多维地形因子作用下的西南山地丘陵过渡带景观格局研究:以涪江流域中上游为例

山地丘陵过渡带地形独特,地形因子分析不仅可以对复杂地理单元的景观格局做出合理解释,而且能进一步了解景观格局分布规律,为优化空间配置奠定基础。以2017年Google Earth影像、DEM和全球30 m地表覆盖数据为数据源,运用GIS技术、分布指数、景观格局指数和移动窗口法等方法,分析了涪江流域中上游地区景观类型随高程、坡度、起伏度和坡向的空间分布特征,利用Pearson相关性分析探究不同地形因子对景观格局变化的影响程度。结果表明:(1)随着高程、坡度和起伏度的增加,景观类型由人为主导的耕地、建设用地过渡为以自然为主导的林地、草地;从阳坡到阴坡,建设用地分布由优势到劣势下降最为明显。(2)流域景观类型最为丰富的地貌为冲积平原,主要分布于海拔500～650 m、坡度0～5°和起伏度10～30 m的区域;高海拔、坡度和起伏度地区的景观格局单一化趋势明显,破碎化程度较轻。(3)山地区的多样化景观主要分布在涪江沿岸,丘陵区涪江沿岸景观呈现单一化趋势,冲积平原区景观由外向内呈现出相对单一化—多样化—相对单一化的趋势,城乡结合部景观最为丰富。(4)不同地形因子对景观格局的影响程度为高程坡度起伏度坡向,高程、坡度、起伏度与景观格局有较强的相关性,而坡向则表现为弱相关性。     

榆林地区植被时空分异特征及其影响因素研究

植被作为反映陆地生态系统和气候的重要指标,对研究全球或区域生态环境变化具有重要作用.以地处黄土高原生态脆弱区的榆林市为研究区,基于地理探测器模型,选取坡向、坡度、气温、降水和土壤类型5类自然因子,土地利用类型、人口密度和GDP 3类人文因子,分析榆林地区植被空间分异特征及其驱动力,并揭示了促进植被生长影响因子的最适宜特...     

丘陵山区土壤阳离子交换量（CEC）的空间分布预测

运用GIS的空间分析技术和DEM.在区域范围内可以表征基于地形因子的土壤-景观模型.本研究根据江西省兴国县151个样点数据,分析CEC和地形因子的相关关系,建立回归模型,进行预测.结果表明,表层土壤中CEC含量平均值为8.7 cmol/kg.空间分布上,CEC含量在5～8 cmol/kg、8～12 cmol/kg和12～15 cmol/kg的而积分别为l 270 km2、l500 km2和281 km2.CEC含量大于12 cmol/kg,主要分布在干枚岩和红砂岩发育的土壤中,分布面积分别为242 km2和56km2.地形变量巾坡向埘CEC含量影响最大,CEC含量和有机质、粘粒、海拔、母岩、坡向存在着正相关关系,坡度和CEC含量的相关关系不明显.利用回归分析模型和DEM(30 ITIX 30 m),预测CEC的卒问分布,R2为0.575.     

基于MODIS数据的阿拉善盟植被指数变化的地形分异性

阿拉善盟为中国生态环境重度危急区与北方地区的天然保护屏障,及时、科学、准确地评价其植被指数的地形分异特性,对其植被建植与生态恢复具有重要的参考价值和现实意义。以美国航空航天局的陆地专题产品MOD13Q1-NDVI为时间序列数据集,利用ENVI中波段计算功能提取2000-2016年植被生长季(7-9月)覆盖阿拉善盟的植被指数信息,同时结合栅格化数字高程模型,利用Arc GIS空间统计功能中的表面分析工具提取栅格尺度上的坡度、坡向及地形起伏度等地形因子,并通过区域统计获取各地形因子级别区内植被指数的空间分布特征。结果表明:(1)采用均值变点分析法确定的阿拉善盟地形起伏度的最佳统计单元为0.26km~2;(2)阿拉善盟以中山区为主,所占比例高达79.05%;坡度以第Ⅰ(0-2°)与Ⅱ(2°-5°)级别区为主,所占面积比例高达90.62%,在空间分布上呈分散状态;坡向分布较为均匀;地形起伏度级别区以平原和台地为主,所占比例高达87.83%。该区地形具有西南高、东北低,平坦、起伏小的分布特征;(3)以植被指数低值区(0.1)和中低值区为主(0.1-0.2),且呈现西北和东南区域两级分化的空间分布特征。总体而言,在地形因子作用下,阿拉善盟植被指数均值分布具有明显的地形分异性,且植被指数高值区主要集中分布在高程为1 000-1 600 m的中山区与坡度15°的西坡。     

