荒漠區(qū)動(dòng)植物關(guān)系的研究

1、荒漠區(qū)動(dòng)植物關(guān)系的研究一、摘要現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展是自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性的過(guò)程。本文主要研究的是荒漠環(huán)境下兩種不同人為干擾、兩種不同月份時(shí)的嚙齒動(dòng)物群落的分布，對(duì)于該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的理論意義與實(shí)踐價(jià)值。 對(duì)于問(wèn)題一，我們通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的整理和分析，求出捕獲的嚙齒動(dòng)物的數(shù)量，并用控制變量法，使用matlab畫(huà)出不同干擾下的散點(diǎn)圖和折線圖,結(jié)合圖形進(jìn)行分析植物生物量和嚙齒動(dòng)物生物量在不同干擾下的變化趨勢(shì)；通過(guò)散點(diǎn)圖擬合不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系，求出擬合線性方程，分析其相關(guān)性；然后畫(huà)出植物生物量與動(dòng)物生物量的散點(diǎn)圖，分析兩者之間的線性關(guān)系，由散點(diǎn)圖

2、可知，植物生物量與動(dòng)物生物量的散點(diǎn)圖擬合度不高，對(duì)此，我們選用不同干擾下的植物生物量與動(dòng)物生物量之間的相關(guān)系數(shù)作為參數(shù)，分析它們之間的相關(guān)性，據(jù)此建立模型非線性回歸模型，用nlinfit語(yǔ)句得出動(dòng)物生物量與草本植物、灌木植物之間的關(guān)系。對(duì)于問(wèn)題二，我們首先先排除季節(jié)、人為因素的影響，分析群落的分布和草本、灌木的因素（高、蓋、密、植物量）的相關(guān)關(guān)系，得出灌木密度、草本植物高度以及草本植物的覆蓋面積對(duì)嚙齒動(dòng)物的棲息環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的影響，適當(dāng)控制這些潛在因素，可以有效提高群落的穩(wěn)定性；然后我們用主成分分析法，從整體的角度，分析不同干擾，即月份（7、10）和人為（過(guò)牧、輪牧）對(duì)動(dòng)物整體群落穩(wěn)定性的影響

3、機(jī)制，從而得到：人為干擾過(guò)牧對(duì)嚙齒動(dòng)物穩(wěn)定性的影響占主要地位、自然因素干擾10月份對(duì)于嚙齒動(dòng)物的穩(wěn)定性影響次之。因此，政府可以通過(guò)對(duì)過(guò)牧地區(qū)實(shí)行鼓勵(lì)輪牧，獎(jiǎng)勵(lì)休牧等政策以提高過(guò)牧地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于問(wèn)題三，由于只考慮人類活動(dòng)的影響，因此我們以7月份為例，利用模糊綜合評(píng)判的方法來(lái)評(píng)估荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，建立數(shù)學(xué)模型。得到了在過(guò)牧區(qū)、輪牧區(qū)、開(kāi)墾區(qū)，人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化程度由大到小依次為：開(kāi)墾、過(guò)牧、輪牧。然后考慮所給數(shù)據(jù)的重復(fù)項(xiàng)不同，對(duì)所求生物總量求其平均值，從而得到：在在過(guò)牧區(qū)，由于過(guò)度放牧導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)失衡，生物總量減少，即說(shuō)明過(guò)牧使得荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度高；在輪牧區(qū)，生

4、態(tài)系統(tǒng)相對(duì)比較平衡，生物總量也比較平衡，即說(shuō)明輪牧對(duì)荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度影響不大；在適度開(kāi)墾區(qū)，由于人類的合理開(kāi)墾使得荒漠地區(qū)植物量增加，導(dǎo)致動(dòng)物量也相應(yīng)的增加，即說(shuō)明開(kāi)墾能夠促進(jìn)荒漠地區(qū)生物量的增加，有利于生態(tài)系統(tǒng)的平衡。對(duì)于問(wèn)題四，我們根據(jù)引入靈敏度模型，并結(jié)合采用幾何平均模型來(lái)綜合土地退化程度和靈敏度這兩個(gè)參數(shù)，然后可根據(jù)土地退化程度和靈敏度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)類推得出土地荒漠化發(fā)展程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。即：不（微弱）發(fā)展（00.2）、輕度發(fā)展（0.20.4）、中度發(fā)展（0.40.6）、強(qiáng)度發(fā)展（0.60.8）、不可逆發(fā)展（0.81.0）。對(duì)于是否可以通過(guò)減少人為干擾，或者采用補(bǔ)充人工植被的方法來(lái)促使

5、該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)正常，我們則通過(guò)表4分析得知土地荒漠化各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下的方案及原因。關(guān)鍵詞：線性回歸方程 主成分分析 模糊綜合評(píng)判 靈敏度二、問(wèn)題重述2.1 問(wèn)題背景環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今世界所普遍關(guān)注的重大問(wèn)題,隨著全球與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,使全球的生命支持系統(tǒng)受到了嚴(yán)重創(chuàng)傷,出現(xiàn)了全球變暖、生物多樣性消失、環(huán)境污染等全球性的環(huán)境問(wèn)題,并已經(jīng)嚴(yán)重影響到了全球人類社會(huì)的發(fā)展。干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型之一,也是目前全球開(kāi)發(fā)較晚的區(qū)域之一,因此,積極開(kāi)展和深化干旱區(qū)的生態(tài)學(xué)研究,對(duì)于該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的理論意義與實(shí)踐價(jià)值?；哪畢^(qū)是我國(guó)典型的溫帶荒漠和干旱脆弱生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)環(huán)境

6、條件十分嚴(yán)酷,動(dòng)物的可利用資源在數(shù)量和質(zhì)量上與濕潤(rùn)區(qū)、半干旱區(qū)存在差異,嚙齒動(dòng)物的分布具有明顯的區(qū)域性特征。嚙齒動(dòng)物群落是荒漠生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上必不可少的消費(fèi)者,對(duì)荒漠的利用與保護(hù)有至關(guān)重要作用。許多物種群體與人的干擾具有密切關(guān)系,干擾的一個(gè)突出作用是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)中各類資源的改變和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重組,導(dǎo)致異質(zhì)性環(huán)境的形成。有關(guān)不同干擾方式下,棲息地破碎化過(guò)程中研究群落的變化特征是當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)和群落生態(tài)學(xué)研究的前沿。2.2 問(wèn)題研究問(wèn)題一 根據(jù)附件一提供的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，分析荒漠區(qū)不同干擾下植物地上生物量、嚙齒動(dòng)物生物量的變化趨勢(shì),并揭示不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系。問(wèn)

