【正文】 樹林自然保護區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)模型框架的構(gòu)建及應(yīng)用實例研究摘 要福田紅樹林自然保護區(qū)所在的濕地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)健康相當(dāng)脆弱，因此構(gòu)建新型的生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測和健康評估及預(yù)警科學(xué)管理支撐體系具有極其重要的意義。 針對問題二，本文將外來物種海桑是否會構(gòu)成生物入侵作為福田紅樹林生態(tài)系統(tǒng)迫切待解決問題，通過建立生態(tài)場模型，得出海桑對周圍生態(tài)因子有所影響；然后通過建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，運用選點軟件ImageAnacorner選點，以海桑在2005年2012年的月凋落物均值數(shù)據(jù)為依托，對20132014年海桑數(shù)量的發(fā)展作出預(yù)測，結(jié)果表明，在一定約束條件下，海桑數(shù)量會在一定范圍內(nèi)波動，海桑的引入會增加生態(tài)多樣性，不會構(gòu)成生物入侵。因此，保護區(qū)準備用三至五年的時間完成保護管理數(shù)字化支撐平臺建設(shè)，其中構(gòu)建新型的生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測和健康評估及預(yù)警科學(xué)管理支撐體系是重要工作內(nèi)容。二、問題分析福田紅樹林自然保護區(qū)因其面積小，濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)健康更加脆弱，迫切需要構(gòu)建濕地動態(tài)監(jiān)測、生態(tài)健康評估及預(yù)警系統(tǒng)來支撐其保護、管理工作。 對于第三小問，結(jié)合以上得出的結(jié)論針對精確度，給出一些相關(guān)的建議。四、符號說明符號名稱 含義DI表示福田紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)地綜合評價指數(shù)Dii類因子的質(zhì)量分指數(shù)k評價系數(shù)Wi表示指標i 的權(quán)重值Pnii類因子集第n個因子的質(zhì)量等級評分M因子集中因子的個數(shù)N同一個因子集中因子的個數(shù)Inii類因子集第n個因子的加權(quán)質(zhì)量分指數(shù)A表示ZX之間的成對比較判斷矩陣aij表示Xi與Xj 對Z 的影響大小之比w表示矩陣A Ａ的特征向量CI表示一致性指標CR表示一致性檢驗比例C E I表示綜合評價值Bi表示不同指標層次上的判斷結(jié)果五、模型的建立和求解、系統(tǒng)模型框架的建立生態(tài)系統(tǒng)模型框架由個體及種群模型、群落與生態(tài)系統(tǒng)模型、景觀生態(tài)系統(tǒng)模型三個生態(tài)場景模型構(gòu)成，其中個體及種群模型包括動植物生理生態(tài)模型、個體或種群生長模型、種群競爭模型、土壤—植物—大氣系統(tǒng)物質(zhì)能量交換模型，群落與生態(tài)系統(tǒng)模型包括生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力模型、生物化學(xué)循環(huán)模型、食物鏈（網(wǎng)）模型、物種遷移與演替模型、物種分布格局模型，景觀生態(tài)系統(tǒng)模型包括區(qū)域經(jīng)濟模型、社會發(fā)展模型、資源變化模型等。、DPSIR模型的簡介DPSIR模型是歐洲環(huán)境組織（EEA）結(jié)合DSR（驅(qū)動力－狀態(tài)－響應(yīng)）模型和PSR（壓力－狀態(tài)－響應(yīng)）模型的優(yōu)點而建立起來的主要用于解決和描述環(huán)境問題及其與社會發(fā)展關(guān)系的管理模型，逐漸成為判定環(huán)境問題因果和環(huán)境狀態(tài)關(guān)系的有效工具，現(xiàn)在已大量被環(huán)境組織應(yīng)用于水、土壤、海洋等資源的管理保護以及環(huán)境管理科學(xué)的決策與實施?；贒PSIR模型對其進行綜合評價的指標體系是建立在與福田紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中各基本組成要素相關(guān)的指標之上的。各層次的內(nèi)容說明如下表所示：表2：紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的指標體系層次體系層次層次說明目標層指標體系的最高層，這里是指福田紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)評價研究的 總體目標，實現(xiàn)福田紅樹林自然、社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展要素層指保證目標實現(xiàn)的主要系統(tǒng)層次，分為驅(qū)動力子系統(tǒng)、壓力子系統(tǒng)、 狀態(tài)子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)。該方法是美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀70年代初，在為美國國防部研究根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配課題時，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。中間層（準則層）、最底層（方案層）依次向下劃分。同時由判斷矩陣結(jié)構(gòu)可知，亞要素層中社會發(fā)展與生物因子兩項指標只含有一個子指標，故這兩個子指標占其對應(yīng)亞要素層指標的權(quán)重為1，因此可直接如下表示： (2)然后本文采用幾何平均法來計算判斷矩陣權(quán)重值。 D5是響應(yīng)層指標權(quán)重向量，結(jié)果顯示污水治理率和保護區(qū)建設(shè)投資相對比較重要。