評價，可以為青藏高原不同區(qū)域、不同類型高寒沙地植被恢復(fù)政策的制定提供一種科學(xué)的決策支持方法。
【專利說明】一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開展植被恢復(fù)潛力評估是進(jìn)行固難立地(退化沙化土地和工程擾動區(qū))生態(tài)恢復(fù)實踐的基礎(chǔ)，當(dāng)面對一個已經(jīng)退化的生態(tài)系統(tǒng)，首先考慮的是確定它重新恢復(fù)到某種目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)的能力，即評估恢復(fù)潛力的大小。美國自然資源委員會(UNRC)、Cairns和彭少麟等強調(diào)恢復(fù)是使受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到干擾前的理想狀態(tài)。但由于缺乏對生態(tài)系統(tǒng)歷史演變的了解、恢復(fù)時間太長、費用太高等現(xiàn)實條件的限制，這種理想狀態(tài)不可能達(dá)到。在植被恢復(fù)潛力評估中，通常要運用參考系統(tǒng)的信息來定義恢復(fù)的目標(biāo)，進(jìn)而通過度量退化群落與參考群落之間的“距離”確定恢復(fù)地段的恢復(fù)潛力，評價恢復(fù)的狀態(tài)。
[0003]近年來，一些綜合評價模型被運用到我國礦區(qū)、北方農(nóng)牧交錯帶，黔西北喀斯特區(qū)域等不同類型區(qū)域的植被恢復(fù)潛力評估中，特別是通過類比調(diào)查法，預(yù)測了新建青藏鐵路沿線物種豐富度和植被蓋度的恢復(fù)程度和恢復(fù)速度，取得了良好的效果。但目前已有研究尚未涉及生境脅迫條件下高寒沙地植被恢復(fù)過程中的生物多樣性變化、群落演替機制、沙生植物優(yōu)勢種群空間格局及其與土壤水分時空異質(zhì)性的響應(yīng)關(guān)系等，然而這正是開展高寒河谷沙地植被恢復(fù)潛力綜合評估的前提和依據(jù)。
[0004]目前，青藏高原高寒地區(qū)退化沙化生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)和重建相關(guān)的研究和實踐，主要集中在西藏“一江兩河”中部流域、青藏鐵路沿線和三江源區(qū)和柴達(dá)木盆地等。研究表明，由于獨特的高寒氣候和嚴(yán)酷的自然條件，青藏高原流動沙丘上僅憑自然力進(jìn)行恢復(fù)是非常困難的，人工設(shè)置沙障后植被恢復(fù)能很快啟動。自20世紀(jì)80年代開始，自治區(qū)在拉薩市曲水縣、山南地區(qū)澤當(dāng)鎮(zhèn)附近、扎囊縣朗塞嶺和桑耶鎮(zhèn)以東、洛村至乃東縣多頗章鄉(xiāng)等地區(qū)，克服海拔高、降雨量少、氣候干燥等不利條件，通過營造防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護(hù)林和封沙育林等措施，進(jìn)行了防沙治沙工作的不斷探索，對減輕交通要道、空港口岸的風(fēng)沙危害起到了一定的積極作用。
[0005]然而，上述實踐工作在積累了豐富的風(fēng)沙災(zāi)害防治實踐經(jīng)驗的同時，更為重要的是，發(fā)現(xiàn)了高寒河谷沙地生態(tài)恢復(fù)急需解決的許多瓶頸問題，突出表現(xiàn)在以下幾個方面:一是高寒風(fēng)沙化土地類型多樣，河谷兩側(cè)的河岸流動沙地和山坡流動沙地是風(fēng)沙災(zāi)害防治的關(guān)鍵區(qū)域，由于生境條件制約，其植被恢復(fù)機制與水分條件較好的河灘沙地截然不同，亟待開展不同類型沙地植被恢復(fù)潛力評估；二是亟待建立高寒沙地人工促進(jìn)植被恢復(fù)的目標(biāo)、評價指標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建生境脅迫條件下高寒沙地植被恢復(fù)潛力綜合評估模型，為開展高寒河谷不同類型沙地以及不同區(qū)域的植被恢復(fù)潛力評估提供方法依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，以解決上述問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，包括如下步驟:
[0008]針對高寒地區(qū)不同類型沙地的生境條件，確定其植被恢復(fù)目標(biāo)；
[0009]運用層次分析法，建立不同類型沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型；
[0010]利用所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序列表和層次總排序列表；
[0011]運用模糊綜合評價法，進(jìn)行不同類型沙地植被恢復(fù)潛力綜合評價計算。
[0012]較佳地，所述運用層次分析法，建立不同類型的沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，具體包括如下步驟:
[0013]選擇氣候條件信息、地形條件信息、土壤狀況信息、恢復(fù)現(xiàn)狀信息這四個方面作為高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價的基本指標(biāo)；
