松嫩平原不同退化程度草地景观结构及植被组成特征研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MD_XC
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理解景观格局的形成、动态变化及其与生态学过程的相互作用关系是景观生态学研究的重点之一。草地(grassland)生态系统作为陆地最大的生态系统,天然具有异质性的景观格局。草地既是畜牧业的主要生产基地,又对维持邻近区域生态环境的稳定性有举足轻重的作用。松嫩草地是我国草地生态系统的重要组成部分,是协调放牧、恢复与生态保育等多重生态系统服务目标的重要区域。由于近几十年人类活动的干扰,松嫩草地退化问题已十分严峻。草地退化过程既表现为景观结构的变化,即景观破碎化程度增加;又表现为植被组成的改变,植物生产力下降,生物多样性锐减等。而且景观结构与植被组成的变化在不同尺度上存在差异。草地退化这一生态过程严重破坏了草地生态系统的稳定性,导致草原灾害频发,并威胁到人类社会的生产生活,成为影响人与自然可持续发展的重要生态环境问题之一。因此,研究草地退化引起的景观结构与植被组成变化规律,对于科学利用草地,维持草地生态系统的稳定性及经济的可持续发展具有重要意义。本研究选取未退化、中度退化和重度退化草地为研究对象,结合无人机航拍技术与野外观测手段,在样地和斑块两个尺度上,比较了不同退化程度草地的斑块数量、面积、形状以及多样性等指标的变化规律;分析了不同功能群植被生物量、高度、多样性等特征的差异;解析了草地退化对景观结构与植物组成的影响及其关系;最终揭示了响应草地退化的关键景观结构以及植被组成变化机制。本研究获得的主要结果如下:(1)在不同尺度上,草地退化带来的影响均可通过景观结构来反映,且变化趋势具有相似性。在样地和斑块尺度上,草地退化程度与景观结构的关系均呈单峰曲线。随着草地退化程度的加深,斑块数量、密度、边缘复杂程度以及斑块多样性均随草地退化先增加后下降。即草地达到中度退化时,斑块数量最多、多样性最高,景观破碎化程度最大。(2)样地和斑块尺度在评估草地退化程度时具有不同的指示作用。样地尺度可用于指示草地整体退化程度,中度退化时草地景观破碎化程度最大;斑块尺度可指示不同类型斑块对草地退化的具体响应。不同类型的斑块对草地退化的响应有明显差异,而且这种差异主要体现在斑块面积和边缘特征上。随着草地退化程度的增加,一年生斑块面积增加,边缘复杂程度降低,即一年生斑块在重度退化草地中占优势;多年生斑块面积、数量及边缘复杂度则在中度退化草地中最高;羊草斑块在未退化草地中面积大、数量少,为优势斑块,随着退化增加,羊草斑块面积先降低后增加,边缘复杂度先增加后下降。(3)草地景观格局与植被组成特征关系密切。在样地和斑块两个尺度上均表现出斑块面积和形状与植物的密度和多样性相关性较强,且这种相关性因斑块类型的差异而不同。一年生斑块中,斑块近圆形指数(CIRCLE)与植物密度有显著较强的负相关,斑块密度(PD)与植物多样性强相关;多年生斑块的密度(PD)与植被高度正相关,斑块面积(AREA)、形状指数(SHAPE)以及近圆形指数(CIRCLE)与植物密度呈较强正相关,斑块数量(NP)、景观形状指数(LSI)分别与植物多样性表现出较强的正相关关系;羊草斑块面积(AREA)、数量(NP)与植物多样性也具有较强的相关性。综上所述,本文初步明确了景观结构与草地退化程度之间具有较强的相关性,并在样地和斑块两个尺度分析了草地退化对景观结构和植被组成的影响,揭示了景观结构和植被组成特征中响应草地退化的重要因子。本研究进一步通过相关性分析阐明了景观结构与植被组成之间的相关性,丰富了草地退化过程中的景观-植被关系的理论知识,为针对异质性景观格局下的退化草地的管理提供了理论依据,也为利用景观结构特征进行草地健康评价提供了数据支持。
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