典型草原植被盖度与栗钙土层厚度空间异质性的相关性研究.docx

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典型草原植被盖度与栗钙土层厚度空间异质性的相关性研究

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李岩+尚士友+柳智鑫

摘要：采用地学统计方法，以西乌珠穆沁典型草原3类不同地貌的3个试验区内栗钙土层厚度和植被盖度为研究对象，探讨了其空间结构和异质性，讨论了植被盖度与栗钙土层厚度在空间分布上的相关关系，定量揭示了两者空间变异和协同演变的规律。通过空间分布图的对比，可以方便快捷地找到有沙化趋势的区域，对这些区域加以重点保护，将有利于延缓草地的沙漠化，更为通过高光谱影像解译代表性植被的光谱数据、实现对栗钙土层厚度的监测提供了科学依据和基础数据。

关键词：典型草原；植被盖度；栗钙土层厚度；空间异质性；相关性

：S181文献标志码：A

：1002-1302（2016）11-0411-08

栗钙土层是典型草原土壤的主要组成结构，栗钙土层是在自然因素和人为因素的共同作用下，经过漫长的历史过程协同演化而来的，具有栗色腐殖层和明显钙积层的地带性土壤，其厚度在10～40cm之间。植被盖度指示着景观环境因子的适宜程度，是自然环境变化和人类活动所引起的景观过程的综合结果，因而植被盖度不仅是群落结构的一个重要参数，也是土地退化特征的一个直接主导性表征[1]，更是指示生态系统变化的重要指标。

土壤厚度和植被盖度都存在一定的空间异质性，即不同的空间位置上土壤厚度和植被的盖度存在一定的差异。尽管土壤的各类特征与植物的格局不一定是完全对应的，但它们都呈现出明显的异质性，土壤与植被的空间异质性既作为一种原因也作为一种结果在植物群落中广泛存在着[2-5]。

空间插值法是获取自然地理要素空间信息的主要方法之一[6-7]。幅员辽阔的典型草原上，植被盖度和栗钙土层厚度数据的缺乏和不均匀，使得利用空间插值法来模拟植被盖度和栗钙土层厚度的空间分布成为一种必然。

本研究采用地学统计方法，以典型草原3类不同地貌的3个试验区内栗钙土层厚度和植被盖度为研究对象，探讨了其空间结构和异质性，讨论了植被盖度与栗钙土层厚度在空间分布上的相关关系，定量揭示了两者空间变异和协同演变的规律。通过空间分布图的对比，可以方便快捷地找到有沙化趋势的区域，对这些区域加以重点保护，将有利于延缓草地的沙漠化。

1试验设计与数据预处理

选择内蒙古锡林郭勒盟巴彦高勒镇南部典型草原的坡地、低山丘陵、波状高平原3类地貌的试验样地为研究对象，以退化较为严重的区域为中心，沿梯度方向十字交叉布点，间隔距离为50m，每个方向踏查距离为2500m，即每个方向设试验样方50个，每个样地参与数据分析的样方数为100个。

利用SPSS软件进行植被盖度和栗钙土土层层厚度的描述性统计分析。3个样地数据均通过显著水平α=0.05的K-S检验，数据满足正态分布。使用GS+7.0软件，进行半方差函数拟合及地学统计分析[8-13]，利用ArcGIS10.2地学统计分析模块进行植被盖度和栗钙土层厚度的变异函数建模和空间插值。

2植被盖度及栗钙土层厚度的空间异质性研究

2.1植被盖度的空间异质性研究

2.1.13类地貌试验样地植被盖度的描述性统计分析3个试验样地的描述性统计特征如表1所示。

从表1中看出3個试验样地植被盖度平均值相差不多，坡地地貌样地的植被盖度的平均值高，是40.77%，波状高平原地貌样地植被盖度的平均值居中，低山丘陵地貌样地的植被盖度最低，是32.99%。采样时发现，虽然3个试验样地的地貌不同，但在3个样地内取样时，均是以退化较为严重的区域为采样中心点，这些区域大多是已经沙化的风蚀洼地，栗钙土层厚度已经消失，取而代之的是已经沙化的沙土。3个样地内研究空间异质性的调查区域的植被种类都在36种左右，且植被类型均以小型草本、蒿类、葱属、委陵菜属为主，有很多一年生草本植物，且零星出现沙生灌木，如小叶锦鸡儿。这说明严重退化区域的植被类型正在发生着转变，以羊草、大针茅等为建群种的植被群落很多已被冷蒿群落取代，典型草原正慢慢向以一年生植物和灌木为主的荒漠化草原演变。变异系数（CV）表示随机变量的离散程度，查阅相关研究资料，认为CV≤10%为弱变异性，10%cv0.05，样本均符合正态分布。

2.1.23类地貌试验样地植被盖度的空间异质性分析将3类地貌试验样地的植被盖度数据进行空间结构分析后得出，坡地地貌样地和低山丘陵地貌样地植被盖度变异函数曲线的变化均符合球状模型，波状高平原地貌样地可以采用高斯模型进行拟合，如表2所示。

3类地貌样地的决定系数分别是0.66、0.71、0.60，拟合程度较好，表明该理论变异函数模型均能很好地反映植被盖度的空间结构特性。3类地貌试验样地半方差值理论拟合模型如图1所示。3个试验样地植被盖度的拟合模型决定系数在0.60～0.71之间，变异函数曲线变化不平稳，这表明影响这3个样地植被盖度的各种生态过程在整个