本文關(guān)鍵詞：典型草原植被蓋度與栗鈣土層厚度協(xié)同演變的相關(guān)性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以內(nèi)蒙古烏珠穆沁典型草原為研究區(qū)域,選擇具有典型草原地形特征三類地貌為實驗樣地,基于3S技術(shù),以景觀生態(tài)學(xué)理論和地學(xué)統(tǒng)計原理為指導(dǎo),根據(jù)影像資料結(jié)合實地樣方實驗調(diào)查,采集連續(xù)3年期間對比監(jiān)測的實驗數(shù)據(jù),將植被生態(tài)狀況與土壤環(huán)境緊密結(jié)合在一起,將已知特點的土壤環(huán)境條件與植被景觀相聯(lián)系,分析不同地形地貌的草原植被要素與栗鈣土層厚度的關(guān)系,對植被蓋度與栗鈣土層厚度的協(xié)同演變進(jìn)行相關(guān)性分析,并繪制了三類不同地貌樣地兩個不同梯度方向上栗鈣土層厚度、土壤含水量和植被蓋度間的變化剖面圖,直觀表達(dá)了三者之間的相關(guān)性；定量研究典型草原植被蓋度與栗鈣土層厚度的時空變異,分析了兩者在空間分布格局上表現(xiàn)出來的相關(guān)性；在此基礎(chǔ)上,選用Landsat-8 TM影像數(shù)據(jù)分別計算了三個實驗樣地的歸一化植被指數(shù)(NDVI),進(jìn)而確定其植被蓋度,利用空間疊加分析技術(shù),將計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)經(jīng)空間插值得到的結(jié)果進(jìn)行對比,確定兩者之間相似度,完成植被歸一化植被指數(shù)(NDVI)與植被蓋度間的相關(guān)性研究；論文最后重點研究了冷蒿一這種公認(rèn)的最具有代表性的典型草原退化指示種的頻度、密度等與栗鈣土層厚度間的相關(guān)關(guān)系,并利用多元回歸分析法分別建立了三類地貌實驗樣地內(nèi)植被蓋度、出現(xiàn)冷蒿樣方的植被蓋度以及出現(xiàn)冷蒿且栗鈣土層厚度在10cm以下樣方內(nèi)植被蓋度與植被自然平均高度、地上生物量、栗鈣土層厚度及土壤含水量之間的關(guān)系模型。旨在通過高光譜影像解譯代表性植被的光譜數(shù)據(jù),實現(xiàn)對栗鈣土層厚度的監(jiān)測,進(jìn)而為建立典型草原植被與土壤空間格局大尺度、快速、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),動態(tài)展現(xiàn)典型草原土壤特性與植被狀況的空間分布及時空變異,提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為沙源治理工程提供可行的技術(shù)方案。論文的主要結(jié)論如下：1.用Spearman等級相關(guān)系數(shù)研究了2012年和2013年三類不同地貌的樣地的栗鈣土層厚度、土壤含水量與植被各要素間的相關(guān)性。結(jié)果表明,除2013年波狀高平原樣地自然環(huán)境受到較大程度的人為干擾外,其余樣地的栗鈣土層厚度、土壤含水量與植被蓋度三者間的相關(guān)性較高,達(dá)到中等相關(guān)水平。在此基礎(chǔ)上,繪制了三類不同地貌樣地兩個不同梯度方向上栗鈣土層厚度、土壤含水量和植被蓋度間的變化剖面圖,直觀表達(dá)了三者之間的相關(guān)性,并結(jié)合實地勘察,對其原因進(jìn)行了分析。2.利用半方差函數(shù)分別分析了三個實驗樣地植被蓋度與栗鈣土層厚度的空間結(jié)構(gòu),三類不同地貌樣地的植被蓋度和波狀高平原樣地的栗鈣土層厚度屬于弱變異性范圍,坡地、低山丘陵樣地的栗鈣土層厚度屬于強變異范圍；坡地樣地植被蓋度空間變異程度最大,波狀高平原地貌栗鈣土層厚度的空間變異程度雖最大,可以采取減小取樣間隔的方法來增加其空間結(jié)構(gòu)信息；三類不同地貌樣地的植被蓋度和栗鈣土層厚度均表現(xiàn)出較強的空間相關(guān)性,且由空間自相關(guān)部分引起的空間異質(zhì)性占總空間異質(zhì)性的80%以上；植被蓋度連續(xù)性最好的是低山丘陵地貌樣地,波狀高平原樣地的栗鈣土層厚度連續(xù)性最好。