祁連山地甘肅臭草斑塊土壤水分與植被特征的空間格局分析.pdf

1、在全球氣候變化的大背景下,干旱半干旱地區(qū)的單一優(yōu)勢種群群落存在并且繁茂生長,植物在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)也改變了其生境,表現(xiàn)出了單一優(yōu)勢種群極強(qiáng)的適應(yīng)性及其可塑性。土壤水分是植被格局形成和演變的主要因素,在較小尺度上,植被狀況是土壤水分空間異質(zhì)性的主要驅(qū)動(dòng)因子。土壤水分在空間上一般存在一定的空間異質(zhì)性、空間自相關(guān),這些空間異質(zhì)性及自相關(guān)包含一些有用信息。鑒于此,本文利用地傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法以及 Moran’s I系數(shù)研究了祁連山北坡甘肅臭

2、草(Melica przewalskyi)單優(yōu)種群斑塊淺層剖面(0-30)土壤水分空間異質(zhì)性、自相關(guān)關(guān)系、空間自相關(guān)尺度,并建立了各層土壤水分影響因子的經(jīng)典線性回歸模型和空間自回歸模型,結(jié)果如下:
　　(1)甘肅臭草斑塊淺層剖面(0-30)土壤水分和植被蓋度均符合正態(tài)分布,各層土壤水分均存在高度的空間異質(zhì)性,其中80.93-87.34％的空間異質(zhì)性是由空間自相關(guān)引起的,主要體現(xiàn)在4.09-6.91m之間的尺度上,而由1m以下尺度隨

3、機(jī)因素引起的空間異質(zhì)性占12.66-19.07%;甘肅臭草斑塊的土壤水分和植被蓋度的空間變異函數(shù)均為非線性模型,反映了土壤水分資源空間分布的非均質(zhì)性以及甘肅臭草聚集分布特征,各層土壤水分均呈現(xiàn)出斑塊狀分布格局且存在數(shù)個(gè)互不重復(fù)的高值中心和低值區(qū)域。
　　(2)在地下0-10cm層土壤水分具有較好的空間連續(xù)性并且和甘肅臭草蓋度的空間分布表現(xiàn)出較強(qiáng)相似性,這是由于本研究區(qū)土壤蒸散發(fā)較為強(qiáng)烈,在斑塊尺度上甘肅臭草呈集群狀分布,形成的密集

4、草氈層和枯落物組成了有效的地表覆蓋層,不僅減少了土壤水分的蒸發(fā),而且改變了土壤水分的空間異質(zhì)性格局。10-30cm層土壤水分空間異質(zhì)性主要是由于甘肅臭草的根系主要集中在10-20cm土層,該層土壤水分與表層相比破碎化程度加強(qiáng),出現(xiàn)了數(shù)個(gè)低值區(qū)域;20-30cm土層甘肅臭草根莖占總量的20%左右,該層土壤水分空間格局的形成機(jī)制較為復(fù)雜,小于取樣尺度的隨機(jī)因素引起的土壤水分異質(zhì)性大于10-20cm層。
　　(3)各層土壤水分均具有空間

5、正相關(guān)性與空間集聚特征,10-20cm層土壤水分的空間集聚特征較0-10cm和20-30cm土層更為明顯,這是由甘肅臭草特殊的生物學(xué)特性引起的。在退化草地中,甘肅臭草入侵草地后通過克隆生長調(diào)節(jié)來適應(yīng)土壤水分異質(zhì)性生境,而在這個(gè)過程中甘肅臭草也改變了原生草地的土壤水分格局,并能通過地下根莖對土壤水分結(jié)構(gòu)形成一定的控制作用,由于植被根系層分布的差異使得土壤剖面不同深度上對水分的響應(yīng)不盡相同。
　　(4)在0-10cm土層,土壤水分主要

6、受到群落高度的影響。在0-10cm土層,植被高度對土壤水分有正的顯著影響。在10-20cm土層,甘肅臭草蓋度對土壤水分有極顯著的負(fù)相關(guān),因?yàn)樵谏w度越高的斑塊甘肅臭草分布較集中,其地下根系的密度也較高,對土壤水分的吸收利用程度也就越強(qiáng),因而導(dǎo)致在10-20cm土層土壤水分同甘肅臭草蓋度呈極顯著的負(fù)相關(guān),在20-30cm土層,西北針茅的蓋度和群落高度對該層土壤水分的影響較為顯著。
　　通過本文研究發(fā)現(xiàn),甘肅臭草通過克隆植物的生理整合影