山西太岳山森林群落分布及其与环境因子的关系

研究太岳山群落分布及其与环境因子之间的关系,旨在为深入研究太岳山群落资源、生境和群落学特征奠定基础,亦为太岳山资源开发利用提供理论依据和实践参考。以山西太岳山森林群落为研究对象,从海拔1 600~2 200 m,海拔每上升100 m设置1个样地,每个样地由8个10 m×10 m的样方组成,并分别在每一个样方内取2个5 m×5 m的灌木样方和4个1m×1 m草本样方,共7个样地,50个样方。根据7个样地50个样方的调查数据,采用多元回归树(MRT)对群落进行分类;采用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)进行排序分析,旨在研究太岳山森林群落的植被分布格局。结果如下,(1)MRT分类将植被划分为6个群落类型。(2)太岳山森林群落样方与环境因子的CCA排序结果显示,12个环境因子对物种分布的解释量为40.78%,Monte Carlo置换检验结果显示,制约森林群落类型分布格局的主要环境因子是海拔、坡度、坡向和土壤p H值。(3)利用偏典范对应分析(PCCA)定量分离地形、土壤及其交互作用对植被格局总体变异的影响,分析表明,土壤因子和地形因子解释了物种格局变化的40.78%,其中地形因子占13.61%,土壤因子占19.53%,地形因子与土壤因子交互作用解释的部分为7.64%。地形因子和p H值对太岳山森林群落的分布影响最大,是决定植物群落空间分布的主导因子。     

浙闽山地丘陵区地形因子对土地利用格局的影响分析:以福建省永泰县为例

地形因子不仅控制土地利用分布格局,而且对区域生态建设及土地可持续利用具有重要影响。选取高程、坡度和地形起伏度3个地形因子,以福建省永泰县为例探究了浙闽山地丘陵区不同地形因子对土地利用格局的影响,结果表明:(1)居住地、工矿交通用地、耕地、园地、水域在高程小于500 m、坡度小于25°的区域呈优势分布,地类间竞争激烈,应合理布局5种地类关系;林地和草地主要分布在高程大于750 m、坡度大于35°的生态脆弱区,应重点考虑生态保育。(2)低山丘陵和河谷平原地带受人类生产生活影响,斑块类型复杂,异质性较高;山地丘陵和边缘山区地带由于自然生态系统占据优势位,斑块形状规则,连通性较强;Pearson相关性分析表明,地形因子与景观格局指数之间存在显著相关性。(3)山地丘陵对土地利用格局具有重要空间限制性,在对其进行开发利用时,需要根据各地类在不同地形条件下的分布规律进行合理安排与协调,才能实现土地资源的可持续利用。     

地形因子对暖温带森林群落物种丰富度-地上生物量关系的影响

地形因子是森林群落物种丰富度与生产力的重要影响因素,可以修正物种丰富度-生产力两者之间的关系。为了厘清地形因子对物种丰富度-生产力关系的修正效应,以东灵山暖温带天然次生林为研究对象,基于20 hm2样地DEM地图,提取海拔、坡度、坡向、凹凸度等地形因子,用GLM模型探讨了地形因子对群落丰富度与地上生物量的影响。结果表明,群落地上生物量与物种丰富度分别受不同地形因子的影响,群落地上生物量受Ea、El2、El3、Co34个因子的显著影响（P〈0.05）,而物种丰富度则受Sl、El、El2、El34个因子的显著作用（P〈0.05）,两者受海拔相关因子的影响最大,分别解释了两者3.99%和11.09%的变异。地形因子修正了物种丰富度-地上生物量之间的单峰曲线关系,使其朝着单调与直线化趋势变化。以后在探讨森林群落物种丰富度-生产力关系时,地形因子的修正作用应该受到重视。     