[0014]根據(jù)所述高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價的基本指標(biāo)，并采用層次分析法構(gòu)建不同類型的沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型；模糊評價劃分為三個層次，即目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(B)和指標(biāo)層(C)，其中:
[0015]所述目標(biāo)層(A)是層次結(jié)構(gòu)的最高級別，即實現(xiàn)高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值；所述準(zhǔn)則層(B)是確保總體目標(biāo)實現(xiàn)的主要系統(tǒng)層次，分為氣候條件信息B1、地形條件信息B2、土壤狀況信息B3、恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4 ;所述指標(biāo)層是最基本的層次結(jié)構(gòu)，包括氣候條件信息B1、地形條件信息B2、土壤狀況信息B3、恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4具體的評價因素；
[0016]其中:所述氣候條件信息BI包括年降水量Cl、年平均氣溫C2、年日照時數(shù)C3的評價因素集合；所述地形條件信息B2包括海拔C4、坡度C5、坡向C6的評價因素集合；所述土壤狀況信息B3包括土壤水分C7、土壤PH值C8、土壤有機質(zhì)C9、土壤全氮ClO、土壤質(zhì)地Cll、沙丘地溫C12的評價因素集合；所述恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4適生物種選擇C13、圍欄封育C14、地面處理C15的評價因素集合；
[0017]所述評價因素集合為:Bl=ICl,C2，C3}，B2={C4，C5，C6}，B3={C7, C8, C9, CIO, Cll, C12}，B4={C13, C14, C15} ；A= {BI, B2, B3, B4}。
[0018]較佳地，利用所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序列表和層次總排序列表，具體包括如下步驟:
[0019]從所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型中的指標(biāo)層開始，根據(jù)指標(biāo)層中的各評價因素對上一級的準(zhǔn)則層的基本指標(biāo)的重要性，采用兩兩比較方式來形成評判矩陣，采用方根方法求出各評價因素的權(quán)重值并歸一化運算，通過一致性檢驗后計算得到指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的權(quán)重集(B-C):W21、W22、W23、W24 ;將計算得到的各評價因素的權(quán)重值建立層次單排序列表；
[0020]從所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型中的準(zhǔn)則層，根據(jù)準(zhǔn)則層中各基本指標(biāo)對上一級的目標(biāo)層的重要性，采用兩兩比較方式來形成評判矩陣，采用方根方法求出各基本指標(biāo)的權(quán)重值并歸一化運算，通過一致性檢驗后計算得到準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的權(quán)重集(A-B):W1 ;將計算得到的各基本指標(biāo)的權(quán)重值建立層次單排序列表；
[0021]將指標(biāo)層相對于準(zhǔn)則層的權(quán)重值同準(zhǔn)則層相對于目標(biāo)層的權(quán)重值相乘，得到每個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重W ;將計算得到的每個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重建立層次總排序列表。[0022]較佳地，所述運用模糊綜合評價法，進(jìn)行不同類型沙地植被恢復(fù)潛力綜合評價計算，具體包括如下步驟:
[0023]針對每個評價因素預(yù)設(shè)不同級別對應(yīng)的評語閾值；
[0024]根據(jù)各個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重處于多級評語閾值的范圍，確定各個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價信息；
[0025]確定隸屬函數(shù):
[0026]在確定15個評價因素分別在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價信息中的對應(yīng)的評語級別后，建立評價標(biāo)準(zhǔn)體系及其在5個等級內(nèi)的取值區(qū)間列表，并確立各個評價因素的5個評語級別的隸屬函數(shù)；
[0027]選取所述評價標(biāo)準(zhǔn)體系及其在5個等級內(nèi)的取值區(qū)間列表中各評價因素的區(qū)間中間值作為指標(biāo)在各級的標(biāo)準(zhǔn)值，利用所述隸屬函數(shù)計算得到第i個指標(biāo)在第j級內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)值 Sij，i=l,2,3-,15 ;j=l，2，-,5 ；