7、題二 建立模型對(duì)于附件一中給出的地區(qū)，進(jìn)行嚙齒動(dòng)物群落穩(wěn)定性的研究,揭示干擾對(duì)于嚙齒動(dòng)物群落的影響機(jī)制，并且給當(dāng)?shù)卣畬?xiě)一封信，陳述觀點(diǎn)和主張。問(wèn)題三 結(jié)合附件一和附件二的數(shù)據(jù)，建立合理的數(shù)學(xué)模型，來(lái)評(píng)估由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度。問(wèn)題四 分析一個(gè)荒漠地區(qū)處于半退化、退化等不同階段時(shí)，是否可以通過(guò)減少人為干擾，或者采用補(bǔ)充人工植被的方法來(lái)促使該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)正常。如果可行，給出量化的實(shí)施方案；如果不可行，指出造成這種不可逆性的原因。三、模型假設(shè)1、 不考慮物種的自然死亡率；2、 研究的變量不受到除了放牧程度和季節(jié)外其他的干擾因素影響；3、 不考慮檢測(cè)區(qū)域的其他物種的相互關(guān)系；4

8、、 假設(shè)區(qū)域群落是封閉的、單一的群落；5、 假定7月份代表夏季，10月份代表秋季。6、 假定無(wú)物種入侵和不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境破壞。四、符號(hào)假定五、模型建立與求解5.1 建立數(shù)學(xué)模型，分析荒漠區(qū)不同干擾下植物地上生物量、嚙齒動(dòng)物生物量的變化趨勢(shì),并揭示不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系。 5.1.1.根據(jù)附件一shw1給出的原始數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出嚙齒動(dòng)物的數(shù)量Q=,其中L代表百夾捕獲率。不同干擾下，對(duì)于植物量的影響、嚙齒動(dòng)物的影響各有不同，為此，將重復(fù)項(xiàng)看做自變量，作為分別研究不同的干擾下的相同的變量；對(duì)于這個(gè)研究，可根據(jù)下面的思路來(lái)研究: 在研究動(dòng)物生物量的每個(gè)圖形中包含三趾跳鼠、子午

9、沙鼠、小毛足鼠、總共的動(dòng)物生物量；對(duì)于研究植物生物量的每個(gè)圖形中包含草本植物量、灌木植物量、植物總的生物量。不同月份,相同的人為干擾下(過(guò)牧或輪牧)的嚙齒動(dòng)物量不同人為干擾,相同月份(7月或10月)的嚙齒動(dòng)物量不同月份，相同人為干擾下(過(guò)牧或輪牧)的植物生物量不同人為干擾,相同月份(7月或10月)的植物生物量用matlab畫(huà)出相關(guān)的點(diǎn)并用曲線連接起來(lái)，觀察之間的變化趨勢(shì)。 動(dòng)物生物量與植物生物量之間的關(guān)系，可根據(jù)干擾的不同，來(lái)分別研究：不同的月份，相同的人為干擾下，研究植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量的變化趨勢(shì)。不同的人為干擾，相同的月份下，研究植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量的變化趨勢(shì)。圖形分析如下：首

10、先以季節(jié)為變化因素，分析過(guò)牧和輪牧下各種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)（程序見(jiàn)附錄 4）：圖（1）圖（1）為過(guò)牧下7月份（夏季）和10月份（秋季）的各種動(dòng)物量的變化趨勢(shì)。7月份時(shí)，三種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)都呈先上升，一定程度達(dá)到最大值，再下降的變化過(guò)程，其中小毛足鼠的數(shù)量變化相對(duì)較小，三趾跳鼠和子午沙鼠的數(shù)量變化近似相等。在同樣的過(guò)牧條件下，10月份的三種動(dòng)物量變化波動(dòng)相對(duì)較大，但總動(dòng)物量也大致呈先上升到最大值，再下降的變化過(guò)程，且極差都較7月份的大，其中，三趾跳鼠的數(shù)量變化呈近似上升趨勢(shì)，子午沙鼠和小毛足鼠的變化大致一樣。由此看來(lái)，10月份對(duì)三種動(dòng)物的動(dòng)物量的影響相對(duì)較大，其中對(duì)三趾跳鼠的影響尤為顯著

11、。圖（2） 圖（2）為輪牧下7月份（夏季）和10月份（秋季）的各種動(dòng)物量的變化趨勢(shì)（程序見(jiàn)附錄5）。7月份時(shí)，三種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)大致都呈先上升后下降的趨勢(shì)，總動(dòng)物量的變化趨勢(shì)則是出現(xiàn)了兩個(gè)峰值，其中三趾跳鼠和子午沙鼠的變化大致一樣。在同樣的輪牧條件下，10月份的三種動(dòng)物量變化波動(dòng)相對(duì)較大，三種動(dòng)物的動(dòng)物量及總動(dòng)物量的變化趨勢(shì)都出現(xiàn)多個(gè)峰值，但極差相對(duì)于7月份的較小，說(shuō)明其受外界干擾影響較為明顯。由此看來(lái)，10月份對(duì)三種動(dòng)物的動(dòng)物量的影響相對(duì)較大，使其呈現(xiàn)連續(xù)波動(dòng)的趨勢(shì)。 以人為干擾下形成的過(guò)牧和輪牧為變化因素，分析7月份和10月份時(shí)各種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)（程序見(jiàn)附錄5、6）：圖（3）

12、圖（3）為7月份（夏季）時(shí)過(guò)牧和輪牧下的各種動(dòng)物量的變化趨勢(shì)。過(guò)牧下，三種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)都呈先上升，一定程度達(dá)到最大值，再下降的變化過(guò)程，其形狀類似于正態(tài)分布，其中小毛足鼠的數(shù)量變化相對(duì)較小，三趾跳鼠和子午沙鼠的數(shù)量變化近似相等。輪牧下，三種動(dòng)物的動(dòng)物量變化趨勢(shì)大致都呈先上升后下降的趨勢(shì)，總動(dòng)物量的變化趨勢(shì)則是出現(xiàn)了兩個(gè)峰值，其中三趾跳鼠和子午沙鼠的變化大致一樣，三種動(dòng)物的動(dòng)物量的變化極值較大。由此看來(lái)，人為干擾下，輪牧對(duì)各種動(dòng)物的動(dòng)物量的影響較大，其中對(duì)三趾跳鼠和子午沙鼠的影響相差不多，對(duì)小毛足鼠的影響較為明顯。圖（4） 圖（4）為10月份（秋季）時(shí)過(guò)牧和輪牧下的各種動(dòng)物量的變化趨勢(shì)（