藏东地区植物群落分布格局与环境因子的关系

认识山地植物群落分布及其与环境因子的关系,掌握物种多样性随环境因子的变化规律,能够为山地生物多样性保护和生态恢复提供科学依据.以藏东昌都地区植物群落为研究对象,在野外调查的基础上,通过层次聚类分析和冗余分析（RDA）对植物群落进行分类,分析群落分布与环境因子的关系,并通过线性回归分析物种多样性与环境因子的关系.结果显示,层次聚类将105个植物调查样方划分为7个群丛;RDA排序结果较好反映了藏东植物群落分布与环境因子之间的关系,决定区域植物群落分布的主要环境因子为海拔、坡向、坡度、土壤pH值和土壤速效磷含量（P <0.001）;海拔、坡向和坡度对群落物种多样性有显著影响（P <0.01）,而土壤pH值、土壤速效磷含量与植物群落物种多样性无显著相关关系（P> 0.05）.本研究表明藏东地区植物群落分布格局主要受地形和土壤因子的驱动,而影响物种多样性的关键因子是地形因子;上述研究成果有助于提高对区域生物多样性分布规律及驱动机制的认识,对藏东地区不同环境条件下生物多样性保护和受损植被的生态修复具有重要意义.（图4表1参55）     

康禾自然保护区森林苔藓植物丰富度对地形因子的响应

为揭示森林苔藓植物分布和丰富度对地形因子的响应,在广东东部康禾保护区内设置6 hm~2样地调查苔藓植物及坡向、坡度和凹凸度等地形因子,分析地形因子与苔藓植物丰富度的关联及不同地形梯度下苔藓植物群落组成和物种丰富度的差异。样地内共记录到苔藓植物25科36属47种(含3变种),其中苔类15种,藓类32种。多响应置换过程分析表明,不同的坡度和坡向分组中苔藓植物群落组成不存在显著差异,而在不同凹凸度间的群落物种组成则存在显著差异。Kruskal-Wallis非参数的方差检验及相关性分析则表明,坡向和坡度对苔藓植物丰富度的影响不存在显著的梯度效应,而凹凸度不仅与苔藓植物丰富度表现出显著的线性相关,而且还存在显著的强梯度效应,表现为随凹凸度的增大苔藓植物丰富度呈显著下降的趋势。苔类和藓类对地形因子的响应各不相同。与坡向相关的潜在直射光入射辐射(PDIR)对苔类植物丰富度的影响强于对藓类植物丰富度;而凹凸度对苔类和藓类植物的分布和丰富度变化均有显著的影响,且呈现很强的梯度效应。这些结果反映出苔类植物丰富度对与坡向相关的热量变化较为敏感,而无论是苔类还是藓类植物均对与水分条件相关的凹凸度变化敏感。本项研究揭示了森林苔藓植物分布和丰富度对地形因子的响应,可为区域生物多样性保护和苔藓植物相关的生态学研究提供重要的参考。     

冀北山区森林群落草本多样性及其与地形关系研究

通过野外调查取样,应用Menhinick丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数研究了冀北山区12种典型森林群落内的草本植物多样性规律,并采用典范对应分析（CCA）方法研究其分布与地形的关系。结果表明：不同的群落类型草本植物的组成和多样性指数不同,山杨（Populus davidiana）纯林的种数最多为34种,黑桦（Betula dahurica Pall）纯林的种数最少为19种,其Simpson指数、Shannon-Wiener指数最高,分别为0.927 3和2.879 6;在1 200～1 700 m之间,随海拔升高物种多样性指数、均匀度指数和丰富度指数呈正相关性,但没有线性上升的趋势关系;选取的地形因子对样点草本的影响程度大小为：坡向〉海拔〉坡度〉坡位〉坡形,坡向是样点草本植物空间差异的最主要地形制约因子,环境解释率为98.7%,证明排序可信。     

