山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)灰色預(yù)測(cè)的研究

李利萍，尹若波，高興云

（1.山東省林業(yè)廳機(jī)關(guān)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省林業(yè)外資與工程項(xiàng)目管理站；3.山東省林業(yè)監(jiān)測(cè)規(guī)劃院）

國(guó)家國(guó)土安全、生態(tài)安全已成為我們的共識(shí)，豪雨成災(zāi)、強(qiáng)度干旱、各種地質(zhì)災(zāi)的時(shí)有發(fā)生，再次喚醒人們對(duì)生態(tài)植被保與發(fā)展的共同認(rèn)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(gè)量化指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)，以使其更加貼近實(shí)際，使目標(biāo)更具有現(xiàn)實(shí)性。筆者經(jīng)過(guò)對(duì)灰色理論的潛心研究認(rèn)為，可以用灰色預(yù)測(cè)來(lái)解決困擾我們多年而沒(méi)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(shì)問(wèn)題。

1 山東省生態(tài)植被發(fā)展變化灰色預(yù)測(cè)模型的建立

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源和處理

筆 者 對(duì) 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(diào)查、風(fēng)沙化土地與荒漠化土地普查、土地資源詳查資料，進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)分析整理，各年度生態(tài)植被面積見(jiàn)參考文獻(xiàn)1（王愛(ài)東，2006）。

1.2 灰色預(yù)測(cè)模型的建立

M(1，1)模型是灰色預(yù)測(cè)中最為常用的一種數(shù)學(xué)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(dá)式為:

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

其中x為預(yù)測(cè)變量,a為發(fā)展灰數(shù),u為控制灰數(shù),t為時(shí)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(duì)原始數(shù)據(jù)數(shù)列進(jìn)行一次累加生成處理后，隨機(jī)性明顯減弱，隨時(shí)間變化曲線基本表現(xiàn)平穩(wěn)，可以不進(jìn)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(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算（過(guò)程及程序略），結(jié)果見(jiàn)表1。

1.3 灰色預(yù)測(cè)模型的評(píng)價(jià)

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(jīng)過(guò)逆生成處理還原,才能獲得原始數(shù)列的預(yù)測(cè)值。經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，以上灰色預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)見(jiàn)表2。由表2可以看出，可靠性指標(biāo)除合計(jì)等9項(xiàng)接近0.9,表現(xiàn)較好外,其他19項(xiàng)均為1,達(dá)到最高可靠性；離散系數(shù)有4項(xiàng)超過(guò)0.5,表現(xiàn)一般,有7項(xiàng)在0.3至0.5之間,表現(xiàn)較好外,其余21項(xiàng)均低于0.3表現(xiàn)為好，裸沙、沙改田、沼澤、灘涂甚至達(dá)到低于0.1的低水平,表現(xiàn)極佳；相關(guān)系數(shù)除7項(xiàng)低于0.7外,其余均在0.7～0.9之間,鹽生小計(jì)達(dá)到高于0.86的高水平。

表1 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)

2 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)灰色預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)灰色預(yù)測(cè)見(jiàn)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(shì),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(shì)外，余者均有趨于下降的趨勢(shì)；土生生態(tài)植被均有上升的趨勢(shì)；水生生態(tài)植被除蘆葦有下降趨勢(shì)外，其余均有上升趨勢(shì)。這基本符合生態(tài)演替規(guī)律的要求以及人們發(fā)展經(jīng)濟(jì)、增加收入的良好愿望，但是表現(xiàn)出了沙改田較快增長(zhǎng)、土生裸地和鹽生植被趨于增加的不良發(fā)展態(tài)勢(shì)，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(shì)的進(jìn)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(shì):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(yù)測(cè)忽視了由于長(zhǎng)期以來(lái)不良的人為干擾而造成的較為嚴(yán)重水土流失問(wèn)題和環(huán)境污染治理的迫切需要，對(duì)氣候的濕潤(rùn)周期問(wèn)題沒(méi)有給予充分考慮，而使許多預(yù)測(cè)值與現(xiàn)實(shí)的可能性存在較大偏差，存在明顯的邏輯錯(cuò)誤，灰色分析畢竟是用過(guò)去預(yù)測(cè)未來(lái)，沒(méi)有把現(xiàn)實(shí)對(duì)生態(tài)建設(shè)的激勵(lì)和限制考慮在內(nèi)，灰色預(yù)測(cè)值同這一理想指標(biāo)存在明顯沖突，必須對(duì)灰色預(yù)測(cè)值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加以調(diào)整，以增加其實(shí)踐實(shí)用性，筆者經(jīng)過(guò)認(rèn)真研判，并考慮當(dāng)前生態(tài)建設(shè)形勢(shì)，各項(xiàng)發(fā)展指標(biāo)調(diào)整見(jiàn)表4。

