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空间异质性在生态学理论中占有重要的位置,它普遍存在于生态系统中并影响着许多重要的生态系统功能。运用地统计学的方法(半方差分析和空间局部插值),研究了内蒙古羊草草原优势种(羊草Leymus chinensis、大针茅Stipagrandis)的碳、氮、碳氮比以及土壤(0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm)的碳、氮、磷、氮磷比的空间异质性,及克氏针茅草原生物量和叶面积指数的时空异质性。
羊草草原的研究结果表明,草原生态系统中植物养分和土壤养分都存在空间相关性,在此基础上绘制了各研究性状的空间等值分布图。土壤的碳、氮、磷含量均随着土层加深而降低。各土层的碳、氮、磷元素在间隔距离小于60m时,空间自相关系数大于0。羊草和大针茅碳、氮元素的Morans I系数在间隔系数小于80m时大于0,且明显低于土壤变量的自相关系数。植物和土壤的碳、氮、磷的块金值和基台值之比为0.137～0.499,分为强相关和中度相关。植物养分元素的变程高于土壤,空间连续性较大。同层土壤不同变量之间变程以及不同土层同一变量之间的变程差别较大,变化范围为14.4m～410.6m;半变异函数的最优模型为球状模型和指数模型,拟合效果较佳,大部分模型的R2大于0.9;Kriging等值分布图表明养分元素呈斑块或条带状分布,一些相关变量具有相似的空间分布特征。
克氏针茅草原的研究结果表明,草原生物量和叶面积指数都存在空间相关性,从七月初至八月末这一生长季期间,生物量逐渐递增至八月底达到最大,叶面积指数则先增大后减小。草原在三个不同的生长时期,块金值和基台值变化显著,逐渐降低,从中度自相关变为强相关;变程逐渐变小,空间连续性变差;分形维数也逐渐减小,空间异质性增强。生物量和叶面积指数的空间格局逐渐由条带状分布变为斑块状分布。
研究结果对优化取样策略、资源管理、理解生态系统结构、功能等都有重要的意义。关于其他陆地生态系统是否存在这种空间相关性仍需要进一步的研究。