宝天曼木本植物群落数量排序与环境解释

研究选取14个分别代表植被群落、地形因子、土壤因子的指标,利用宝天曼自然保护区32块样地资料,研究了物种分布与环境之间关系。采用DCCA法可将该地区木本植物群落划分为3个类型;物种与9个环境因子之间存在显著的相关关系,前4轴可解释物种总变异的94.1%;海拔、坡度、土壤含水量、坡向是影响该地区物种分布的主要因子,其中海拔是指示物种分布变化的最敏感因子。不同指标集团的典型相关分析结果表明：地形与植被因子之间、土壤因子与植被因子之间第1对典范相关系数分别为0.712和0.783,存在着显著的相关关系,影响植被特征的最重要地形因子是海拔和坡度,土壤因子为土壤厚度和土壤含水量,而对地形和土壤反应最敏感的植被指标分别为林分密度和平均树高,群落分布状态是由地形和土壤因子共同作用所控制的。     

阿尔泰山小东沟林区植被随地形分布规律

在高度异质性的山区景观中,地形通过不同生态因子时空分布的影响而成为植被分布的决定性因素.在野外调查的基础上,将植被遥感影像分类图基本像元分别与由DEM推算出来的坡度、坡向、海拔和剖面曲率图相叠加,定量分析新疆阿尔泰山小东沟林区不同植被类型分布与地形因子之间的关系.通过遥感影像并结合地面调查数据,可将阿尔泰山小东沟林区的植被划分为针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木林和草地5种类型.该区域的地形特征如下:坡度以斜陡坡为主,占总面积的64.32%;坡向以西南坡最多,其次是东北坡,分别占总面积的15.02%和14.78%,东南坡和南坡所占面积较少,分别占总面积的9.30%和10.20%;海拔以1 200-2 000 m居多,占总面积的87.19%,是整个研究区的主要海拔分布范围;剖面曲率以5-10°面积最多,占总面积33.31%,其次是剖面曲率3-5°和0-3°,分别占总面积的22.84%和22.44%.剖面曲率>10°的区域占总面积比例较小.各植被类型分布频率最高的地形生境因子组合分别为:针叶林是坡度15-35°的斜陡坡,西北坡,海拔1 800-2 000 m,剖面曲率0-3°;阔叶林是坡度15-35°的斜陡坡,西北坡,海拔1 400-1 600 m,剖面曲率5°-10°;针阔混交林是坡度15-35°的斜陡坡,北坡,海拔1 600-1 800 m,剖面曲率5-10°;灌木林是坡度15-35°的斜陡坡,西坡,海拔1 400-1 600 m,剖面曲率5-10°;草地是坡度15-35°的斜陡坡,南坡,海拔1 200-1 400 m,剖面曲率5-10°.研究不同植被类型随地形生境的变化规律可为生物多样性保育宏观规划和森林可持续经营提供重要科学依据.     

坡面尺度上地貌对α生物多样性的影响

为了解地貌在坡面尺度上对α生物多样性的影响,采用主观采样法在陕北吴起县合家沟流域不同地貌部位进行了样地调查.利用SPSS16.0统计软件先后对各地貌部位物种组成及各物种的重要值、地形因子要素间、地形因子和群落α多样性之间分别做了聚类分析、相关分析和多元回归分析.结果表明:(1)地貌部位相似的群落聚类在一起,说明地形因子是影响物种组成、群落结构、生态系统等的重要因素.(2)海拔和坡位,坡向和坡度,地形指数和海拔、坡位、坡形之间的Pearson 相关系数均大于0.8,双尾显著性检验概率小于0.05.(3)影响α生物多样性指标香农-维纳指数的地形因子按重要性从大到小依次是:坡位、坡向、海拔、坡形、坡度、地形指数,进一步分析得出在黄土高原丘陵沟壑区,沟沿线、光照、土壤水分和养分在影响α生物多样性指标上依次递减.(4)通过多元线形回归检验,得出坡位、坡向、坡形、海拔这四个地形因子与群落α生物多样性关系密切,建立的回归模型显著性检验可信度大,与样本数据的拟合度高.各地形因子数据归一处理后的回归方程为:香农-维纳指数=2.417-0.581×坡形-1.333×坡位+1.449×海拔+0.631×坡向.地形地貌特征在黄土丘陵区表现明显,研究它对生物多样性的影响可为该区植被恢复提供参考,但由于调查样地尺度较小,在应用推广上尚待进一步研究.     

