基于PSR模型的漳江口紅樹林自然保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型

洪李玲 姜程 張春風(fēng)

【摘 要】本文基于PSR理論，根據(jù)漳江口紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的基本情況，建立了該生態(tài)系統(tǒng)的基本框架。基于該框架，結(jié)合熵權(quán)法和層次分析法建立了漳江口紅樹林濕地動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，得出動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型當(dāng)中各個(gè)因素的權(quán)值，模型當(dāng)中的權(quán)值降低了定權(quán)的主觀性，不至于使定權(quán)脫離實(shí)際情況，可滿足漳江口紅樹林生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理的實(shí)時(shí)需要。

【關(guān)鍵詞】漳江口紅樹林；熵值取權(quán)法；層次分析；PSR模型

引言

漳江口紅樹林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于福建省漳州市云霄縣漳江入海口，是福建省最為重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)。然而，目前全國(guó)各地的紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)正在遭受不同程度的砍伐、污染、長(zhǎng)期的洪水以及海平面變化等活動(dòng)的威脅，縱觀全球，大約一半以上的紅樹林面積已經(jīng)消失，由此看出對(duì)漳江口紅樹林的生態(tài)健康評(píng)價(jià)是非常必要的，但是目前的生態(tài)健康評(píng)價(jià)主要采用基于抽樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)的靜態(tài)方法，僅僅圍繞靜態(tài)生物因素而沒有覆蓋到大氣、噪聲等環(huán)境因素，而且靜態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)間、空間離散度較大，無(wú)法滿足漳江口紅樹林生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理的實(shí)時(shí)需要，所以，建立針對(duì)該生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型具有重要意義。

一、漳江口紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)框架的建立

（一）漳江口紅樹林自然保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)分析

漳江口紅樹林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是以瀕危動(dòng)植物物種和東南沿海優(yōu)質(zhì)、水產(chǎn)種質(zhì)資源等為保護(hù)對(duì)象的濕地生態(tài)系統(tǒng)類型保護(hù)區(qū)。區(qū)內(nèi)有鳥類約 154 種，是國(guó)際候鳥遷徙途中的重要驛站。漳江口紅樹林區(qū)內(nèi)有高等植物約 224 種，其中紅樹植物5科6屬6種。區(qū)內(nèi)的浮游植物和浮游動(dòng)物主要集中在基圍魚塘，浮游植物以硅藻門種類為主，浮游動(dòng)物主要以原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類為主。底棲動(dòng)物主要生活在紅樹林下碎屑和灘涂中，主要為甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物和彈涂魚類。

（二）影響評(píng)價(jià)對(duì)象因素集的選取

因素集是以影響評(píng)判對(duì)象的各種因素為元素所組成的一個(gè)普通集合。從群落結(jié)構(gòu)生物安全性、群落穩(wěn)定性生境理化指標(biāo)和社會(huì)反映三方面考慮，運(yùn)用 yaahp 軟件，對(duì)在考慮范圍內(nèi)的指標(biāo)進(jìn)行分析，得到以下的框架模型：

二、PSR理論概述與動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

（一）PSR理論概述與指標(biāo)選取

“壓力一狀態(tài)一響應(yīng)"（Pressure-State-Response，PSR）模型是目前廣泛應(yīng)用于包括濕地在內(nèi)的各種生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，PSR模型仍然是用于環(huán)境指標(biāo)組織和環(huán)境現(xiàn)狀回報(bào)最有效的框架。

由于受到人類干擾和管理，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)屬于社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵，在動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)除考慮自然指標(biāo)外，必需考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和反映其服務(wù)功能變化的指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于該生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的研究，極大程度上是為分析其受人類干擾的情況，找出主要干擾因子，實(shí)現(xiàn)更好地管理，故評(píng)價(jià)指標(biāo)中壓力一響應(yīng)指標(biāo)不可缺少。

因此，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建，可引入PSR 模型，一般來講，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)該遵循下列原則：

（1）科學(xué)合理性原則.（2）完整性與層次性原則.（3）可操作性原則.（4）避免重復(fù)的原則.

