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作为反映环境自然条件的一个重要指标,潜在自然植被的概念及其理论在植被天然性程度评价、生态恢复与重建、资源利用规划、植被带的划分以及全球变化中,预测气候变化对植物群落及其生物多样性的影响等方面,扮演着重要的角色。然而,我国在潜在自然植被研究方面的工作较为薄弱,迄今,还没有对潜在植被分布进行过系统研究,也没有获得公认的潜在自然植被分布图可资借鉴。我国学者多借用国外一些比较成功的相关模型或对模型进行改进,对当前及未来气候变化情景下的中国潜在自然植被类型及分布格局进行预测。然而,这些应用于全球尺度粗略模拟的模型,并不适用于我国这一特定的区域,我国植被与环境关系的特殊性常不能为国际上通用的模型所反映。构建适用于我国特定区域的潜在自然植被预测模型为今后工作重点之一。
本文以我国东北部地区为研究对象,针对区域自然植被分布特点,在前人所积累的丰富资料和所总结的各种规律的基础上,利用现代的多元分析和GIS技术,通过分析、处理和提取相应的气候因子,确定东北地区地带性顶极植被类型及其气候特征,建立区域“植被-环境”判别模型,对东北地区潜在自然植被进行判别和模拟,在此基础上,对东北地区潜在自然植被与现实植被演替关系进行了论述。主要结论如下:
(1)根据植被分布的多维气候生态位理论,对东北地区温度和水分指标与植被分布关系进行了多元分析,经过相关分析、主成分分析、判别分析,筛选与确定的气候变量(连续变量),即年均温、≥5℃积温、最冷月均温、相对湿度、Holdridge的年可能蒸散率5个气候变量,是与植被分布关系最密切的气候指标。
(2)借助GIS平台和DEM数据,生成东北地区1km×1km格网分辨率的经度、纬度、海拔高度数据库,采用多元逐步回归、宏观地理因子模拟与小地形订正等方法,建立东北地区气候变量分布式模型,构建各气候变量空间数据库和栅格图像空间分布图,实现气候变量的空间扩展。
(3)通过提取东北地区地带性项极植被类型的适宜气候范围发现,各植被类型的温度和水分指标充分表达了:在水平分布的东西方向上,降水和温度指标协同变化,但水分显得更为重要,它决定了植被的东西向更替;在南北方向上,暖温类型比相应的北方类型都具有高的降水和温度指标。温度和水分的综合作用,导致了植被的南北向分异。经过分析,年均温(MT)、≥5℃的积温(T5)、最冷月温度(CMT)及Holdridge年可能蒸散率(H_PER)很好地反映了上述变化规律。
(4)基于贝叶斯准则下的逐步判别法,构建东北地区“植被-环境”判别模型,对当前环境条件下,东北地区潜在自然植被类型进行了模式判别。经检验,“植被-环境”判别模型取得了较好的判别效果,总体精度为66.91%,Kappa统计量值为0.61。该模型可进一步用于全球变化条件下,潜在自然植被类型及其变化的预测。
(5)在东北地区的生态建设与恢复中,无论采用工程措施进行生态治理,还是实行生态保育使退化生态系统得以休养生息,都必然以潜在自然植被为参照,遵循植物群落的演替规律,促进生态系统的正向演替进程;同时寻求一种真正接近自然的、生态与经济的需求最佳结合的资源利用模式。