浑善达克沙地榆树疏林景观格局分析与模拟

The Ulmus pumila open forest in Hunshandake sandy land has important ecological value in fixing sand and maintaining biological diversity. Since the spatial heterogeneity of sandy land environmental factors, the Ulmus pumila open forest community shows a distinct heterogeneous patch mosaic pattern. The traditional survey methods, which based on contiguous small quadrats or transects sampling, are limited for researching the high degree of spatial heterogeneity of the Ulmus pumila open forest. This project intends to base the investigation of the big plot (100ha) in Ulmus pumila open forest, adopt the principles and methods of landscape ecology and ArcGIS spatial analysis technology; analysis and model the environmental factors spatial pattern of the Ulmus pumila open forest; build the environment heterogeneous patch system of the big plot; study the spatial pattern of the Ulmus pumila and the major shrubs by using point pattern analysis and geostatistical analysis methods; analysis the spatial pattern of plant functional groups , plant species diversity and community biomass of the Ulmus pumila open forest, with the environment heterogeneous patches being the basic landscape units; establish the relationship model between the functional group , species diversity, biomass and other community characteristics and environmental factors. Basing on the above researches, an Ulmus pumila open forest community landscape simulation model could be build. This study would provide scientific foundation for further studying the formation mechanism of sandy land vegetation; promote the sandy land vegetation protection and management.

浑善达克沙地榆树疏林在防风固沙、维护生物多样性等方面具有重要的生态价值。沙地环境因子的空间异质性使榆树疏林群落具有鲜明的异质斑块镶嵌景观特征。传统的样方或样线调查方法对于研究具有高度空间异质性的榆树疏林群落有一定局限性。本项目拟基于面积为100ha的大样地，采用景观生态学理论与方法，对榆树疏林群落的环境因子的空间异质性进行分析与模拟，建立大样地环境异质斑块系统；采用点格局和地统计分析等方法，对榆树疏林群落内榆树及主要灌木的种群空间格局进行分析；以环境异质斑块为基本景观单元，分析植物功能群、植物物种多样性以及群落生物量的空间格局；建立种群、功能群、物种多样性、生物量等植物群落特征与环境因子的关系模型，在此基础上研建榆树疏林群落景观异质性模拟模型并进行模拟。本研究将为深入认识沙地植被形成机制、促进沙地植被保护与管理提供科学依据。

浑善达克沙地榆树疏林是沙地的顶级植被群落，其在固定沙丘、维持生物多样性等方面具有重要的生态价值。在沙地中，随着沙丘起伏，形成规律明显的微地形，为不同的植被群落发育提供了多样的微环境，形成了鲜明的异质斑块镶嵌景观特征。为定量分析沙地景观特征，基于榆树疏林典型分布区的100公顷的大样地，通过野外调研及ArcGIS空间分析技术，对大样地环境因子、植物种类、植物群落、生物量的空间异质性进行分析与模拟，主要的研究结果：1）采用局部最低点滤波技术，对原始DEM进行修正，得到相对高程数据，在相对高程上进行地形分析，显著提高了地形分类准确度。2）对不同地形部位土壤的理化性质，结合气象数据进行分析，探讨了不同地形部位环境要素的异质性。3）对样地内维管束植物种类普查，采集了 41 科 202 种植物标本。4）调查了32种植物群落类型，对其进行功能群划分，并对其在不同地形部位的空间分布特征进行了统计分析。5）提出了以倒圆台体积模型作为生物量模拟模型的自变量，能显著提高生物量模拟精度，并在此基础上建立了6种灌木的生物量预测模型，模拟了大样地20000余株灌木的生物量。6）对大样地5000多株榆树地表属性的测量，结合榆树异速生长模型，模拟生成了样地榆树生物量及其空间分布。7）对于乔、灌、草总生物量的空间分布进行分析，44%的生物量分布在沙甸，26%分布在沙平地，15%在阴坡，12%在阳坡，3%在沙脊。.项目研究结果对进一步了解沙地榆树疏林系统的物种组成、植物群落、生物量及其景观格局特征提供了详实的野外实测数据；建立的6种沙地灌木体积-生物量预测模型相比传统模型能显著提高预测精度，值得推广应用。该项目资助已资助发表SCI论文两篇，另有一篇第一作者SCI论文在审稿中。