基于数据挖掘方法的草原放牧策略研究

草原在生态系统中发挥着不可或缺的作用，合理的放牧策略对保护草原生态环境有积极的作用。本文以典型的温带草原—内蒙古锡林郭勒草原为研究对象，寻求该地区相对较优的放牧策略。首先，分析放牧强度与土壤物理性质和植被生物量的联系，以逻辑回归模型进行拟合，通过混淆矩阵和回归结果证明了模型的合理性。并采用层次分析法建立指标体系分析草原的放牧强度和放牧方式的关系。然后，采取主成分分析法对影响土壤沙漠化的因素进行分析，得到不同放牧强度对应的土壤沙漠化程度指数；接着分析影响土壤板结化的因素，得到不同放牧强度对应的土壤板结化程度指数；最后，得到最佳的放牧策略为中度放牧强度——选择划区轮牧的方式，使荒漠化板结化程度最低。本文的研究方法能为其他草原地区的放牧策略的制定提供参考。

草原是世界上分布最广的重要的陆地植被类型之一，我国的草原资源也特别丰富。草原具有重要的生态功能，如维护生物多样性、涵养水土、净化空气、调节水土流失等。本文以温带草原中具有代表性和典型性的草原——内蒙古锡林郭勒草原为研究对象，该草原是国家重要的畜牧业生产基地，同时也是重要的绿色生态屏障。

合理的放牧可以改善草原土壤质量、提高草原生物的多样性。过度放牧会加速土壤沙漠化板结化， 致使自然的生态系统平衡性遭到破坏。

关于草原放牧通常要考虑放牧方式和放牧强度(单位面积牲畜密度) 2 个因素。放牧方式可分为：全年连续放牧、禁牧、选择划区轮牧、轻度放牧、生长季休牧[1]。放牧强度可分为四种：对照(NG)、轻度放牧强度(LGI)、中度放牧强度(MGI)和重度放牧强度(HGI) [2]。土壤化学和物理性质是影响土壤肥力重要因素，化学性质包括：有机碳SOC、无机碳SIC、全碳STC、全N、土壤C/N 比等；物理性质包括：土壤湿度、土壤容重等。放牧强度影响着土壤含水量、碳氮含量等，对草原生态系统具有很大影响[3] [4] [5] [6] [7]。所以在不破坏草原生态平衡前提下，尽可能的提高放牧强度，增加放牧数量，可以带来良好的经济和生态效益。

针对当前草原生态系统存在的问题，本文对放牧策略的问题进行了优化研究，目的是为了给草原牧区的放牧策略的研究提供一定的帮助。本文采用逻辑回归法和层次分析法建立了不同放牧策略(放牧方式和放牧强度)对锡林郭勒草原土壤物理性质和植被生物量影响的数学模型。并且建立了土壤沙漠化模型和土壤板结化的模型，确定了不同放牧强度下的沙漠化程度指数值和板结化指数，找到了最优的放牧策略使得沙漠化程度指数与板结化程度最小。

2. 不同放牧策略对草原土壤物理性质和植被生物量影响的模型 2.1. 研究方法的确定 已知放牧强度与草原土壤物理性质和植被生物量其对应关系数据，但数据量少，如果去训练传统的BP 神经网络存在迭代次数低导致误差大网络模型欠拟合的问题，而采用结构简单，可解释性强的逻辑回