三個樣地的植被蓋度和栗鈣土層厚度均表現(xiàn)出了各向異性,各向同性不顯著,空間分布格局較為復(fù)雜。3.通過對三個樣地植被蓋度和栗鈣土層厚度空間分布圖的對比研究,發(fā)現(xiàn)坡地地貌樣地和低山丘陵地貌樣地植被蓋度和栗鈣土層厚度的空間分布,表現(xiàn)出較大范圍內(nèi)的一致性,即植被蓋度較大的區(qū)域內(nèi)栗鈣土層厚度也較厚；波狀高平原地貌樣地兩者的分布幾乎沒有相關(guān)性,這與第四章相關(guān)性分析中得出的結(jié)論相一致。4.經(jīng)過對三個樣地植被蓋度和栗鈣土層厚度的定量研究發(fā)現(xiàn),植被蓋度在60%以上的區(qū)域面積均很小,坡地樣地有接近50%區(qū)域的植被蓋度在40%-50%范圍內(nèi)；低山丘陵和波狀高平原地貌樣地有一半以上區(qū)域的植被蓋度介于30%～40%之間,波狀高平原樣地有90%區(qū)域植被蓋度在30%～50%范圍內(nèi)。三個樣地內(nèi)沙地所占面積比例均不大,但栗鈣土層厚度大于20cm的面積比例也均很小,面積比例最大的是波狀高平原地貌實驗樣地,也僅占樣地總面積的13.200%;坡地樣地內(nèi)有53.055%的區(qū)域其栗鈣土層厚度介于在10-20cm之間,低山丘陵樣地內(nèi),除了沙地和栗鈣土層程度大于20cm這兩部分面積外,其它各等級區(qū)間多占的面積比例差距不大；波狀高平原地貌實驗樣地內(nèi)大部分區(qū)域內(nèi)栗鈣土層厚度在10 cm以上,約占到總面積的75%,其中在10-20cm范圍內(nèi)的面積比例占該樣地總面積的61.421%。5.利用歸一化植被指數(shù)(NDVI)分別計算出2013年三類不同地貌實驗樣地的植被蓋度,并將此計算結(jié)果與每個樣地實測實驗樣方數(shù)據(jù)經(jīng)空間插值得到的植被蓋度空間插值結(jié)果進(jìn)行對比,分析結(jié)果表明,三個實驗樣地兩者之間的相似率分別為93.6%、94.3%和92.3%。由此表明,兩種方法在計算植被蓋度上具備較高的一致性。6.栗鈣土層厚度在1Ocm以下時,不論是出現(xiàn)冷蒿的樣方的頻數(shù)還是冷蒿出現(xiàn)的總密度,均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它土層厚度等級區(qū)間。由此說明隨著土壤厚度的減少,土壤因子在典型草原植被生長和物種的演變中的作用越來越顯著。當(dāng)栗鈣土層厚度在10cm以下時,土壤對植被生長和物種的演變起主導(dǎo)作用,當(dāng)栗鈣土層厚度大于10cm時,生態(tài)因子的協(xié)同作用起主導(dǎo)作用。因此,當(dāng)栗鈣土層厚度減少到10cm以下時,要加大對栗鈣土層的保護(hù)力度,從而減緩典型草原的退化進(jìn)程。7.利用逐步進(jìn)入法,分別以三類地貌實驗樣地內(nèi)植被蓋度Y、出現(xiàn)冷蒿樣方的植被蓋度YL以及出現(xiàn)冷蒿且栗鈣土層厚度在10cm以下樣方內(nèi)植被蓋度YLL為因變量,以對應(yīng)樣方的栗鈣土層厚度x1、土壤含水量x2、地上生物量x3、植被自然平均高度x4為自變量,建立多元回歸模型如下：(1) 坡地地貌樣地,Y1=9.992+0.343x1+3.105x2+0.046x3; YIL=18.894+0.279x1+2.167x2+0.028x3,Y1LL=8.028+0.736x1+3.797x2+0.036x3。(2)波狀高平原樣地,Y3=15.833+0.186x1+1.534x2+0.06x3+0.135x4; Y3L=22.989+1.343x2+0.055x3;Y3LL=16.869+1.198x1+1.964x2+0.049x3。(3)低山丘陵樣地Y2=21.606+0.425x1+0.95x2+0.048x3;出現(xiàn)冷蒿的樣方植被總蓋度、栗鈣土層厚度小于10 cm且出現(xiàn)冷蒿的樣方植被總蓋度與栗鈣土層厚度、土壤含水量、地上生物量和植被自然平均高度x4間表現(xiàn)為線性關(guān)系不顯著,擬合模型不能通過顯著性檢驗,因此所以不能擬合出多元線性模型,自變量與因變量間表現(xiàn)為非線性關(guān)系,其具體模型還需進(jìn)一步研究。8.坡地地貌樣地和高平原地貌樣地內(nèi),在栗鈣土層厚度小于10 cm且出現(xiàn)冷蒿的樣方中植被總蓋度的擬合模型的決定系數(shù)R2,均大于出現(xiàn)冷蒿樣方植被總蓋度的擬合模型的決定系數(shù),從統(tǒng)計學(xué)意義上講,這說明栗鈣土層厚度小于10cm且出現(xiàn)冷蒿的樣方植被總蓋度的擬合模型對總體變異的解釋程度更高。這同時證明以栗鈣土層厚度小于10cm這個界限來對出現(xiàn)冷蒿的樣方進(jìn)行劃分是有實際研究意義的。
