古尔班通古特沙漠垂直河道带梭梭种群自适应群团抽样及其环境响应研究

The domestic and international scholar have done a lot of research work on the adaptive cluster sampling (ACS) and acquire a great achievement. However, the study of environmental responses of ACS which is still weak on the whole, especially in Gurbantunggut desert in Xinjiang, the study on the method and technology of ACS of rare and clustering vegetation population in this region need to be further researched. Taking Haloxylon ammodendron population of vertical riparian zone in Gurbantunggut desert as the research object, study the environmental responses of spatial location, vegetation growth status, and biodiversity of the Haloxylon ammodendron population in Gurbantunggut desert vertical riparian zone based on fixed sample plots survey, and reveal the characteristics of the spatial pattern and environmental factors of Haloxylon ammodendron population along with the gradient change in the riparian zone. According the interactive response law of the spatial pattern and environmental factors, put forward the technology of the gradient changed ACS along with the distance from river in the desert region, summarize effective sampling method which can be applied to the Haloxylon ammodendron population in Gurbantunggut desert through analysis and comparison of the estimate precision and sampling efficiency between the traditional sampling techniques and the ACS. This research is proposed to provide a theoretical and scientific basis for the effective vegetation census, biodiversity conservation and desertification control, and provides the theoretical foundation for the ACS technical development for the rare and clustering plants in desert region.

国内外学者对自适应群团抽样方法做了大量的研究工作，并取得了卓有成效的研究成果。然而对于自适应群团抽样的环境响应研究还显薄弱，尤其是在新疆古尔班通古特沙漠地区，对稀疏群团状植被自适应群团抽样方法和技术的研究还有待于进一步探索。本课题以新疆古尔班通古特沙漠垂直河道带梭梭种群为研究对象，基于垂直河道带不同生境梭梭种群固定样地调查，研究梭梭的空间位置、生长发育状况以及生物多样性对环境因素的响应；揭示垂直河道带梭梭种群空间格局与环境因子的梯度变化特征；结合垂直河道带梭梭种群空间格局和环境因子的响应规律，提出梭梭种群随距离梯度变化的自适应群团抽样技术；通过与传统抽样技术进行估计精度及抽样效率的分析比较，提出适用于垂直河道带梭梭种群空间结构特征的有效抽样调查方法。为荒漠地区的植被普查、生物多样性保护及荒漠化治理提供一定的理论依据，为荒漠地区稀疏植被自适应群团抽样技术的深入发展提供理论基础。

在新疆的荒漠地区，研究稀疏植被自适应群团抽样方法及其环境响应机制，对提高新疆荒漠植被普查效率，促进荒漠地区植被资源保护，完善荒漠生态系统恢复的研究具有非常重要的现实意义和科学价值。本课题以新疆古尔班通古特沙漠垂直河道带梭梭种群为研究对象，基于垂直河道带不同生境梭梭种群固定样地调查，研究了梭梭的空间结构特征，提出了适用于垂直河道带梭梭种群空间结构特征的有效抽样调查方法。结果表明，总体上Weibull模型的基径拟合效果最好，当梭梭基径结构因人为或自然因素而呈双峰分布时，混合Weibull模型的拟合效果最好；各样地基径和株高混合Weibull分布的参数与林分因子的相关性分析结果表明，混合分布的尺度参数关系式(ρ*β1+(1-ρ) *β2)与各样地基径和株高的均值具有较好的线性相关性，同时，形状参数关系式(ρ/γ1+(1-ρ)/γ2)与各样地基径和株高的均值/标准差呈非线性，其中二次多项式模型拟合效果最好，据此可构建梭梭林分因子与混合Weibull分布参数、参数间的模型，为荒漠梭梭林种群恢复，估计预测荒漠梭梭林生物量及碳储量等提供依据；两参数Weibull分布可以用来描述天然梭梭林分距离结构的分布，且表现出了良好的适应性；抽样模拟结果表明：1）自适应群团抽样方法比SRS抽样精度更高；2）SRS自适应群团抽样的HT估计量比HH估计量更加稳定；3）PPS自适应群团抽样方法的两种估计量对总体均值的估计差别不大，但HT估计量方差更小更适合；4）在抽样比相同条件下，随着叫停规则标准值的增加，估计均值的方差会增加 ；5）在相同叫停规则下，初始抽样比例越高，估计均值的方差会减小，估计均值偏差越小；6）在梭梭基径约束下的自适应群团抽样结果显示，小尺度样本下的HH估计效果要优于HT估计，且随着单元样方的增大而变得不稳定；而大尺度样本下的HT估计效果要优于HH估计。相关成果已发表学术论文4篇，投稿在审2篇，软著3部，部分结果还在整理中。研究结果为准确测算、预估和评价西部植被资源数量和分布，掌握资源、环境变化情况提供了方法支持。