喀斯特高原山区土地潜在石漠化与地形因子的关系

选取位于贵州省普定县的后寨地下河流域中下游作为研究区,利用地理信息系统软件,解译出研究区2004年的潜在石漠化等级分布图,对海拔、坡度、坡向和坡位等地形因子同各等级潜在石漠化景观面积的相关关系进行定量分析。结果显示,研究区潜在石漠化景观在空间上呈不均匀分布;海拔、坡度和坡向等地形因子同潜在石漠化景观的多个等级斑块面积之间相关性显著(P<0.05或P<0.01);随着海拔的增加,低度和中度潜在石漠化面积所占比例逐渐增加,无石漠化和极低度潜在石漠化面积所占比例逐渐减少;随坡度的增加,无石漠化面积所占比例逐渐减少,低度、中度及极高度潜在石漠化面积所占比例逐渐增加;随着坡向由阴转阳,中度和高度潜在石漠化面积所占比例逐渐增加;而坡位与各等级潜在石漠化景观面积之间无显著相关性。     

伊犁河谷北坡野果林群落结构及其与环境的关系

结合野外植被调查,在获取较为详细的生境数据基础上,探讨伊犁河谷北坡野果林群落与环境因子之间的定量关系.TWINSPAN和去趋势典范对应分析(DCCA)的结果表明:1)在伊犁河谷北坡野果林群落分布地段,地形因子、养分和水分条件是群落生境的基本因子;2)海拔因子指示出研究区野果林群落最基本的分化,说明海拔条件是制约研究区植物群落分布的最重要的因子;3)土壤表层水分状况与海拔关系较密切,反映了草本层群落所受到的水分条件影响;4)养分状况的差异,除了说明生境条件本身的差异外,也在一定程度上指示了群落现在生境的养分状况,受人为的影响较大.总之,在山地复杂的地形条件下,群落生境条件的差异非常显著,海拔、土壤含水率、全氮、坡向和pH值的组合,影响并控制着研究区各群落分布格局的形成.     

川西亚高山彩叶林景观分布格局及其地形影响研究

彩叶林是川西亚高山森林景观的重要组成部分,是川西地区重要的美学资源,提供了多种重要的生态系统服务,对区域生态旅游和经济发展起着重要作用。探讨彩叶林景观分布格局及其与地形因子的关系,有助于为亚高山彩叶林旅游资源的有效保护和规划利用提供依据。以四川省理县317国道沿线彩叶林为研究对象,基于外业调查的森林资源数据绘制景观类型分布图,通过景观类型分布图与数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据叠加分析地形因子对彩叶林景观分布格局的影响,并分析植被演替对亚高山彩叶林景观格局动态的影响。结果表明,(1)研究区域彩叶林面积占森林景观面积的49.60%,彩叶林类型共18种。(2)典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)结果表明,海拔高度是影响整体彩叶林分布的主要因子,其次是坡向。(3)研究区彩叶林多数处于混交林阶段,其次为阔叶林和灌丛林阶段,随着恢复演替正向进行,彩叶林将面临退化消失的风险。因此,在彩叶林管理中需要加强对混交林类型彩叶林的动态监测,同时可考虑适当人工干预将彩叶林维持在最有利于观赏游憩的演替阶段。     