13、程序見(jiàn)附件7）。過(guò)牧下，三種動(dòng)物量變化波動(dòng)相對(duì)較大，但總動(dòng)物量也大致呈先上升到最大值，再下降的變化過(guò)程，極差較大，其中，三趾跳鼠的數(shù)量變化呈近似上升趨勢(shì)，子午沙鼠和小毛足鼠的變化大致一樣。輪牧下，三種動(dòng)物量變化波動(dòng)相對(duì)均勻，三種動(dòng)物的動(dòng)物量及總動(dòng)物量的變化趨勢(shì)都出現(xiàn)多個(gè)峰值，但極差相對(duì)于過(guò)牧的較小，其中，三趾跳鼠的數(shù)量變化呈近似下降趨勢(shì)。由此看來(lái)，10月份對(duì)三種動(dòng)物的動(dòng)物量的影響相對(duì)較大，且對(duì)三趾跳鼠的影響較為顯著。 以季節(jié)和人為干擾下形成的過(guò)牧和輪牧為變化因素，分別分析各種植物的生物量變化趨勢(shì)（程序見(jiàn)附錄8）： 圖（5） 圖（5）為過(guò)牧和輪牧在7月份（夏季）和10月份（秋季）時(shí)各種植物的生物

14、量的變化趨勢(shì)。首先，以人為干擾為變化因素，7月份時(shí)，過(guò)牧下的草本植物的生物量大體呈上升趨勢(shì)，而灌木的生物量呈下降趨勢(shì)，灌木的平均的生物量大于草本的平均生物量，導(dǎo)致總生物量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；輪牧下的草本植物和灌木的生物量變化趨勢(shì)和過(guò)牧下的近似一致，但草本的平均生物量要大于過(guò)牧下的平均生物量；由此可見(jiàn)，7月份時(shí)，過(guò)牧和輪牧對(duì)植物生物量的影響差別不大。10月份時(shí)，過(guò)牧下的草本生物量大致呈上升趨勢(shì)，灌木呈下降趨勢(shì)，草本的平均的生物量大于灌木的平均生物量，總生物量呈上升趨勢(shì)；輪牧下的草本植物和灌木的生物量變化趨勢(shì)和過(guò)牧下的近似一致，但草本的平均生物量要小于過(guò)牧?xí)r的平均生物量；由此可見(jiàn)10月份時(shí)，過(guò)牧和輪牧對(duì)

15、植物生物量的影響差別不大，只是對(duì)草本生物量產(chǎn)生了一定的影響。其次，以季節(jié)為變化因素，過(guò)牧下，7月份和10月份的草本植物的生物量大體呈上升趨勢(shì)，而灌木的生物量呈下降趨勢(shì)，但由于兩種植物的平均生物量的比較不同，導(dǎo)致總體生物量呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)。輪牧下，兩種植物的生物量變化趨勢(shì)同上，說(shuō)明季節(jié)對(duì)植物的影響不明顯。 5.1.2 通過(guò)分別分析過(guò)牧、輪牧、7月、10月下對(duì)各植物總生物量以及嚙齒動(dòng)物生物量，討論不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系；（1）荒漠區(qū)不同干擾下植物地上生物量的變化趨勢(shì)1、過(guò)牧和輪牧兩種情況下對(duì)草本植物生物量的影響 圖一根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪圖，

16、得到7月及10月過(guò)牧及輪牧情況下草本植物生物量的變化趨勢(shì)（如圖1）。從圖1中，可以看出雖然曲線變化幅度有一定差別，但7月及10月過(guò)牧及輪牧情況下草本植物生物量的變化趨勢(shì)基本相同。7月時(shí)，輪牧下草本植物生物量基本高于過(guò)牧?xí)r的生物量。10月時(shí)，輪牧下的草本植物生物量與過(guò)牧?xí)r的生物量有了明顯差距，差距也較7月有了明顯增加。2、 過(guò)牧和輪牧兩種情況下對(duì)灌木植物生物量的影響圖2根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪圖，得到7月及10月過(guò)牧及輪牧情況下灌木植物生物量的變化趨勢(shì)（如圖2）。在圖中，第5次數(shù)據(jù)之后基本7月過(guò)牧、輪牧以及10月過(guò)牧數(shù)據(jù)相差并不大，即灌木植物生物量相差并不大。但是10月輪

17、牧?xí)r，產(chǎn)生了明顯的差異以及大數(shù)據(jù)的波動(dòng)。3、 過(guò)牧和輪牧兩種情況下對(duì)植物生物量的影響的總結(jié)。 根據(jù)1、2中的趨勢(shì)圖及總結(jié)發(fā)現(xiàn)，過(guò)牧情況下，草本植物從7月和10月的數(shù)據(jù)中，生物量變化趨勢(shì)基本相同且數(shù)值不高，僅在第15-20次試驗(yàn)取值是有了大幅增加。而在輪牧情況下，草本植物從7月和10月的數(shù)據(jù)中，10月的生物量比7月的生物量有了大幅增長(zhǎng)。過(guò)牧情況下，灌木植物生物量從7月到10月有了明顯下降；而輪牧情況下，雖然7月過(guò)牧情況下的生物量要高于7月輪牧?xí)r的生物量，但是10月輪牧的生物量不僅明顯高于7月輪牧的生物量，而且比同期10月過(guò)牧情況下的生物量高很多，同時(shí)出現(xiàn)了多次生物量的大幅增長(zhǎng)。因此，我們認(rèn)為，輪

18、牧對(duì)于草本植物及灌木植物均有正向影響作用，即增加了草本植物與灌木植物的生長(zhǎng)量，且對(duì)灌木植物的正向影響更大。（2）荒漠區(qū)不同干擾下嚙齒動(dòng)物生物量的變化趨勢(shì)根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪圖，得到7月及10月過(guò)牧及輪牧情況下嚙齒動(dòng)物生物量生物量的變化趨勢(shì)（如圖3、4）。圖3 圖4（總比率=當(dāng)期所有嚙齒動(dòng)物生物量比率之和）由圖3可知，過(guò)牧情況下，10月嚙齒動(dòng)物生物量較7月有了明顯減少；同理，輪牧情況下，10月嚙齒動(dòng)物生物量較7月也有了明顯減少。同時(shí)，由圖4可知，7月過(guò)牧及輪牧情況下，嚙齒動(dòng)物總比率基本相同；10月過(guò)牧及輪牧情況下嚙齒動(dòng)物總比率基本相同。因此，我們認(rèn)為過(guò)牧及輪牧對(duì)嚙齒動(dòng)

19、物生物量沒(méi)有太大影響。（3）不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系 1）土地因素干擾 1、過(guò)牧情況根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪制散點(diǎn)圖，得到其線性趨勢(shì)線及其方程。（如圖5）圖57月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 7月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成正相關(guān)。10月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 10月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成負(fù)相關(guān)。2、 輪牧情況根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪制散點(diǎn)圖，得到其線性趨勢(shì)線及其方程。（如圖6）圖67月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 7月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成正相關(guān)。10月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 10月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成