[0028]其中，上述15個評價因素的隸屬函數(shù)類型可以分為3類，即:(I)年降水量Cl、土壤水分C7、土壤有機質(zhì)C9、土壤全氮C10、坡向C6、土壤質(zhì)地CU、圍欄封育C14、適生物種選擇C13、地面處理C15對于等級I的隸屬函數(shù)屬于戒下型；
[0029](2)海拔C4、坡度C5對于等級I的隸屬函數(shù)屬于戒上型；
[0030](3)年平均氣溫C2、年日照時數(shù)C3、土壤pH值C8、沙丘地溫C12對于等級I的隸屬函數(shù)屬于對稱型；
[0031]建立模糊評價矩陣:
[0032]求出各評價因素屬于不同評語級別的隸屬度，建立模糊評價矩陣R ；
[0033]設(shè)參與植被恢復(fù)潛力評價的指標(biāo)有i個，植被恢復(fù)潛力評價標(biāo)準(zhǔn)由j個級別組成，由于植被恢復(fù)潛力狀況和植被恢復(fù)潛力分級標(biāo)準(zhǔn)都是模糊的，故用隸屬度來劃分級界限比較合適；
[0034]設(shè)Rij表示第i種指標(biāo)的植被恢復(fù)潛力值可以被評價為第j種等級的可能性，這樣就構(gòu)成了植被恢復(fù)潛力評價指標(biāo)與等級之間的模糊關(guān)系矩陣R ;根據(jù)流動沙地植被恢復(fù)的評價對象實測值和評價標(biāo)準(zhǔn)值，以及隸屬函數(shù)算法，確定高寒沙地植被恢復(fù)潛力評價指標(biāo)層的模糊關(guān)系矩陣R ；
【權(quán)利要求】
1.一種高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，其特征在于，包括如下步驟: 針對高寒地區(qū)不同類型沙地的生境條件，確定其植被恢復(fù)目標(biāo)； 運用層次分析法，建立不同類型沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型； 利用所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序列表和層次總排序列表； 運用模糊綜合評價法，進(jìn)行不同類型沙地植被恢復(fù)潛力綜合評價計算。
2.如權(quán)利要求1所述的高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，其特征在于， 所述運用層次分析法，建立不同類型沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，具體包括如下步驟: 選擇氣候條件信息、地形條件信息、土壤狀況信息、恢復(fù)現(xiàn)狀信息這四個方面作為高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價的基本指標(biāo)； 根據(jù)所述高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價的基本指標(biāo)，采用層次分析法構(gòu)建不同類型的沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型；所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型可以劃分為三個層次，即目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(B)和指標(biāo)層(C)，其中: 所述目標(biāo)層(A)是層次結(jié)構(gòu)的最高級別，即實現(xiàn)高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值； 所述準(zhǔn)則層(B)是確保總體目標(biāo)實現(xiàn)的主要系統(tǒng)層次，分為氣候條件信息B1、地形條件信息B2、土壤狀況信息B3、恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4 ;所述指標(biāo)層是最基本的層次結(jié)構(gòu)，包括氣候條件信息B1、地形條件信息B2、土壤狀況信息B3、恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4具體的評價因素； 其中:所述氣候條件信息BI包括年降水量Cl、年平均氣溫C2、年日照時數(shù)C3的評價因素集合；所述地形條件信息B2包括海拔C4、坡度C5、坡向C6的評價因素集合；所述土壤狀況信息B3包括土壤水分C7、土壤PH值C8、土壤有機質(zhì)C9、土壤全氮CIO、土壤質(zhì)地Cl 1、沙丘地溫C12的評價因素集合；所述恢復(fù)現(xiàn)狀信息B4適生物種選擇C13、圍欄封育C14、地面處理C15的評價因素集合，共15個評價因素構(gòu)成的集合；
所述評價因素集合為:B1={C1, C2, C3}，B2={C4，C5, C6}，B3={C7, C8, C9, CIO, Cll, C12}，B4={C13, C14, C15} ；A= {BI, B2, B3, B4}。