澜沧江下游景观破碎化时空动态及成因分析

景观破碎化深刻影响着景观格局和过程。以澜沧江下游城市——景洪市为研究区域,选取2000、2005和2010年的景观类型数据与对应的SPOT-NDVI遥感数据,对比了移动窗口法和空间自相关法在指示景观破碎化时的精确性和可应用性。采用300 m的移动窗口边长,选取蔓延度指数(CONTAG)、景观形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、边缘密度(ED)、最大斑块指数(LPI)和香农多样性指数(SHDI),利用移动窗口法将景观指数空间可视化以指示景观破碎化特征。研究表明,不同景观类型的NDVI值均在0.6以上;2000年、2005年和2010年,Moran’s I值均在0.78以上;进一步分析了NDVI的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明NDVI呈"高—高"自相关的地区大多为常绿阔叶林地带,而NDVI呈"低—低"自相关的地区大多为建筑用地和耕地分布广泛的区域。统计各景观类型的景观指数和空间自相关指数后发现,对于常绿阔叶林和未利用地等景观类型,局部自相关指数高的区域,CONTAG值也高,而LSI值较低,这表明该类景观类型斑块较少且完整,破碎化不明显。通过比较不同景观类型的景观指数和空间自相关系数,发现两种方法在指示景观破碎化上具有良好的可比性。同时,提取了海拔、坡度、坡向、地形起伏度和地面粗糙度等地形因子,分析了NDVI和地形因子之间的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明研究区植被分布在一定的程度上由海拔、坡度、地形起伏度和地面粗糙度所决定。本研究为综合景观指数与空间统计分析揭示景观格局变化和空间异质性提供了参考,并通过景观格局与地形因子的相关性分析进一步解释了景观格局变化与环境变化的生态意义。     

基于PCA的森林生物量遥感信息模型研究

森林生物量和遥感多光谱数据、植被指数及地学因子存在相关关系,但这些因子间可能存在着多重相关性,如利用这些因子直接建模估测森林生物量,则可能出现病态模型。因此,文章采用主成分分析方法,提取遥感及地学因子的主成分,再建立主成分与生物量多元线性回归模型,估测森林生物量,达到既可保留多个遥感及地学因子的主要信息,又可避免因子间共线性的问题,以及降维,简化模型的作用。文章以高黎贡山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,利用地面样地胸径每木调查数据,结合生物量相对生长式,得样地生物量。利用2006年印度卫星(IRS)数据,包括B2、B3、B4、B5四个波段,提取DVI、NDVI、PVI、RVI、VI3、SLAVI六种植被指数,利用DEM提取海拔、坡度、坡向值共13个遥感及地学因子。在此基础上,提取13个因子的主成分,第一主成分至第五主成分的累计贡献率达98.7%。以前5个主成分值作自变量,建立主成分与地面生物量的回归模型,模型经方差分析及相关性检验,达到显著相关水平,相关系数R=0.7129,可用于森林生物量估测。     

外来入侵假臭草在中国分布区的预测

假臭草原产南美洲,上世纪80年代首次记载传入中国,是潜在的恶性杂草.为提供其在中国分布区的预测资料,采用397个采集数据和已有的146个分布点数据,利用生态位模型(GARP)和Domain模型对分布区进行预测分析,并通过AUC与MaxKappa进行模型评价.结果显示:近十年,假臭草入侵记录增多,入侵扩散加剧;太阳辐射、水汽压、极端高温、霜日频率和水流方向对假臭草的分布限制较小,雨日频率、坡向、坡度、海拔、年降水、年均温、地形指数和极端低温等8个环境因子对其分布影响显著;入侵的主要植被类型是农田、灌木或草类覆盖嵌合区,常绿、落叶灌木地带,栽培植被及相关联地带等.模型评价表明两种模型预测能力为较好及以上,预测结果显示:假臭草在西藏(除东南小块区域)、新疆、青海、内蒙古、宁夏,陕西和山西北部地区,黑龙江、吉林、辽宁(除辽东半岛小块区域)是不宜生长区;最易入侵广东、广西、海南等地区,其中华中部分省份、华北平原为适生区,还未见有假臭草入侵的报道,相关部门应引起重视,严防入侵.     

黄土丘陵沟壑区深层土壤水分空间变异及其影响因子

以甘肃省定西市龙滩流域为例,对比分析了不同坡位、坡度和坡向典型植被(柠条林地、油松林地、侧柏林地、苜蓿草地、荒草地和农地)0～8 m深度土壤水分的空间变异状况。结果表明,不同植被和地形条件下,深层土壤水分的剖面分布特征均表现为随土层深度增加而增加。地形是浅层土壤水分空间变异的重要影响因子,而植被生长状况是深层土壤水分空间变异的决定因素,植被生长越好则深层土壤含水量越低。坡度对深层土壤水分有显著影响,缓坡地土壤含水量显著高于陡坡地。水土保持工程和耕作管理措施能有效提高深层土壤含水量,可作为提高土壤储水的有效途径。