20、正相關(guān)。2）時(shí)間因素干擾 1、7月根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪制散點(diǎn)圖，得到其線性趨勢(shì)線及其方程。（如圖7）圖77月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 7月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成正相關(guān)。7月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 7月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成正相關(guān)。2、10月根據(jù)附件一中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用excel表格進(jìn)行整理繪制散點(diǎn)圖，得到其線性趨勢(shì)線及其方程。（如圖8）圖810月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 10月過(guò)牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成負(fù)相關(guān)。10月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量關(guān)系： 10月輪牧?xí)r，動(dòng)植物生物量之間成正相關(guān)。 5.2.3. 用matlab畫(huà)出植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的散點(diǎn)圖

21、，觀察圖形的相關(guān)趨勢(shì)；根據(jù)圖形并不容易看出之間的相關(guān)趨勢(shì),所以將草本生物量、灌木生物量、植物的總的生物量、三趾跳鼠、子午沙鼠、小毛足鼠、動(dòng)物生物量之間做相關(guān)的相關(guān)系數(shù)分析。散點(diǎn)圖可以大致判斷相關(guān)的形式和方向，但是還不能準(zhǔn)確判斷圖中點(diǎn)的分布接近于什么分布；同時(shí)散點(diǎn)圖受坐標(biāo)軸刻度的影響，同樣的數(shù)據(jù)，坐標(biāo)軸刻度不同，視覺(jué)會(huì)產(chǎn)生不同的效果。而相關(guān)分析就是指對(duì)變量之間相關(guān)程度的測(cè)度和分析，其核心內(nèi)容就是計(jì)算相關(guān)系數(shù)。根據(jù)計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)大概的判定不同干擾下植物量與動(dòng)物量之間的相關(guān)關(guān)系，若是微弱的，則可放棄線性回歸，然后對(duì)于不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系，則可考慮不同干擾即季節(jié)、過(guò)牧、

22、輪牧的影響。用matlab畫(huà)出植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的散點(diǎn)圖(程序見(jiàn)附錄1 )根據(jù)圖形并不能看出植物生物量與動(dòng)物生物量之間的關(guān)系，求出其相關(guān)系數(shù)，如下表所示：表1 不同干擾下植物生物量與動(dòng)物生物量之間的相關(guān)系數(shù)r（用Data02單位化了的數(shù)據(jù)分析相關(guān)系數(shù),程序見(jiàn)附錄2）生物量7月份過(guò)牧植物7月份過(guò)牧動(dòng)物10月份過(guò)牧植物10月份過(guò)牧動(dòng)物7月份輪牧植物7月份輪牧動(dòng)物10月份輪牧植物10月份輪牧動(dòng)物7月份過(guò)牧植物1-0.080.39-0.210.37-0.04-0.040.177月份過(guò)牧動(dòng)物-0.081-0.270.29-0.070.710.070.4310月份過(guò)牧植物0.39-0.271-

23、0.110.5-0.320.2-0.1910月份過(guò)牧動(dòng)物-0.210.29-0.111-0.260.290.140.027月份輪牧植物0.37-0.070.5-0.261-0.020.210.167月份輪牧動(dòng)物-0.040.71-0.320.29-0.0210.150.2210月份輪牧植物-0.040.070.20.140.210.151-0.2410月份輪牧動(dòng)物0.170.43-0.190.020.160.22-0.241根據(jù)相關(guān)系數(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值越接近于0，表示線性相關(guān)程度越低。<0.3，微弱相關(guān)；0.3<0.5，低度相關(guān)；0.5<0.8，顯著相關(guān)；0.81

24、，高度相關(guān)。根據(jù)求出的不同干擾下植物量與動(dòng)物量的相關(guān)系數(shù)，紅色標(biāo)記的是不同干擾下同一數(shù)據(jù)中的植物量與動(dòng)物量的相關(guān)系數(shù)，可以明顯看出<0.3，可以初步得出它們之間是微弱相關(guān)的，所以判斷不同干擾下的植物量與動(dòng)物量之間的線性關(guān)系是微弱的，因此，我們采用非線性回歸方法，建立非線性回歸方程：針對(duì)不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系：采用多項(xiàng)式擬合，利用MATLAB建立M文件（程序見(jiàn)附錄9），求出待定系數(shù)的值，帶入模型中，有：即得到不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系。 5.2 建立模型對(duì)于附件一中給出的地區(qū)，進(jìn)行嚙齒動(dòng)物群落穩(wěn)定性的研究,揭示干擾對(duì)于嚙齒動(dòng)物群落的影響機(jī)

25、制，并且給當(dāng)?shù)卣畬?xiě)一封信，陳述觀點(diǎn)和主張5.2.1 先排除季節(jié)、人為因素的影響，探究群落的分布和草本、灌木的因素（高、蓋、密、植物量）的相關(guān)關(guān)系（程序見(jiàn)附錄10）。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì)變量進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化，可以消除量綱（單位）的影響和變量自身變異的影響，經(jīng)過(guò)這種標(biāo)準(zhǔn)化后，可以消除較大數(shù)值的數(shù)據(jù)對(duì)整體數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的影響。然后求相關(guān)的系數(shù)，分別得到如下結(jié)果：表2 7月份過(guò)牧下的相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)草本高草本蓋草本密灌木高灌木蓋灌木密三趾跳鼠-0.1-0.05-0.35-0.08-0.090.69子午沙鼠-0.19-0.09-0.29-0.0800.49小毛足鼠0.10.01-0.09-0.070.2

26、2-0.11從表2中可以看出，7月份過(guò)牧下，灌木密度與三趾跳鼠和子午沙鼠的相關(guān)系數(shù)分別為0.69、0.49，說(shuō)明灌木密度與這兩種嚙齒動(dòng)物的動(dòng)物量存在著顯著相關(guān)的聯(lián)系，間接對(duì)該區(qū)域群落穩(wěn)定性具有一定的影響。由此說(shuō)明，適當(dāng)提高灌木的密度，可以有效增加三趾跳鼠和子午沙鼠的動(dòng)物量，進(jìn)而提升該群落的穩(wěn)定性。表3 10月份過(guò)牧下的相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)草本高草本蓋草本密灌木高灌木蓋灌木密三趾跳鼠0.05-0.120.01-0.07-0.230.35子午沙鼠-0.23-0.340.23-0.22-0.110.55小毛足鼠-0.32-0.12-0.32-0.16-0.150.6由從表3中可以看出，10月份過(guò)牧下，灌