表2 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)表

表4不僅考慮了灰色預(yù)測(cè)的目標(biāo)可能性,而且也考慮了現(xiàn)實(shí)性,如下一個(gè)氣候濕潤(rùn)周期的馬上到來(lái),國(guó)家對(duì)生態(tài)建設(shè)的重視，各種自然保護(hù)區(qū)的相繼建立，生態(tài)公益林有償經(jīng)營(yíng)制度的付諸實(shí)施,林紙一體化及三板生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,裝修市場(chǎng)的迅速發(fā)展，為木材生產(chǎn)帶來(lái)了十分難得的發(fā)展機(jī)遇,為避免生產(chǎn)上的大起大落,力圖實(shí)現(xiàn)均衡發(fā)展，因此我們要充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,努力抑制不良趨勢(shì)的發(fā)展,培植發(fā)展其良好的發(fā)展態(tài)勢(shì),力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)理想發(fā)展目標(biāo),但也不要操之過(guò)急,尤其是生態(tài)植被的恢復(fù)是一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過(guò)程,根據(jù)以住生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及南韓、朝鮮及日本封山育林的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在下一個(gè)濕潤(rùn)周期（30～40年）內(nèi)實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)的理想目標(biāo)還是大有可能的。

3 討論

本預(yù)測(cè)充分應(yīng)用了灰色理論的科學(xué)預(yù)見(jiàn)性,又現(xiàn)實(shí)地指出其缺陷,并進(jìn)行了科學(xué)的校正調(diào)整,使其更具有可操作性。本預(yù)測(cè)不僅符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，又順應(yīng)社會(huì)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(huì)的影響和各種自然有利及不利因素。由于時(shí)間倉(cāng)促和經(jīng)費(fèi)有限，本研究也有一定的局限性，如沒(méi)有把各種限制因素的影響程度和各種社會(huì)噪聲的不利影響充分考慮，也沒(méi)有充分顧及人的主觀能動(dòng)性的充分發(fā)揮等等。如若把灰色數(shù)學(xué)模型和線性規(guī)劃模型有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將更加科學(xué)合理，但是由于數(shù)字運(yùn)算的繁雜性，用手工計(jì)算已成為不可能的事情，這就十分客觀的要求灰色預(yù)測(cè)程序有待進(jìn)一步完善和發(fā)展，需要多學(xué)科交叉協(xié)作，方能完成。本預(yù)測(cè)目標(biāo)如能如期實(shí)現(xiàn),將會(huì)實(shí)現(xiàn)山東林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)山東大地園林化，為建設(shè)大而強(qiáng)、富而美的新山東，早日實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，做出十分積極的貢獻(xiàn)。

表4 山東省生態(tài)植被變化態(tài)勢(shì)灰色預(yù)測(cè)調(diào)整表單位:萬(wàn)hm2

［1］王愛(ài)東.山東植被變化態(tài)勢(shì)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(shì)的灰色預(yù)測(cè)［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(jīng)營(yíng)周期的研究［J］.山東林業(yè)科技，2002增刊.

［4］譚浩強(qiáng).田淑清，BASIC 語(yǔ)言［M］.北京:科學(xué)普及出版社，1993.

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

［6］張德全.調(diào)整林種結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)山東林業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.林業(yè)科技,2000，（3）.