【關(guān)鍵詞】：典型草原 植被蓋度 栗鈣土層厚度 協(xié)同演變 相關(guān)性
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S812
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-18
• 1 緒論18-29
• 1.1 引言18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展19-25
• 1.2.1 典型草原植被與土壤協(xié)同演變及相關(guān)性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.2 植被、土壤空間異質(zhì)性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.3 空間插值方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-23
• 1.2.4 多源遙感數(shù)據(jù)在草原監(jiān)測方面應(yīng)用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3 論文研究的意義25-26
• 1.4 研究內(nèi)容、目標(biāo)及技術(shù)路線26-28
• 1.4.1 論文研究內(nèi)容26-27
• 1.4.2 技術(shù)路線27
• 1.4.3 研究目標(biāo)27-28
• 1.5 小結(jié)28-29
• 2 植被蓋度與栗鈣土層厚度協(xié)同演變相關(guān)性研究的基礎(chǔ)理論和方法29-38
• 2.1 景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)概念及主要研究對象29
• 2.1.1 景觀生態(tài)學(xué)概念及主要研究對象29
• 2.1.2 景觀異質(zhì)性29
• 2.2 地學(xué)統(tǒng)計基本原理29-32
• 2.2.1 前提假設(shè)30
• 2.2.2 區(qū)域化變量30-31
• 2.2.3 變異函數(shù)及變異分析31-32
• 2.2.4 空間估值32
• 2.3 空間插值理論32-34
• 2.3.1 克里金插值33
• 2.3.2 克里金插值法分類及適用條件33-34
• 2.4 方差分析34
• 2.5 相關(guān)性分析34-35
• 2.6 多重線性回歸35-37
• 2.6.1 多重線性回歸的數(shù)學(xué)模型36
• 2.6.2 回歸方程假設(shè)檢驗36-37
• 2.6.3 衡量多重回歸模型優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)37
• 2.7 小結(jié)37-38
• 3 典型草原不同地貌栗鈣土層厚度的方差分析38-46
• 3.1 實驗區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理38-42
• 3.1.1 實驗區(qū)概況38-40
• 3.1.2 數(shù)據(jù)采集40-42
• 3.1.3 數(shù)據(jù)處理42
• 3.2 典型草原三類不同地貌栗鈣土層厚度方差分析42-45
• 3.2.1 數(shù)據(jù)分析42-43
• 3.2.2 典型草原三類不同地貌栗鈣土層厚度方差分析43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 4 典型草原植被要素與栗鈣土層厚度及土壤含水量間的相關(guān)性分析46-60
• 4.1 典型草原三類不同地貌類型植被要素與栗鈣土層厚度間的相關(guān)性分析46-51