、綜合指數(shù)法求綜合評價指數(shù)本文采用綜合指數(shù)法對福田紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)進行評價。又由于DI∈(0,1)其值越小，表明生態(tài)系統(tǒng)越差。、生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測深圳福田紅樹林自然保護區(qū)是我國面積最小的紅樹林保護區(qū)，也是我國唯一處于城市腹地的國家級自然保護區(qū)。、監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測內(nèi)容包括濕地本身（濕地位置、面積、形狀）、濕地環(huán)境（大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境）、濕地生物（植物和動物）、區(qū)域社會經(jīng)濟要素等。監(jiān)測指標主要有：植被類型、分布與面積，群落種類組成和生活型、多度、蓋度、高度、葉面積指數(shù)、建群種和優(yōu)勢種、濕地景觀類型面積變化、濕地景觀格局變化、濕地景觀破碎化程度、濕地生物量和初級生產(chǎn)力，濕地水禽、魚類、獸類、爬行類、兩棲類動物種類和種群數(shù)量，濕地浮游植物、浮游動物、底棲生物的種類與生物量，昆蟲的種類與數(shù)量等。選用表征模型如下：(1)景觀多樣性指數(shù)（H)景觀多樣性指數(shù)是景觀鑲嵌體斑塊豐富程度和均勻程度的綜合反映，可以反映濕地景觀要素的多少和各類濕地景觀所占比例的變化。景觀優(yōu)勢度指數(shù)越大，則表明偏離程度越大，即組成景觀的各類型比例差異大，或者說某一種或少數(shù)景觀類型占優(yōu)勢優(yōu)勢度小則表明偏離程度小，即組成景觀的各種景觀類型所占比例大致相當(dāng)。(4) 景觀要素斑塊空間變化分析 土地利用的空間變化可以用土地資源分布質(zhì)心變化情況來反映，同理，可以用濕地分首都師范大學(xué)碩士學(xué)位論文基于技術(shù)的北京濕地動態(tài)監(jiān)測與評價方法 研究布質(zhì)心變化來研究濕地的空間變化，其方法分別求出不同時期濕地分布圖中各類型濕地斑塊的質(zhì)心坐標，然后乘以各濕地的斑塊的面積，最后把乘積累加后 除以同期全區(qū)域濕地的總面積。我們在綜合考慮預(yù)警結(jié)果的前提下給出一些合理性的保護與管理建議。另外，紅樹林保護區(qū)內(nèi)還受到五爪金龍、蟛蜞菊、銀合歡等外來種的入侵。多于一層的隱含層雖然能在速度上提高網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練,但是在實際應(yīng)用中需要較多的訓(xùn)練時間,而訓(xùn)練速度可以用增加隱含層節(jié)點個數(shù)來實現(xiàn),因此在應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)測時,選取只有一個隱含層的7層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在具體設(shè)計時,首先根據(jù)經(jīng)驗公式初步確定隱含層神經(jīng)元個數(shù),然后通過對不同神經(jīng)元數(shù)的網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練對比,再最終確定神經(jīng)元數(shù)。表9：8年海桑2005—2012年實際值和預(yù)測值年份2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年實際值 　　預(yù)測值 圖6：8年海桑2005—2012年實際值和預(yù)測值對比由表9和圖6可知，實際值和預(yù)測值非常接近，誤差極小，因此能夠放心預(yù)測。我們在綜合考慮預(yù)警結(jié)果的前提下給出如下保護與管理建議：（1）鑒于無瓣海桑具有較強的種間競爭能力(且仍處于競爭增強階段)和一定的(局部)天然擴散更新能力。接著基于2005年2012年的月凋落物均值數(shù)據(jù)，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測出20132014年海桑的數(shù)量，通過對比可得，海桑數(shù)量與以往8年相比基本穩(wěn)定，說明海桑的引入未對原生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成生物入侵，這也與事實中濕地生態(tài)系統(tǒng)常通過引進海桑提高系統(tǒng)穩(wěn)定性相符，說明我們的模型建立與求解是正確的和符合實際的。、其他方面優(yōu)點（1）首先對數(shù)據(jù)及元素間的相關(guān)性進行分析處理，簡化了計算（2）所建立的模型與實際緊密聯(lián)系，由一些利用簡單的模型就能達到很好的效果，有很好的通用性和推廣性。、模型的缺點（1）DPSIR模型模型線性的因果關(guān)系過度簡化了實際情況,僅代表了傳統(tǒng)的響應(yīng)式環(huán)境保護觀念。、模型的推廣本模型為福田紅樹林自然保護區(qū)所在的濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建了新型的生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測和健康評估及預(yù)警科學(xué)管理支撐體系，對于生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展具有極其重要的意義。1/2,1/3,1]disp(39。D1=diag(D)。)。m=max(D(:))[n,z]=size(A)。CR=CI/ridisp(39。不通過39。 v=V(:,c)。RI=[0 0 0. 52 0. 89 1. 12 1. 26 1. 36 1. 41 1. 46 1. 49 1. 52 1. 54 1. 56 1. 58 1. 59]。B=max (tz)。CR=CI/RI(1,n)。disp (’對比矩陣A通過一致性檢驗，各向量權(quán)重向量Q為：’）Q=zeros(n, 1)。 my=min(y)。 cx=linspace(mx,Mx,Nx)。cubic39。)。zlabel(39。PH值效應(yīng)場