山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢灰色預測的研究

李利萍，尹若波，高興云

（1.山東省林業(yè)廳機關服務中心，山東 濟南 250014；2.山東省林業(yè)外資與工程項目管理站；3.山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院）

國家國土安全、生態(tài)安全已成為我們的共識，豪雨成災、強度干旱、各種地質災的時有發(fā)生，再次喚醒人們對生態(tài)植被保與發(fā)展的共同認知，而生態(tài)植被的變化往往具有許多不確定性，這就客觀地要求有一個量化指標來預測，以使其更加貼近實際，使目標更具有現(xiàn)實性。筆者經過對灰色理論的潛心研究認為，可以用灰色預測來解決困擾我們多年而沒有解決的難題，下面就這一課題與大家商榷山東生態(tài)植被變化態(tài)勢問題。

1 山東省生態(tài)植被發(fā)展變化灰色預測模型的建立

1.1 數(shù)據(jù)來源和處理

筆 者 對 山 東 省 1950、1963、1974、1978、1984、1988、1990、1992、1995、1997、19999 及 2000 年歷次全省森林資源調查、風沙化土地與荒漠化土地普查、土地資源詳查資料，進行認真核對分析整理，各年度生態(tài)植被面積見參考文獻1（王愛東，2006）。

1.2 灰色預測模型的建立

M(1，1)模型是灰色預測中最為常用的一種數(shù)學模型、它以連續(xù)的一階微分方程、逼近高階的微分方程，反映系統(tǒng)發(fā)展變化規(guī)律，其白話表達式為:

dx（1）/dt+ax（1）=u，時間響應函數(shù)為 ^x(1)(t+1)=（x(0)(1)-u/a）e-at

其中x為預測變量,a為發(fā)展灰數(shù),u為控制灰數(shù),t為時間(t=1,2,3,……，單位可自定，本文以10年為單位)，x（0）為原始數(shù)據(jù)系列，x（1）由原始序列數(shù)據(jù)累加而形成。

對原始數(shù)據(jù)數(shù)列進行一次累加生成處理后，隨機性明顯減弱，隨時間變化曲線基本表現(xiàn)平穩(wěn)，可以不進行二次累加，可直接用一次累加生成數(shù)列，建立GM（1，1）模型。

通過計算機計算（過程及程序略），結果見表1。

1.3 灰色預測模型的評價

由于建立GM(1,1)模型,所用數(shù)列是除巖生草甸、土生裸地、水生沼澤和灘涂一次累加生成數(shù)列外,其余均是原始數(shù)列，一次累加生成數(shù)列是中間信息,必須經過逆生成處理還原,才能獲得原始數(shù)列的預測值。經計算機處理，以上灰色預測模型評價見表2。由表2可以看出，可靠性指標除合計等9項接近0.9,表現(xiàn)較好外,其他19項均為1,達到最高可靠性；離散系數(shù)有4項超過0.5,表現(xiàn)一般,有7項在0.3至0.5之間,表現(xiàn)較好外,其余21項均低于0.3表現(xiàn)為好，裸沙、沙改田、沼澤、灘涂甚至達到低于0.1的低水平,表現(xiàn)極佳；相關系數(shù)除7項低于0.7外,其余均在0.7～0.9之間,鹽生小計達到高于0.86的高水平。

