基于rs和dem的艾比湖周边灌丛沙堆空间分布格局的分析

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1、绪论1绪论1.1选题来源本文选题依托李志忠教授主持的国家自然科学基金项目《艾比湖周边灌丛沙堆发育模式及其在荒漠化监测中的应用》（项目编号：40761004，项目执行期：2008年1月至2010年12月）。项目研究区为北疆艾比湖周边地区，行政区域包括精河县、博乐市，涵盖整个艾比湖湿地国家级自然保护区。1.2选题背景及意义新疆艾比湖湿地是中国西部干旱地区土地侵蚀退化最为严重的地区之一[2]，被《中国林业发展中长期规划》确定为16个生态系统综合治理区。艾比湖是内陆干旱区的湿地，作为中国西部的国门湖泊，是准葛尔盆地西南缘最低洼地和水盐汇集中心，也是新疆最大的咸水湖。由于地广人稀，大

2、部分仍然保持着原生状态，为野生动植物的生存、繁衍提供了丰富多样的环境，是我国生物多样性的重要组成部分和天然基因库，对研究我国和世界植物分布区系的形成与演变具有重要的意义。由于地处阿拉山口大风通道区，气候极端干旱，生态区位极为重要，成为影响这个新疆北部乃至内地生态系统的重要因素之一，是指征准葛尔盆地生态环境变化的关键地区，在我国内陆荒漠自然生[3]态系统中具有典型性和较高的保护价值。艾比湖湖滨广泛分布着沙地化生物与风力作用下形成的灌丛沙滩。灌丛沙[4]堆被吹扬继而沙堆与流沙相间分布是土地沙漠化过程的重要环节，灌丛沙堆在半干旱草原和稀树草原的沙漠化过程中扮演了重要的角色，沙漠化

3、过程实际上就是沙漠灌丛大范围取代草原的过程。沙堆的形成不仅改变了风速和风向，[5]也在很大程度上优化了当地的小生境。形成灌丛沙堆的物种一旦侵入就标志着在荒漠化过程中养分大量流失，土壤风蚀加重。这些物种侵入的最终结果通常是形成一个灌丛沙丘分布区，并且是气候更干旱和地表景观沙漠化的前兆。自然植物资源是维系着整个荒漠化地区生态系统动态稳定的，在没有人类进入到这里之前就已经存在并且起着至关重要的作用，有了人类活动的干扰，植物与自然和人类之间则需要通过各种复[6]杂的反馈机制调解着与人和自然的关系。灌丛沙堆的退化演替过程通常是自然因素和人为活动对生态系统的压力综[7]合作用的结果。受

4、气候变化和人类活动的影响和控制，灌丛沙堆的形成与发育是群落演替过程中植被与环境相互作用的结果，对其地貌形态特征的研究分第1页，共48页绪论析不仅有利于进一步结实灌丛沙堆发育过程中植被生态特征与沙堆演化的关[8]系，而且对研究区域的荒漠化防止有一定的现实意义。我国很多学者在这方面进行了大量研究，积累了丰富的实测资料，但采用的方法是基于不同时期的森林资源清查，来反映分布在灌丛沙堆上的植物种类和盖度，推算其阻沙基固沙的能力。由于地面监测方法获知的空间狭小，且工作量巨大，具有较强的局限性，难以对灌丛沙堆空间分布和形态进行准确的描述。近20年来迅速崛起的遥感空间信息技术，为大尺度的计

5、算灌丛沙堆分布及演变提供了重要途径。由于遥感具有瞬间覆盖面积大，可周期性重复的特点，可持续性提供较大范围的地表特征信息，这对于以稀疏离散的调查为基础的传统对地观测而言，具有不可比拟的优势。本文尝试以点线面调查相结合的方法，以RTK为平台重点对艾比湖周边典型样方内灌丛沙堆的形态特征、植物生态学特征进行了实测和采样分析，利用GIS技术生成数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM），结合对艾比湖的高分辨率遥感影像进行目视解译的结果，从灌丛沙堆的植被类型、密度、高度、面积和体积几个方面进行定量描述，从而研究艾比湖周边灌丛沙堆的空间分布格局，并探讨其成因。

6、为研究区荒漠化防治以及区域生态保护提供基础数据和科学依据。1.3文献综述风沙地貌是风对地表松散碎屑物（沙质土）的吹蚀、运移和堆积过程所形[9]成的地貌。风沙作用及其所形成地貌，虽然可出现在诸如大陆性冰川边缘区，湿润区植被稀少的沙质海岸、湖岸和河岸，但主要还是分布在干旱和半干旱地区，特别是其中的沙漠地带。艾比湖周边广泛分布着湖滨沙地化生物与风力作用下形成的灌丛沙堆。灌丛沙堆是干旱地区沙漠、半干旱半湿润沙地和沙质海岸带常见的风积生物地貌类型，是反映生态变化和气候演变的重要标志之一，在判别土地沙漠化程度、建立土地沙漠化评价指标体系方面具有重要作用。随着风沙地貌和沙漠化过程研究的不

7、断深入，灌丛沙堆的研究在国内外都受到了广泛的关注。（1）国内学者主要从灌丛沙堆的土壤特性、生理生态特性、空间格局、防沙效益、及灌丛水分利用等方面进行了探讨。（2）国外学者则对灌丛沙堆的形态、沉积学、生态学、动力过程等方面进[10]行了较系统的研究。第2页，共48页绪论1.3.1灌丛沙堆灌丛沙堆也称作“coppice”“Coppicedune”“shrub-coppicedunes”“nebkhas”或“vegetationdunes”，是流动碎屑（砂、粉砂、盐晶粒和粘土）受植物丛的阻力，在植物丛附近产生沉积，形成的