论文部分内容阅读
自然植被演变过程与分布规律对生态恢复重建具有重要的科学意义，可为生态恢复重建目标的设定、物种的选择、恢复过程预测、生态恢复潜力评价等方面提供重要依据。因此，国内外不少学者提出通过研究自然植被系统演变结果与分布规律，建立植被-环境关系模型，来模拟和预测自然植被的空间分布格局，以满足自然保护、生态恢复决策规划等方面的需求。
黄土高原地区自然植被破坏严重，植被恢复与重建是生态建设的重要内容。由于条件的限制，在人工植被的物种选择、群落组成与植被结构，以及生态自我修复的预测和评价方面，很难找到现存的、可类比的自然植被。因此，本文以黄土丘陵区延河流域为研究区，通过研究该区残存自然植被与环境的关系，建立相应的物种分布模型，模拟和预测该区植被自然恢复的前景，为该区植被自然恢复潜力评估、生态恢复决策、规划等提供依据，并希望为更大区域的植被分布预测研究，在理论与方法等方面进行探索。经过野外调查和室内分析，取得的主要结果如下：
1.植被自然恢复立地环境分析与模拟：
以DEM为基础，以ARCGIS和ANUSPLIN等软件为技术支持，对延河流域地形、地貌、气候等环境要素的空间变化进行分析，提取了坡向、坡度、地形部位3个地形因子；分析和模拟了降雨、温度及其季节变化、蒸发等9个气候变量因子，建立了植被自然恢复立地环境数据库，为模拟和预测植被自然恢复前景奠定了基础。
2.延河流域植被调查与分析
采用环境梯度划分，将延河流域划分为17个环境梯度单元。然后采用分层采样与随机采样相结合的方法，对延河流域自然植被进行调查分析，结果表明，该流域物种较为丰富，调查得到200个物种，分属56科、140属：同时以群落物种组成为基础，以物种在群落中的重要值为依据，采用非加权对组算术平均值聚类方法进行聚类分析，将调查得到的植物群落划分为长芒草、铁杆蒿、白羊草、百里香、大针茅5个群系总计23个草被群落，以及11个灌丛群落和3个乔木群落；通过物种地理分布图和环境响应图，对植被数据进行了核查和检验，同时以物种的环境响应图谱为基础，分析了主要物种分布的环境梯度空间。
3.主要物种分布预测模型研究
针对植被分布的空间自相关性问题，本文以植被-环境静态平衡理论为依据，采用非线性建模途径，为延河流域24物种建立了广义相加模型。模型验证表明，所建立的模型符合统计要求。但由于GAM模型是基于数据的模型，预测变量数据的准确性对于模型的预测能力具有重要的制约作用。如本文中气象数据平面的生成，虽然采用了精度较高的样条函数插值法，但限于DEM的精度，仍有一定的信息损失。同时，物种样方数据多少也是影响模型建立的重要因素。
4.延河流域植被自然恢复前景模拟与预测
以物种分布模型为基础，通过统计工具S-PLUS与地理信息系统ARCVIEW的结合，通过对各预测变量的模型运算，预测了24个物种的空间分布；以物种分布预测为基础，以群落组成中主要物种的地位为依据，预测了37个植物群落的空间分布。结果表明，群落的空间分布范围主要是由分布较窄的物种决定的，而分布概率大小主要由优势物种决定；根据植被演替规律和单个群落类型的分布概率，采取逐步提取的方法，对延河流域植被自然恢复的前景，进行了模拟和预测。生成的模拟图显示了该流域15个主要的植物群落：前景模拟图是在考虑植被地带性分布的基础上，以不同植物群落的分布概率来确定的，因此模拟图中未显示的植物群落，未必就是在该区域没有分布的，而是相对其它群落而言，其分布的可能性相对较小而已。