27、木密度與三趾跳鼠、子午沙鼠和小毛足鼠的相關(guān)系數(shù)分別為0.35、0.55、0.6，說(shuō)明灌木密度與三趾跳鼠的動(dòng)物量存在著低度相關(guān)的關(guān)系，與子午沙鼠和小毛足鼠的動(dòng)物量存在著顯著相關(guān)的關(guān)系。由此得知，灌木密度與三趾跳鼠的棲息環(huán)境有一定的影響，對(duì)子午沙鼠和小毛足鼠的影響更為顯著，控制灌木密度可有效控制三種嚙齒動(dòng)物的動(dòng)物量，對(duì)提高群落穩(wěn)定性有一定的幫助。表4 7月份輪牧下的相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)草本高草本蓋草本密灌木高灌木蓋灌木密三趾跳鼠0.380.110.08-0.12-0.380.15子午沙鼠-0.1-0.3-0.15-0.25-0.110.47小毛足鼠-0.02-0.16-0.11-0.13-0.14-0

28、.04從表4中可以看出，7月份輪牧下，灌木密度與子午沙鼠的相關(guān)系數(shù)為0.47，二者之間存在著顯著相關(guān)的關(guān)系；草本高度與三趾跳鼠的相關(guān)系數(shù)為0.38，相關(guān)性也較高。由此說(shuō)明，適當(dāng)控制灌木密度和草本高度可以有效控制子午沙鼠和三趾跳鼠的棲息環(huán)境，提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。表5 10月份輪牧下的相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)草本高草本蓋草本密灌木高灌木蓋灌木密三趾跳鼠-0.020.620.060.41-0.260.11子午沙鼠-0.220.20.320.06-0.220.44小毛足鼠-0.31-0.27-0.08-0.3-0.02-0.13 從表5中可以看出，10月份輪牧下，灌木密度與子午沙鼠的相關(guān)系數(shù)為0.44，二者之

29、間存在著顯著相關(guān)的關(guān)系；草本覆蓋面積與三趾跳鼠的相關(guān)系數(shù)為0.62，存在著顯著相關(guān)的關(guān)系。由此說(shuō)明，適當(dāng)控制灌木密度和草本覆蓋面積可以有效改善子午沙鼠和三趾跳鼠的棲息環(huán)境，提高群落穩(wěn)定性。5.2.2 對(duì)于群落的穩(wěn)定性的研究，本題中給了三種動(dòng)物即三趾跳鼠、子午沙鼠、小毛足鼠的數(shù)量，對(duì)于它們的群落的穩(wěn)定性，受草本和灌木的高、蓋、密的一定的影響，還有草本植物量、灌木植物量、季節(jié)、人為等的影響，在此題中，先排除季節(jié)、人為的影響，考慮群落的分布和草本、灌木的因素的相關(guān)關(guān)系；然后用主成分分析法，分析不同干擾對(duì)動(dòng)物整體群落穩(wěn)定性的影響機(jī)制。對(duì)于嚙齒動(dòng)物群落穩(wěn)定性的研究，采用主成分分析，建立模型設(shè)有四項(xiàng)指標(biāo)，

30、每個(gè)指標(biāo)有4個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，得到原始數(shù)據(jù)資料矩陣：，其中 ，表示植物量，n=22。用矩陣Y的4個(gè)向量作線性組合為：簡(jiǎn)寫(xiě)成：（）為了不使的方差為無(wú)窮大，對(duì)上述方程組的系數(shù)要求（），且系數(shù)由下列原則決定： （1）與（）不相關(guān)；(2 )是，, 的一切線性組合（系數(shù)滿足上述方程組）中方差最大的，是與不相關(guān)的，, 一切線性組合中方差最大的，是與,都不相關(guān)的，, 的一切線性組合中方差最大的。對(duì)于動(dòng)物群落的穩(wěn)定性分析，采用主成分分析法，分析不同干擾下，即月份（7、10月）和人為干擾（過(guò)牧、輪牧）對(duì)于嚙齒動(dòng)物的影響機(jī)制 (程序見(jiàn)附錄11) 。輸出的結(jié)果結(jié)果如下：主成分?jǐn)?shù): 3主成分載荷:zcfhz = 0.632

31、5 0.3343 0.5870 0.3789 -0.0810 0.7218 0.1138 -0.6779 0.1926 -0.6040 0.5111 -0.5804因此，動(dòng)物群落的穩(wěn)定性的第一、二、三主成分為：結(jié)果分析:(1)在第一主成分的表達(dá)式中，我們可以看出第一、三項(xiàng)的系數(shù)比較大，這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)于動(dòng)物群落的穩(wěn)定性的影響較大,它們分別是7月份過(guò)牧條件下的系數(shù)和7月份輪牧條件下的系數(shù),其中7月份過(guò)牧條件下的系數(shù)比較大,說(shuō)明過(guò)牧對(duì)嚙齒動(dòng)物的影響較大。 (2)在第二主成分的表達(dá)式中,只有第二項(xiàng)的系數(shù)較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他指標(biāo)的系數(shù)，因此可以單獨(dú)看做是10月份過(guò)牧條件的影響.(3)在第三主成分的表達(dá)式中,

32、只有第三項(xiàng)的系數(shù)較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他指標(biāo)的系數(shù),因此可以單獨(dú)可以看做是7月份輪牧條件的影響，說(shuō)明7月份輪牧的干擾在群落穩(wěn)定性影響中占據(jù)很大比例。綜上所述，對(duì)于(1)、（3）的比較與分析,可以得出過(guò)牧的干擾對(duì)于群落的穩(wěn)定性影響占很大的比例；對(duì)于(1)、(2)的比較與分析,可以得出10月份的月份干擾對(duì)于群落的穩(wěn)定性也占有一定的比例。根據(jù)分析結(jié)果，我們給地政府所寫(xiě)建議信如下：尊敬的領(lǐng)導(dǎo): 您好！由于我們地處所處西北干旱區(qū)，環(huán)境相對(duì)惡劣，有些地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱，特別是過(guò)牧和輪牧地區(qū)，生物多樣性比較低，僅有一些適應(yīng)能力比較強(qiáng)的動(dòng)植物作為群落的主力軍以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，其中嚙齒動(dòng)物的影響更是占首要地位

33、。為此，認(rèn)識(shí)和了解不同干擾對(duì)這些嚙齒動(dòng)物影響機(jī)制則變得尤為重要，這樣有關(guān)政府才能在此基礎(chǔ)上采取有效的措施鞏固生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。對(duì)于上述問(wèn)題，我們做了仔細(xì)的調(diào)研和分析，從而了解到在輪牧和過(guò)牧地區(qū)三趾跳鼠、子午沙鼠、小毛足鼠三種動(dòng)物以及草本植物和灌木在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，其中三趾跳鼠喜歡在沙蒿、檉柳、錦雞兒等灌木叢間活動(dòng)，子午沙鼠的典型生境為灌木和半灌木叢生的沙丘和沙地，以草本植物、旱生灌木、小灌木的莖葉和果實(shí)為主要食物，一些帶刺的灌叢，如狹葉錦雞兒、沙蘭刺頭等亦為其所采食，小毛足鼠主要以植物種子為食，是沙地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。因此，在眾多影響因素中，作為嚙齒動(dòng)物的棲息環(huán)境要素和食物