表1 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢預測

2 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢灰色預測模型的應用

經過計算機計算，山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢灰色預測見表3。

由表3分析可以看出,巖生植被除林地面積有所增加外，其余均趨于下降；鹽生植被各類均有增加之態(tài)勢,但變化幅度較小；沙生生態(tài)植被除灌木林地地、林地、沙改田呈上升趨勢外，余者均有趨于下降的趨勢；土生生態(tài)植被均有上升的趨勢；水生生態(tài)植被除蘆葦有下降趨勢外，其余均有上升趨勢。這基本符合生態(tài)演替規(guī)律的要求以及人們發(fā)展經濟、增加收入的良好愿望，但是表現(xiàn)出了沙改田較快增長、土生裸地和鹽生植被趨于增加的不良發(fā)展態(tài)勢，這是事與愿違的，這必須引起我們的高度重視，必須采取必要的措施，控制不良態(tài)勢的進展。從中也可以看出自然存在的以下生態(tài)植被的變化態(tài)勢:巖生植被裸巖→草地 （草甸）→灌木→林地→土生林地；鹽生植被裸地→草地→灌木→林地→土生林地；沙生植被裸沙→草地（草甸）→灌木→林地→土生林地；水生→沙生（鹽生）→土生等。但預測忽視了由于長期以來不良的人為干擾而造成的較為嚴重水土流失問題和環(huán)境污染治理的迫切需要，對氣候的濕潤周期問題沒有給予充分考慮，而使許多預測值與現(xiàn)實的可能性存在較大偏差，存在明顯的邏輯錯誤，灰色分析畢竟是用過去預測未來，沒有把現(xiàn)實對生態(tài)建設的激勵和限制考慮在內，灰色預測值同這一理想指標存在明顯沖突，必須對灰色預測值根據(jù)實際情況進行加以調整，以增加其實踐實用性，筆者經過認真研判，并考慮當前生態(tài)建設形勢，各項發(fā)展指標調整見表4。

表2 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢預測模型評價表

表4不僅考慮了灰色預測的目標可能性,而且也考慮了現(xiàn)實性,如下一個氣候濕潤周期的馬上到來,國家對生態(tài)建設的重視，各種自然保護區(qū)的相繼建立，生態(tài)公益林有償經營制度的付諸實施,林紙一體化及三板生產產業(yè)的迅猛發(fā)展,裝修市場的迅速發(fā)展，為木材生產帶來了十分難得的發(fā)展機遇,為避免生產上的大起大落,力圖實現(xiàn)均衡發(fā)展，因此我們要充分發(fā)揮主觀能動性,努力抑制不良趨勢的發(fā)展,培植發(fā)展其良好的發(fā)展態(tài)勢,力爭早日實現(xiàn)理想發(fā)展目標,但也不要操之過急,尤其是生態(tài)植被的恢復是一個較為漫長的過程,根據(jù)以住生產經驗及南韓、朝鮮及日本封山育林的實踐經驗，在下一個濕潤周期（30～40年）內實現(xiàn)生態(tài)建設的理想目標還是大有可能的。

3 討論

本預測充分應用了灰色理論的科學預見性,又現(xiàn)實地指出其缺陷,并進行了科學的校正調整,使其更具有可操作性。本預測不僅符合國家產業(yè)政策，又順應社會歷史發(fā)展潮流，符合生態(tài)演替規(guī)律，并考慮到了各種社會的影響和各種自然有利及不利因素。由于時間倉促和經費有限，本研究也有一定的局限性，如沒有把各種限制因素的影響程度和各種社會噪聲的不利影響充分考慮，也沒有充分顧及人的主觀能動性的充分發(fā)揮等等。如若把灰色數(shù)學模型和線性規(guī)劃模型有機結合起來，將更加科學合理，但是由于數(shù)字運算的繁雜性，用手工計算已成為不可能的事情，這就十分客觀的要求灰色預測程序有待進一步完善和發(fā)展，需要多學科交叉協(xié)作，方能完成。本預測目標如能如期實現(xiàn),將會實現(xiàn)山東林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)山東大地園林化，為建設大而強、富而美的新山東，早日實現(xiàn)現(xiàn)代化，做出十分積極的貢獻。

表4 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢灰色預測調整表單位:萬hm2

［1］王愛東.山東植被變化態(tài)勢分析［J］.山東林業(yè)科技，2006，（6）.

［2］高兆蔚.福建森林資源發(fā)展趨勢的灰色預測［J］.林業(yè)資源管理,1991，增刊.

［3］孫業(yè)堂.山東省理想林業(yè)經營周期的研究［J］.山東林業(yè)科技，2002增刊.

［4］譚浩強.田淑清，BASIC 語言［M］.北京:科學普及出版社，1993.

［5］北京林業(yè)大學.高等數(shù)學［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1984.6.

［6］張德全.調整林種結構,實現(xiàn)山東林業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.林業(yè)科技,2000，（3）.