由上述分析，本文在熟悉該生態(tài)系統(tǒng)自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合紅樹林生態(tài)系統(tǒng)影響因子的分析及濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)研究，以 PSR 模型為線，構(gòu)建漳江口紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)與圖一各因素相對(duì)應(yīng)。

根據(jù)上述分析，我們采用R型因子分析的方法，在評(píng)價(jià)體系涉及的 19 個(gè)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)中提取若干指標(biāo)，以便于后面的建模分析。我們選取十個(gè)指標(biāo)進(jìn)行最終評(píng)價(jià)。這十個(gè)指標(biāo)分別是：人口數(shù)量及密度、 噪音與車流量、鳥類、水資源、浮游植物、空氣、法律、外來物種、土壤和科普教育。

（二）基于層次分析分析法與熵值取權(quán)法的紅樹林評(píng)價(jià)模型構(gòu)建與求解

我們?cè)谏鲜龇治鲋幸呀?jīng)建立模型選出了十項(xiàng)指標(biāo)用于該生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，評(píng)價(jià)模型構(gòu)建的核心是定權(quán)。由于層次分析法是最為常用的定權(quán)方法，但由于其主觀性太強(qiáng)，因此我們采用層次分析法與熵值取權(quán)法相結(jié)合的方式進(jìn)行模型的求解。

（1）熵值取權(quán)法

信息熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的量度。它是通過判斷各個(gè)因素的變化劇烈程度來決定該因素在最終目標(biāo)中所占的權(quán)重。某項(xiàng)指標(biāo)的指 標(biāo)值變異程度越大，信息熵越小，該指標(biāo)的信息量越大，該指標(biāo)的權(quán)重越大；熵權(quán)法的評(píng)價(jià)矩陣與層次分析法類似，由于紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)及指標(biāo)正逆方向的確定差異化程度不同，首先需要對(duì)原始指標(biāo)體系的指標(biāo)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中第i地區(qū)第j個(gè)指標(biāo)rij的信息熵是：

上式k=1nm為常數(shù)，m 是研究區(qū)域的總地塊數(shù)目；由上述分析可以看出紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中第i地區(qū)第j個(gè)指標(biāo)的信息熵值ej比較小。

表明這個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值表現(xiàn)差異性較大，提供的信息量相對(duì)較多其在指標(biāo) 體系中的其權(quán)重應(yīng)較大。在具體應(yīng)用時(shí)，根據(jù)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中 各三級(jí)指標(biāo)的信息熵的大小進(jìn)行綜合加權(quán)來分析指標(biāo)的重要程度，具體公式為：

由此便建立了紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的熵權(quán)法模型，將此種方法與層次 分析法結(jié)合，可以顯著降低定權(quán)的主觀性。

（2）模型求解

由于紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)的不同，需要在綜合評(píng)價(jià)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，由于體系指標(biāo)基本可以分為兩種：一種是指標(biāo) 數(shù)據(jù)越大代表紅樹林生態(tài)水平越好的為正向指標(biāo)；一種是指標(biāo)數(shù)據(jù)越小代表生態(tài)水平越差的為負(fù)向指標(biāo)。我們采用相對(duì)比較簡(jiǎn)單、直觀的原數(shù)據(jù)處理方法，具體形式如下：

通過相關(guān)資料查詢與專家打分，我們得到人口數(shù)量及密度、噪音與車流 量、鳥類、水資源、浮游植物、空氣、法律、外來物種、土壤和科普教育等十項(xiàng)因素的比較矩陣：

由此確定了各項(xiàng)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

結(jié)束語(yǔ)

本文綜合采用了主觀定權(quán)方法——層次分析法和客觀定權(quán)方法——熵值取權(quán)法，因此得出的權(quán)重具有較高的可信度，既降低了定權(quán)的主觀性，又不至于使所定權(quán)向量脫離實(shí)際情況。

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