34、的草本植物和灌木對(duì)三種小動(dòng)物的影響比較明顯。對(duì)此，我們更為深入的了解到灌木密度、草本植物高度以及草本植物的覆蓋面積對(duì)嚙齒動(dòng)物的棲息環(huán)境產(chǎn)生影響較大，如果有關(guān)政府想要控制群落中嚙齒動(dòng)物的生物量，可以采取改變灌木叢的密度、草本植物的覆蓋面積或者種植不同高度的草本植物等措施，以便于間接調(diào)整這些動(dòng)物的棲息環(huán)境，提高群落的穩(wěn)定性。另外，我們還從人為干擾的過(guò)牧、輪牧和自然因素為變量，了解到人為干擾過(guò)牧對(duì)嚙齒動(dòng)物穩(wěn)定性的影響占主要地位、自然因素（秋季）干擾對(duì)于嚙齒動(dòng)物的穩(wěn)定性影響次之。這是因?yàn)?，由于過(guò)度的放牧使植?；謴?fù)較慢，過(guò)牧?xí)斐芍脖Ｆ茐纳踔粱哪喣潦歉鶕?jù)植被恢復(fù)情況而合理的在幾個(gè)草場(chǎng)中輪流放牧，

35、這樣既不會(huì)毀壞草場(chǎng)植被且又充分的利用了牧草資源。因此，政府可以通過(guò)對(duì)過(guò)牧地區(qū)實(shí)行鼓勵(lì)輪牧，獎(jiǎng)勵(lì)休牧等政策以提高過(guò)牧地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善生態(tài)環(huán)境。為了保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)多樣性和種群穩(wěn)定性，希望有關(guān)政府能夠在多方面做出改善，采取強(qiáng)有力的措施，減少人為干擾，特別是過(guò)度樵采、過(guò)度放牧和過(guò)度開(kāi)墾等，還可以在可恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)上人工種植植被，鞏固植保的保護(hù)力，加速生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。以上是我們的一些觀點(diǎn)和主張，希望政府可以采納！ 此致 敬禮 5.3 結(jié)合附件一和附件二的數(shù)據(jù)，建立合理的數(shù)學(xué)模型，來(lái)評(píng)估由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度對(duì)于人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，由于只考慮人

36、類活動(dòng)的影響，因此我們以7月份為例，利用模糊綜合評(píng)判的方法來(lái)評(píng)估荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，建立模型：1、建立因素集：人類活動(dòng)對(duì)荒漠地區(qū)生態(tài)退化的影響因素主要為：過(guò)牧、輪牧、開(kāi)墾，故因素集為：U=過(guò)牧，輪牧，開(kāi)墾2、建立權(quán)重集：權(quán)重是一個(gè)相對(duì)的概念，是針對(duì)某一指標(biāo)而言。某一指標(biāo)的權(quán)重是指該指標(biāo)在整體評(píng)價(jià)中的相對(duì)重要程度。一般說(shuō)來(lái)，各個(gè)因素的重要程度是不一樣的。因此，應(yīng)根據(jù)各因素的重要程度賦予相應(yīng)的權(quán)重，并要求：；我們采用變異系數(shù)法確定權(quán)重：基本思想：在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，指標(biāo)取值差異越大的指標(biāo)，也就是越難以實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)，這樣的指標(biāo)更能反映被評(píng)價(jià)單位的差距，其權(quán)重就越大。各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)公式如下： 式中

37、：是第項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)； 是第項(xiàng)指標(biāo)的均方差；是第項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù)。將歸一化得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：可得權(quán)重集A=0.1840,0.4172,0.3988； 3、建立備擇集：備擇集是評(píng)判者對(duì)評(píng)判對(duì)象可能作出的各種總的評(píng)判結(jié)果所組成的集合。常用表示，即：V=輕度退化，中度退化，強(qiáng)度退化；4、單因素模糊評(píng)判： 單獨(dú)從一個(gè)因素出發(fā)進(jìn)行評(píng)判，以確定評(píng)判對(duì)象對(duì)備擇集元素的隸屬程度，稱為單因素模糊評(píng)判。設(shè)評(píng)判對(duì)象按因素集中第i個(gè)因素進(jìn)行評(píng)判，對(duì)備擇集中第個(gè)元素的隸屬程度為，則按第i個(gè)因素評(píng)判的結(jié)果為： ，將各單因素評(píng)判結(jié)果為行組成矩陣 稱為單因素評(píng)判矩陣。5、 模糊綜合評(píng)判：模糊綜合評(píng)判就是綜合考慮所有因素的

38、影響，得出正確的評(píng)判結(jié)果。F綜合評(píng)判可表示為：；其中 ()稱為綜合評(píng)判指標(biāo)，簡(jiǎn)稱評(píng)判指標(biāo)。含義：綜合考慮所有因素的影響時(shí)，評(píng)判對(duì)象對(duì)備擇元的隸屬度。對(duì)于人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，利用MATLAB建立M文件（程序見(jiàn)附錄12），運(yùn)行結(jié)果如下：權(quán)重集為A = 0.1840 0.4172 0.3988單因素評(píng)判矩陣為 R = 0.3602 0.4078 0.2321 0.4108 0.5113 0.07790.3731 0.4755 0.1514F綜合評(píng)判可表示為B = 0.3814 0.4648 0.1538 權(quán)重集A表示人類活動(dòng)對(duì)荒漠區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的抑制程度。運(yùn)行結(jié)果表明：在過(guò)牧區(qū)、輪

39、牧區(qū)、開(kāi)墾區(qū)，人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化程度由大到小依次為：開(kāi)墾、過(guò)牧、輪牧。5.4 分析一個(gè)荒漠地區(qū)處于半退化、退化等不同階段時(shí)，是否可以通過(guò)減少人為干擾，或者采用補(bǔ)充人工植被的方法來(lái)促使該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)正常 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)退化程度進(jìn)行診斷是恢復(fù)與重建退化生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。借鑒與引入數(shù)量化方法有助于我們深人研究退化程度診斷，而在荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中更應(yīng)重視和加強(qiáng)該領(lǐng)域的研究。比如在進(jìn)行退耕還林、還草中出現(xiàn)的問(wèn)題：退耕后植被建設(shè)如何進(jìn)行？還林為主還是還草為主？還什么林比較好？還什么草比較好？還林、還草應(yīng)采用什么手段？等等。這些問(wèn)題的解答以及解答的好壞一定程度上要依賴于生態(tài)系統(tǒng)退化程度診斷的精