3.如權(quán)利要求2所述的高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，其特征在于， 利用所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序列表和層次總排序列表，具體包括如下步驟: 從所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型中的指標(biāo)層開始，根據(jù)指標(biāo)層中的各評價因素對上一級的準(zhǔn)則層的基本指標(biāo)的重要性，采用兩兩比較方式來形成評判矩陣，求出各評價因素的權(quán)重值并歸一化運算，通過一致性檢驗后計算得到指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的權(quán)重集(B-C):W21、W22、W23、W24 ;將計算得到的各評價因素的權(quán)重值建立層次單排序列表；從所述沙地植被恢復(fù)潛力評價的層次結(jié)構(gòu)模型中的準(zhǔn)則層，根據(jù)準(zhǔn)則層中各基本指標(biāo)對上一級的目標(biāo)層的重要性，采用兩兩比較方式來形成評判矩陣，求出各基本指標(biāo)的權(quán)重值并歸一化運算，通過一致性檢驗后計算得到準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的權(quán)重集(A-B):W1 ;將計算得到的各基本指標(biāo)的權(quán)重值建立層次單排序列表； 將指標(biāo)層相對于準(zhǔn)則層的權(quán)重值同準(zhǔn)則層相對于目標(biāo)層的權(quán)重值相乘，得到每個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重W ;將計算得到的每個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重建立層次總排序列表。
4.如權(quán)利要求3所述的高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，其特征在于， 所述運用模糊綜合評價法，進(jìn)行不同類型沙地植被恢復(fù)潛力綜合評價計算，具體包括如下步驟: 針對每個評價因素預(yù)設(shè)不同級別對應(yīng)的評語閾值； 根據(jù)各個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價值中所占的權(quán)重處于多級評語閾值的范圍，確定各個評價因素在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價信息； 確定隸屬函數(shù): 在確定15個評價因素分別在高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價信息中的對應(yīng)的評語級別后，建立評價標(biāo)準(zhǔn)體系及其在5個等級內(nèi)的取值區(qū)間列表，并確立各個評價因素的5個評語級別的隸屬函數(shù)； 選取所述評價標(biāo)準(zhǔn)體系及其在5個等級內(nèi)的取值區(qū)間列表中各評價因素的區(qū)間中間值作為指標(biāo)在各級的標(biāo)準(zhǔn)值，利用所述隸屬函數(shù)計算得到第i個指標(biāo)在第j級內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)值Sij, i=l,2,3-,15 ;j=l，2，...，5 ； 其中，上述15個評價因素的隸屬函數(shù)類型可以分為3類，即:(I)年降水量Cl、土壤水分C7、土壤有機質(zhì)C9、土壤全氮CIO、坡向C6、土壤質(zhì)地CU、圍欄封育C14、適生物種選擇C13、地面處理C15對于等級I的隸屬函數(shù)屬于戒下型； (2)海拔C4、坡度C5對于等級I的隸屬函數(shù)屬于戒上型；` (3)年平均氣溫C2、年日照時數(shù)C3、土壤pH值C8、沙丘地溫C12對于等級I的隸屬函數(shù)屬于對稱型； 建立模糊評價矩陣: 求出各評價因素屬于不同評語級別的隸屬度，建立模糊評價矩陣R ； 設(shè)參與植被恢復(fù)潛力評價的指標(biāo)有i個，植被恢復(fù)潛力評價標(biāo)準(zhǔn)由j個級別組成，由于植被恢復(fù)潛力狀況和植被恢復(fù)潛力分級標(biāo)準(zhǔn)都是模糊的，故用隸屬度來劃分級界限比較合適； 設(shè)Rij表示第i種指標(biāo)的植被恢復(fù)潛力值可以被評價為第j種等級的可能性，這樣就構(gòu)成了植被恢復(fù)潛力評價指標(biāo)與等級之間的模糊關(guān)系矩陣R ;根據(jù)流動沙地植被恢復(fù)的評價對象實測值和評價標(biāo)準(zhǔn)值，以及隸屬函數(shù)算法，確定高寒沙地植被恢復(fù)潛力評價指標(biāo)層的模糊關(guān)系矩陣R ；
5.如權(quán)利要求4所述的高寒沙地植被恢復(fù)潛力評估方法，其特征在于， 所述高寒河谷流動沙地植被恢復(fù)潛力評價信息包括五個評語級別；依次為強即第I級、較強即第II級、一般即第III級、較弱即第IV級、很弱即第V級。
【文檔編號】G06Q50/02GK103870995SQ201410100275
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李海東, 沈渭壽, 田美榮, 方穎 申請人:環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所