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不同沙地景观类型边界宽度识别与动态分析

季树新  
【摘要】:生态交错带是陆地生态系统对全球气候变化响应的关键地段,通常具有高环境异质性,生态因子和生物多样性等处于相变的临界状态,此处的生态功能、结构及生态过程十分复杂,对全球变化更具有“指示”和“预警”作用。对过渡带宽度及位置进行判别是深入了解生态交错带的前提和基础。科尔沁沙地位于我国北方半干旱地区,在降水和风力作用的影响下,各景观类型之间的交错地带变化明显。在已有的交错带识别研究中,基于多种不同方法对不同地区交错带的识别都取得了较好的结果,但结果依赖于数据的空间尺度以及数据获取过程较为费时费力、计算过程较为复杂。从研究方法来看,利用遥感影像可以快速找到景观边界变化“拐点”,是一种较为高效、快捷的识别手段。因此,本文基于卫星遥感影像陆地卫星(Landsat)系列卫星以及无人机遥感影像(基于群落尺度的近地面遥感),应用GIS和RS技术计算不同景观类型之间过渡带位置及过渡带宽度,对科尔沁沙地三种典型沙地景观过渡带宽度季节变化(2017年4月–8月)和年际变化(2000年–2020年)规律进行了分析,研究结果表明:(1)在不同沙地景观之间进行边界宽度界定的过程中,NDVI是一个很好的切入点,因为无论相邻景观为何种类型,边界处的NDVI过渡都有明显的衰减过程,可以依靠拐点对边界宽度进行捕捉,同时辅以地面无人机遥感分析边缘物种空间分布格局对景观边界宽度波动进行解释和验证。(2)不同边界类型与流动沙丘之间形成的边界宽度有差别,在季节变化上,二种边界宽度呈现增加趋势。降水对流动沙丘-固定沙丘边界宽度影响不显著(P=0.01),对半固定沙丘与流动沙丘的边界宽度影响显著(P0.05);在年际变化上,二种边界宽度均呈现波动增加趋势。降水量对流动沙丘与固定沙丘的边界宽度影响显著(P=0.05),对半固定沙丘与流动沙丘的边界宽度影响并不明显(P=0.36),这是由于边缘物种的空间分布属性特征造成的。(3)先锋植被的空间分布是影响景观边界宽度变化的影响因素。当尺度大于8m或20m时流动沙丘边缘物种沙米和差巴嘎蒿不具备空间分布规律,这对NDVI计算贡献是负面的,进而导致边界宽度降低。(4)弯曲度对过渡带两侧景观过程产生重要影响。当弯曲度逐渐增大,固定沙丘一侧呈现聚拢、紧缩状态,而过渡带一侧流动沙丘景观趋于扩散、无序状态。(5)研究区内流动沙丘面积逐渐减小,半固定沙丘面积先增后减呈正态分布,固定沙丘面积在2010年以前呈递减趋势,随后面积有所上升。半固定沙丘-流动沙丘过渡带内半固定沙丘、流动沙丘、固定沙丘面积都呈递减趋势。固定沙丘-流动沙丘过渡带内半固定沙丘面积呈下降趋势,固定沙丘和流动沙丘面积都呈现先下降后上升趋势。


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