40、確程度。5.4.1靈敏度模型我們通過(guò)引入五級(jí)靈敏度劃分一個(gè)荒漠地區(qū)處于半退化、退化等不同階段。表2 靈敏度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不（微弱）靈敏輕度靈敏中度靈敏非常靈敏極端靈敏00.2020.4040.6060.8081.05.4.2 靈敏度的評(píng)價(jià)模型由于荒漠區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性, 我們把它分解為若干要素。首先分別對(duì)各要素求取靈敏度, 然后按照既定權(quán)重分配綜合起來(lái)，即得到區(qū)域單元靈敏度。在實(shí)際工作中, 應(yīng)該把擾動(dòng)因子具體化,以便專家給出準(zhǔn)確的靈敏度等級(jí)。目前, 人類擾動(dòng)因子系統(tǒng)主要包括有濫墾、濫牧、濫伐,合理灌溉以及工礦交通建設(shè)等。I. 荒漠區(qū)環(huán)境要素的靈敏度評(píng)價(jià)設(shè)荒漠區(qū)的某一環(huán)境要素可分解為m個(gè)子要素，

41、子要素的靈敏度等級(jí)為，權(quán)重為，則荒漠區(qū)環(huán)境要素i的靈敏度為： 其中，由下式求得： 其中，n為擾動(dòng)因子個(gè)數(shù)為某一子要素相對(duì)于某一擾動(dòng)因子的靈敏度（由專家給出）為擾動(dòng)因子的權(quán)重綜合和，可得出荒漠區(qū)的某一環(huán)境要素的靈敏度： II. 荒漠區(qū)單元的靈敏度評(píng)價(jià)得出荒漠區(qū)環(huán)境要素的靈敏度及權(quán)重之后，則荒漠區(qū)環(huán)境單元的靈敏度為： 綜合和可得評(píng)價(jià)荒漠區(qū)環(huán)境單元的靈敏度為：其中，t為荒漠區(qū)環(huán)境要素個(gè)數(shù)5.4.3 土地荒漠化發(fā)展程度的評(píng)價(jià)土地荒漠化發(fā)展程序是反映未荒漠化或已荒漠化土地發(fā)展趨勢(shì)的指標(biāo)。它應(yīng)包含土地退化程度和土地荒漠化潛在危險(xiǎn)程度兩個(gè)參數(shù), 并且兩者在其中的作用和地位是等同的, 而且具有相互促進(jìn)或相互抑

42、控關(guān)系。土地退化程度的現(xiàn)狀是土地荒漠化發(fā)展程度的基礎(chǔ), 而土地荒漠化潛在危險(xiǎn)程度是土地荒漠化發(fā)展程度的內(nèi)在條件。因而, 土地退化程度和土地荒漠化潛在危險(xiǎn)程度作為土地荒漠化發(fā)展程度的兩個(gè)特征屬性是有機(jī)統(tǒng)一、不可分割的。在組成上沒(méi)有重要性差異, 即應(yīng)是等權(quán)重的。我們采用幾何平均模型來(lái)綜合土地退化程度和靈敏度這兩個(gè)參數(shù)。即:其中，V：土地荒漠化發(fā)展程度指數(shù) S：靈敏度 BI：土地退化程度指數(shù)關(guān)于土地荒漠化發(fā)展程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),可根據(jù)土地退化程度和靈敏度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)類推得知。表3 給出了土地荒漠化發(fā)展程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。表3 土地荒漠化發(fā)展程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不（微弱）發(fā)展輕度發(fā)展中度發(fā)展強(qiáng)度發(fā)展不可逆發(fā)展00.20

43、.20.40.40.60.60.80.81.0這恰好與靈敏度的分級(jí)數(shù)量和區(qū)間相當(dāng)。所以，我們認(rèn)為，對(duì)于是否可以通過(guò)減少人為干擾，或者采用補(bǔ)充人工植被的方法來(lái)促使該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)正常，并給出實(shí)施，可以由以下表格所示內(nèi)容解答：表4 土地荒漠化各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下的方案及原因所屬靈敏度區(qū)間方案或原因00.2外界環(huán)境擾動(dòng)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)暫時(shí)性的微弱破壞, 其破壞能自動(dòng)而迅速地恢復(fù), 其再生、重建與替代可由人口方法容易完成。土壤生態(tài)系統(tǒng)對(duì)各種外界擾動(dòng)耐受能力非常強(qiáng)。020.4外界擾動(dòng)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)暫時(shí)性的破壞或輕微損壞, 其再生, 恢復(fù)與重建可以利用天然或人工方法實(shí)現(xiàn), 所需時(shí)間少于5 年。040.6外界

44、擾動(dòng)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)或要素的損害或破壞, 其替代或恢復(fù)是可能的, 但比較困難而且代價(jià)較大, 并需510 年左右時(shí)間。060.8外界擾動(dòng)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)或要素嚴(yán)重而長(zhǎng)期的損害或損失, 其替代、恢復(fù)和重建將非常困難和昂貴, 并需10 年以上時(shí)間。081.0外界擾動(dòng)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)或要素永遠(yuǎn)無(wú)法替代、無(wú)法恢復(fù)和無(wú)法重建的損失, 這種損失是永遠(yuǎn)的和不可逆的。六、模型檢驗(yàn)對(duì)于問(wèn)題一，植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間關(guān)系，我們用真實(shí)值減去預(yù)測(cè)值求其誤差(程序見(jiàn)附錄13)，運(yùn)行結(jié)果如下：s1 = 2.0442s2 = 2.1327s3 =3.1281s4 =3.4335 可以看出，其誤差較小，即可以認(rèn)為植物生

45、物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間關(guān)系滿足非線性回歸方程：對(duì)于問(wèn)題二，三的模型，我們不難看出：其結(jié)果與實(shí)際相符，即可以確定模型的正確性。七、模型評(píng)價(jià)及推廣 7.1 模型的評(píng)價(jià)在建立模型中，我們假設(shè)了區(qū)域群落是封閉的、單一的群落且不考慮檢測(cè)區(qū)域的其他物種的相互關(guān)系以及其他自然因素和人為因素的影響，這與現(xiàn)實(shí)存在著不少差距。在對(duì)第一問(wèn)的求解中，我們雖然用了典型分析方法，但可以看到整體的擬合度不高，也就說(shuō)不同干擾下植物生物量與嚙齒動(dòng)物生物量之間的變化關(guān)系不一定符合線性組合，模型需要改進(jìn)。在對(duì)第二問(wèn)的求解中，我們采用主成分分析法分析不同干擾下對(duì)于嚙齒動(dòng)物的影響機(jī)制中，對(duì)影響群落穩(wěn)定性的因素考慮不夠全面。在對(duì)第二問(wèn)

