山东省生态植被变化态势灰色预测的研究

2017-07-03李利萍尹若波高兴云

山东林业科技 2017年2期

李利萍，尹若波，高兴云

（1.山东省林业厅机关服务中心，山东济南 250014；2.山东省林业外资与工程项目管理站；3.山东省林业监测规划院）

国家国土安全、生态安全已成为我们的共识，豪雨成灾、强度干旱、各种地质灾的时有发生，再次唤醒人们对生态植被保与发展的共同认知，而生态植被的变化往往具有许多不确定性，这就客观地要求有一个量化指标来预测，以使其更加贴近实际，使目标更具有现实性。笔者经过对灰色理论的潜心研究认为，可以用灰色预测来解决困扰我们多年而没有解决的难题，下面就这一课题与大家商榷山东生态植被变化态势问题。

1 山东省生态植被发展变化灰色预测模型的建立

1.1 数据来源和处理

笔者对山东省 1950、1963、1974、1978、1984、1988、1990、1992、1995、1997、19999 及 2000 年历次全省森林资源调查、风沙化土地与荒漠化土地普查、土地资源详查资料，进行认真核对分析整理，各年度生态植被面积见参考文献1（王爱东，2006）。

1.2 灰色预测模型的建立

M(1，1)模型是灰色预测中最为常用的一种数学模型、它以连续的一阶微分方程、逼近高阶的微分方程，反映系统发展变化规律，其白话表达式为:

dx（1）/dt+ax（1）=u，时间响应函数为 ^x(1)(t+1)=（x(0)(1)-u/a）e-at

其中x为预测变量,a为发展灰数,u为控制灰数,t为时间(t=1,2,3,……，单位可自定，本文以10年为单位)，x（0）为原始数据系列，x（1）由原始序列数据累加而形成。

对原始数据数列进行一次累加生成处理后，随机性明显减弱，随时间变化曲线基本表现平稳，可以不进行二次累加，可直接用一次累加生成数列，建立GM（1，1）模型。

通过计算机计算（过程及程序略），结果见表1。

1.3 灰色预测模型的评价

由于建立GM(1,1)模型,所用数列是除岩生草甸、土生裸地、水生沼泽和滩涂一次累加生成数列外,其余均是原始数列，一次累加生成数列是中间信息,必须经过逆生成处理还原,才能获得原始数列的预测值。经计算机处理，以上灰色预测模型评价见表2。由表2可以看出，可靠性指标除合计等9项接近0.9,表现较好外,其他19项均为1,达到最高可靠性；离散系数有4项超过0.5,表现一般,有7项在0.3至0.5之间,表现较好外,其余21项均低于0.3表现为好，裸沙、沙改田、沼泽、滩涂甚至达到低于0.1的低水平,表现极佳；相关系数除7项低于0.7外,其余均在0.7～0.9之间,盐生小计达到高于0.86的高水平。

表1 山东省生态植被变化态势预测

2 山东省生态植被变化态势灰色预测模型的应用

经过计算机计算，山东省生态植被变化态势灰色预测见表3。

由表3分析可以看出,岩生植被除林地面积有所增加外，其余均趋于下降；盐生植被各类均有增加之态势,但变化幅度较小；沙生生态植被除灌木林地地、林地、沙改田呈上升趋势外，余者均有趋于下降的趋势；土生生态植被均有上升的趋势；水生生态植被除芦苇有下降趋势外，其余均有上升趋势。这基本符合生态演替规律的要求以及人们发展经济、增加收入的良好愿望，但是表现出了沙改田较快增长、土生裸地和盐生植被趋于增加的不良发展态势，这是事与愿违的，这必须引起我们的高度重视，必须采取必要的措施，控制不良态势的进展。从中也可以看出自然存在的以下生态植被的变化态势:岩生植被裸岩→草地（草甸）→灌木→林地→土生林地；盐生植被裸地→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（盐生）→土生等。但预测忽视了由于长期以来不良的人为干扰而造成的较为严重水土流失问题和环境污染治理的迫切需要，对气候的湿润周期问题没有给予充分考虑，而使许多预测值与现实的可能性存在较大偏差，存在明显的逻辑错误，灰色分析毕竟是用过去预测未来，没有把现实对生态建设的激励和限制考虑在内，灰色预测值同这一理想指标存在明显冲突，必须对灰色预测值根据实际情况进行加以调整，以增加其实践实用性，笔者经过认真研判，并考虑当前生态建设形势，各项发展指标调整见表4。

表2 山东省生态植被变化态势预测模型评价表

表4不仅考虑了灰色预测的目标可能性,而且也考虑了现实性,如下一个气候湿润周期的马上到来,国家对生态建设的重视，各种自然保护区的相继建立，生态公益林有偿经营制度的付诸实施,林纸一体化及三板生产产业的迅猛发展,装修市场的迅速发展，为木材生产带来了十分难得的发展机遇,为避免生产上的大起大落,力图实现均衡发展，因此我们要充分发挥主观能动性,努力抑制不良趋势的发展,培植发展其良好的发展态势,力争早日实现理想发展目标,但也不要操之过急,尤其是生态植被的恢复是一个较为漫长的过程,根据以住生产经验及南韩、朝鲜及日本封山育林的实践经验，在下一个湿润周期（30～40年）内实现生态建设的理想目标还是大有可能的。

3 讨论

本预测充分应用了灰色理论的科学预见性,又现实地指出其缺陷,并进行了科学的校正调整,使其更具有可操作性。本预测不仅符合国家产业政策，又顺应社会历史发展潮流，符合生态演替规律，并考虑到了各种社会的影响和各种自然有利及不利因素。由于时间仓促和经费有限，本研究也有一定的局限性，如没有把各种限制因素的影响程度和各种社会噪声的不利影响充分考虑，也没有充分顾及人的主观能动性的充分发挥等等。如若把灰色数学模型和线性规划模型有机结合起来，将更加科学合理，但是由于数字运算的繁杂性，用手工计算已成为不可能的事情，这就十分客观的要求灰色预测程序有待进一步完善和发展，需要多学科交叉协作，方能完成。本预测目标如能如期实现,将会实现山东林业的可持续发展,实现山东大地园林化，为建设大而强、富而美的新山东，早日实现现代化，做出十分积极的贡献。