• 4.1.1 坡地地貌植被要素與栗鈣土層厚度間的相關(guān)分析46-47
• 4.1.2 低山丘陵地貌栗鈣土層厚度與植被要素間的相關(guān)分析47-49
• 4.1.3 波狀高平原地貌栗鈣土層厚度與植被要素間的相關(guān)分析49-51
• 4.2 典型草原三類不同地貌類型栗鈣土層厚度與土壤含水量的相關(guān)性分析51-54
• 4.2.1 典型草原三類不同地貌類型土壤含水量數(shù)據(jù)采集工具介紹51-52
• 4.2.2 典型草原三類不同地貌類型栗鈣土層厚度與土壤含水量間的相關(guān)性分析52-54
• 4.3 三類不同地貌栗鈣土層厚度與植被蓋度及土壤含水量間變化剖面圖54-58
• 4.3.1 坡地地貌樣地栗鈣土層厚度、土壤含水量及植被蓋度間變化剖面圖54-56
• 4.3.2 低山丘陵地貌樣地栗鈣土層厚度、土壤含水量及植被蓋度間變化剖面圖56-57
• 4.3.3 波狀高平原地貌樣地栗鈣土層厚度、土壤含水量及植被蓋度間變化剖面圖57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 5 典型草原植被蓋度及栗鈣土層厚度空間異質(zhì)性研究60-86
• 5.1 植被蓋度的空間異質(zhì)性研究61-72
• 5.1.1 三類地貌實驗樣地植被蓋度的描述性統(tǒng)計分析61-62
• 5.1.2 三類地貌實驗樣地植被蓋度的空間異質(zhì)性分析62-65
• 5.1.3 三類地貌實驗樣地植被蓋度的各向異性分析65-68
• 5.1.4 三類地貌實驗樣地植被蓋度的空間分布68-71
• 5.1.5 植被蓋度空間插值的精度評價71-72
• 5.2 栗鈣土層厚度的空間異質(zhì)性研究72-82
• 5.2.1 三類地貌實驗樣地栗鈣土層厚度的描述性統(tǒng)計分析72-73
• 5.2.2 三類地貌實驗樣地栗鈣土層厚度的空間異質(zhì)性分析73-75
• 5.2.3 三類地貌實驗樣地栗鈣土層厚度的各向異性分析75-78
• 5.2.4 三類地貌實驗樣地栗鈣土層厚度的空間分布78-81
• 5.2.5 栗鈣土層厚度空間插值的精度評價81-82
• 5.3 植被蓋度與栗鈣土層厚度空間分布對比研究82-84
• 5.4 本章小結(jié)84-86
• 6 基于歸一化植被指數(shù)的植被蓋度分析計算86-93
• 6.1 遙感影像的選取與預(yù)處理86-89
• 6.1.1 影像選取86-87
• 6.1.2 遙感影像預(yù)處理87-89
• 6.2 基于歸一化植被指數(shù)的植被蓋度分析計算89-90
• 6.2.1 歸一化植被指數(shù)(NDVI)89-90
• 6.2.2 基于NDVI植被蓋度分析計算90
• 6.3 基于歸一化植被指數(shù)計算結(jié)果與空間插值結(jié)果對比分析90-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 7 冷蒿小尺度空間演變與栗鈣土層厚度的臨界閾研究93-125
• 7.1 冷蒿頻度、總密度與栗鈣土層厚度的關(guān)系研究94-96
• 7.2 植被蓋度回歸分析96-123
• 7.2.1 坡地地貌實驗樣地植被蓋度回歸分析96-106
• 7.2.2 低山丘陵地貌實驗樣地植被蓋度回歸分析106-113
• 7.2.3 波狀高平原地貌實驗樣地植被蓋度回歸分析113-123
• 7.3 本章小結(jié)123-125
• 8 結(jié)論和研究展望125-129
• 8.1 結(jié)論125-127
• 8.2 創(chuàng)新點127
• 8.3 建議與展望127-129
• 致謝129-130
• 參考文獻(xiàn)130-141
• 附錄141-154
• 典型草原植被與土壤要素實驗數(shù)據(jù)表(部分)141-145
• 典型草原植被密度記載表(部分)145-152
• 草原典型植物樣本152-154
• 作者簡介154

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：典型草原植被蓋度與栗鈣土層厚度協(xié)同演變的相關(guān)性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：352519