46、的求解中，我們以總生物量來(lái)權(quán)衡人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，考慮的因素不夠全面。 7.2模型的推廣本文以荒漠地區(qū)為例，研究人類活動(dòng)及自然因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，給出了人類與自然和諧相處的意見(jiàn)，方法科學(xué)簡(jiǎn)單，對(duì)于類似問(wèn)題有很好的參考作用。同時(shí)，對(duì)于問(wèn)題二的模型我們可以用于分析礦石的組成元素等其它一些領(lǐng)域。八、參考文獻(xiàn)1、趙靜，但琦,數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)（第3版）.高等教育出版社2、付和平，不同干擾和尺度下荒漠嚙齒動(dòng)物群落研究J.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006年3、武曉東，薛河儒，蘇吉安，內(nèi)蒙古半荒漠區(qū)嚙齒動(dòng)物群落分類及其多樣性研究J.生態(tài)學(xué)報(bào)，1999年05期4、王利清，不同干擾方式對(duì)荒漠植物

47、與嚙齒動(dòng)物群落的作用J.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006年5、武曉東，付和平，人為干擾下荒漠嚙齒動(dòng)物群落格局變動(dòng)趨勢(shì)與敏感性反應(yīng)J.生態(tài)學(xué)報(bào)，2006年03期6、李峰，區(qū)域荒漠化程度的評(píng)價(jià)模型J.林業(yè)資源管理，1996年03期 7、李鋒.區(qū)域荒漠化程度的評(píng)價(jià)模型J.林業(yè)資源管理.1996，3：61九、附錄附錄1 hmyj06.mclear,clc;X=xlsread('Data01.xls',1,'B2:H23');x=X(:,3);Y1=X(:,7);subplot(2,2,1)plot(x,Y1,'r*')title('7月份過(guò)牧下的植物

48、與動(dòng)物的關(guān)系圖');xlabel('植物量');ylabel('動(dòng)物量');legend('共捕獲')X=xlsread('Data01.xls',2,'B2:H23');x=X(:,3);Y1=X(:,7);subplot(2,2,2)plot(x,Y1,'r*')title('10月份過(guò)牧下的植物與動(dòng)物的關(guān)系圖');xlabel('植物量');ylabel('動(dòng)物量');legend('共捕獲')X=xlsread('

49、;Data01.xls',4,'B2:H23');x=X(:,3);Y1=X(:,7);subplot(2,2,3)plot(x,Y1,'r*')title('10月份游牧下的植物與動(dòng)物的關(guān)系圖');xlabel('植物量');ylabel('動(dòng)物量');legend('共捕獲')X=xlsread('Data01.xls',3,'B2:H23');x=X(:,3);Y1=X(:,7);subplot(2,2,4)plot(x,Y1,'r*')

50、title('7月份游牧下的植物與動(dòng)物的關(guān)系圖');xlabel('植物量');ylabel('動(dòng)物量');legend('共捕獲')附錄2 hmyj07.mclear,clc;%=%讀取單位化數(shù)據(jù)中的生物量和動(dòng)物量x1=xlsread('Data02.xls',1,'C2:C23');x2=xlsread('Data02.xls',1,'G2:G23');x3=xlsread('Data02.xls',2,'C2:C23');x4=x

51、lsread('Data02.xls',2,'G2:G23');x5=xlsread('Data02.xls',3,'C2:C23');x6=xlsread('Data02.xls',3,'G2:G23');x7=xlsread('Data02.xls',4,'C2:C23');x8=xlsread('Data02.xls',4,'G2:G23');X=x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8R=corrcoef(X)%相關(guān)系數(shù)R

52、=roundn(R,-2)%四舍五入，保留2位小數(shù)附錄3：對(duì)原始數(shù)據(jù)處理的程序如下shjcl01.mclear;clc;A=xlsread('shw1',1,'F7:Q28');%讀取原始數(shù)據(jù)表中的7月份的過(guò)牧下的數(shù)據(jù)B=A(:,1);xlswrite('Data01',B,1,'A2:A23')%將讀取的數(shù)據(jù)寫(xiě)在新的表Data01中y1=A(:,5);y2=A(:,9);xlswrite('Data01',y1,1,'B2:B23')xlswrite('Data01',y2,1,&

53、#39;C2:C23')C=y1+y2;xlswrite('Data01',C,1,'D2:D23');%將動(dòng)物百夾率轉(zhuǎn)化為動(dòng)物量,并將數(shù)據(jù)讀取到表Data01中D=A(:,10:12);K=D(:,:);L=100./K;xlswrite('Data01',L,1,'E2:G23');E=xlsread('Data01',1,'E2:G23');x1=E(:,1);x2=E(:,2);x3=E(:,3);x4=x1+x2+x3;xlswrite('Data01',x4,1,

54、'H2:H23');A=xlsread('shw1',1,'F30:Q51');B=A(:,1);xlswrite('Data01',B,2,'A2:A23')y1=A(:,5);y2=A(:,9);xlswrite('Data01',y1,2,'B2:B23')xlswrite('Data01',y2,2,'C2:C23')C=y1+y2;xlswrite('Data01',C,2,'D2:D23');D=A(:,10

55、:12);K=D(:,:);L=100./K;xlswrite('Data01',L,2,'E2:G23');E=xlsread('Data01',2,'E2:G23');x1=E(:,1);x2=E(:,2);x3=E(:,3);x4=x1+x2+x3;xlswrite('Data01',x4,2,'H2:H23');A=xlsread('shw1',1,'F55:Q76');B=A(:,1);xlswrite('Data01',B,3,'A

56、2:A23')y1=A(:,5);y2=A(:,9);xlswrite('Data01',y1,3,'B2:B23')xlswrite('Data01',y2,3,'C2:C23')C=y1+y2;xlswrite('Data01',C,3,'D2:D23');D=A(:,10:12);K=D(:,:);L=100./K;xlswrite('Data01',L,3,'E2:G23');E=xlsread('Data01',3,'E2:G

57、23');x1=E(:,1);x2=E(:,2);x3=E(:,3);x4=x1+x2+x3;xlswrite('Data01',x4,3,'H2:H23');A=xlsread('shw1',4,'F78:Q99');B=A(:,1);xlswrite('Data01',B,4,'A2:A23')y1=A(:,5);y2=A(:,9);xlswrite('Data01',y1,4,'B2:B23')xlswrite('Data01',y2,4,'C2:C23')C=y2+y3;xlswrite(&