库布齐沙漠柠条林空间分布格局与景观特征研究

doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.02.006

林草资源研究 ›› 2024›› Issue (2): 43-50.doi: 10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.02.006

库布齐沙漠柠条林空间分布格局与景观特征研究

安达¹^,²(), 王海兵¹^,²^,³(), 白云菲¹^,², 李思琪¹^,², 张雪¹^,², 徐光甫⁴

1.内蒙古农业大学沙漠治理学院,呼和浩特 010018
2.内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室,呼和浩特 010018
3.内蒙古杭锦旗荒漠生态系统国家定位观测研究站,内蒙古鄂尔多斯 017400
4.中国林业科学研究院沙漠林业实验中心,内蒙古巴彦淖尔 015200

收稿日期:2024-02-06 修回日期:2024-04-08 出版日期:2024-04-28 发布日期:2024-09-02
通讯作者: 王海兵,副教授,主要研究方向为干旱区风沙灾害及防治。Email:hbwang@imau.edu.cn
作者简介:安达,硕士研究生,主要研究方向为荒漠化防治。Email:872628057@qq.com
基金资助:
“科技兴蒙”行动重点专项项目“库布其沙漠生态保护与治理技术研究”(KJXM-EEDS-202006);国家重点研发计划“防风固沙林防治沙化的多尺度防护效应与作用机理”(2022YFF1302503-1)

Spatial Distribution Patterns and Landscape Characteristics of Caragana korshinskii Groves in the Kubuqi Desert

AN Da¹^,²(), WANG Haibing¹^,²^,³(), BAI Yunfei¹^,², LI Siqi¹^,², ZHANG Xue¹^,², XU Guangfu⁴

1. College of Desert Control Science and Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China
2. Key Laboratory of Aeolian Physics and Desertification Control Engineering from Inner Mongolia Autonomous Region Hohhot 010018,China
3. Inner Mongolia Hangjin Desert Ecological Position Research Station,Ordos 017400,Inner Mongolia,China
4. Experimental Center of Desert Forestry,Chinese Academy of Forestry,Bayannur 015200,Inner Mongolia,China

Received:2024-02-06 Revised:2024-04-08 Online:2024-04-28 Published:2024-09-02

摘要/Abstract

摘要：

揭示库布齐沙漠灌木资源分布与景观特征,对优化区域灌木资源分布结构,增加其保护与利用效能,稳固防沙治沙成效具有重要意义。基于GF-2遥感影像、DEM、气温、降水等数据,使用地理空间分析技术解析库布齐沙漠柠条林的分布现状与景观特征。结果表明:1)库布齐沙漠的柠条林斑块数量约2.2万个,总面积约2.1万hm²,占库布齐沙漠面积的1.49%。杭锦旗的柠条林斑块最多,东胜区最少;流动沙地的斑块最多,盐碱地最少。斑块多分布于高程984~1 093 m的区域,高程增加柠条斑块数量减少;随着温度升高、降水量增大,斑块数量增加,年降水量309~356 mm区域最多。2)库布齐沙漠不同区域景观特征与地势地貌、气温、降水、柠条林种植类型以及荒漠化防治作用有关。北部区域高程低、盐碱地多,属于库布齐沙漠扩张边缘,以连片成条带状生长的防沙阻沙柠条林为主;南部高程高、气温低,以防风固沙林与水土保持林为主;西部高程低、流动沙地多,气候干旱,属于荒漠草原带,以天然散生柠条林为主;东部水热条件好,多分布于退耕还林区域及道路两旁。库布齐沙漠应加大西部柠条林保护与修复力度,更新改造沙漠北部老化退化柠条林种植格局以增强其稳定性,库布齐沙漠东部水热优势显著,应继续增加柠条林种植面积,为柠条产业发展供给充足林草资源。

关键词: 库布齐沙漠, 柠条, 遥感, 景观, 空间分布

Abstract:

Revealing the distribution and landscape characteristics of shrub resources in the Kubuqi Desert is of great significance to optimize the distribution structure of shrub resources in the region,increase the effectiveness of their protection and utilization,and solidify the effectiveness of sand control and prevention.Based on GF-2 remote sensing images,DEM,temperature,precipitation and other data,geospatial analysis techniques were used to analyze the distribution status and landscape characteristics of Caragana groves in the Kubuqi Desert.The results show that:1)the number of Caragana grove patches in the Kubuqi Desert is about 22 000,with a total area of about 21 000 hm²,accounting for 1.49% of the area of the Kubuqi Desert.Hangjin Banner has the most Caragana grove patches and Dongsheng District has the least;mobile sandy land has the most patches and saline land has the least.The patches are mostly distributed in the area of elevation 984-1 093 m,and the number of Caragana grove patches decreases with the increase of elevation;with the increase of temperature and precipitation,the number of patches increases,and the area with annual precipitation 309-356 mm is the most.2)The landscape pattern of different regions of the Kubuqi Desert is related to the terrain and geomorphology,temperature and precipitation,Caragana grove plantation type,and the desertification control effect.The northern region has low elevation,saline and alkaline land,belongs to the edge of Kubuqi Desert expansion,and is dominated by continuous sand prevention and sand blocking Caragana groves,the southern region has high elevation and low temperature,the main focus is on wind and sand control forests and soil and water conservation forests.,the western region has low elevation,flowing sandy land,arid climate,and belongs to desert grassland belt,and is dominated by natural dispersed Caragana groves,and the eastern region has good hydrothermal conditions,which is more distributed in areas of returning cultivated land to forests and on both sides of the roads.The Kubuqi Desert should strengthen the protection and restoration of Caragana groves in the western part of the desert,update the planting pattern of aged and degraded Caragana groves in the northern part of the desert in order to enhance its stability,and continue to increase the planting area of Caragana groves in the eastern part of the desert,where there are significant hydrothermal advantages,so as to supply sufficient forestry and grassland resources for Caragana grove industry development.

Key words: Kubuqi Desert, Caragana korshinskii, remote sensing, landscape, space distribution

中图分类号:

S793.3

安达, 王海兵, 白云菲, 李思琪, 张雪, 徐光甫. 库布齐沙漠柠条林空间分布格局与景观特征研究[J]. 林草资源研究, 2024,(2): 43-50.

AN Da, WANG Haibing, BAI Yunfei, LI Siqi, ZHANG Xue, XU Guangfu. Spatial Distribution Patterns and Landscape Characteristics of Caragana korshinskii Groves in the Kubuqi Desert[J]. Forest and Grassland Resources Research, 2024,(2): 43-50.

图/表 8

图1

图2

表1

景观指数及其生态学意义

景观指数	公式	参数意义	生态学意义
聚合度 (I_AI)	I_AI= $g i i m a x → g i i$	g_ii为此类景观的总面积	反映斑块的邻接程度
最大斑块指数 (I_LPI)	I_LPI= $A m a x A$	A_max为景观类型中最大斑块面积;A为此类景观的总面积	某种景观类型中面积最大的斑块与该类型景观总面积的百分比
景观形状指数 (I_LSI)	I_LSI= $0.25 E A$	E为景观内所有斑块周长	表示景观内部斑块的复杂程度
分离度指数 (I_SPLIT)	I_SPLIT= $12 n A / m A$	n为斑块数量;m为斑块类型数量	某一景观类型中各斑块之间的分离程度
斑块内聚力指数 (I_COHESION)	I_COHESION=100× $1 - ∑ j = 1 m p i j ∑ j = 1 m p i j a i j 1 - 1 Z - 1$	p_ij为景观类型i的j斑块的周长;a_ij为它的面积;Z为景观中的栅格总数	内聚力指数体现斑块类型的自然连通度
景观分裂指数 (I_DIVISION)	I_DIVISION= $1 - ∑ j = 1 n (a i j) A$	a_ij为景观类型i的j斑块的面积	体现了景观在空间中被分割的程度
周长面积分维数 (I_PAFRAC)	I_PAFRAC= $2 / [n × ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n l n p i j × l n a i j - ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n l n p i j × ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n l n a i j] n × ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n l n p i j 2 - ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n l n p i j$		一定程度上反映出人类活动对景观格局的干扰程度,从1到2表示受人类活动干扰程度由小到大

表1

表2

表3

表4

表5

表6

参考文献 31

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斑块等级	面积/hm²	斑块个数/个	最小面积/hm²	平均面积/hm²	总面积/hm²	数量比例/%	面积比例/%
小斑块	<1	20 109	0.02	0.68	13 691.69	91.50	65.11
中斑块	1~<10	1 763	1.00	2.39	4 217.35	8.02	20.06
大斑块	10~<100	101	10.05	22.32	2 254.22	0.46	10.72
特大斑块	100~1 000	4	120.69	215.75	863.23	0.03	4.11
合计		21 977			21 026.49	100.00	100.00

景观指数	达拉特旗	东胜区	杭锦旗	准格尔旗
斑块数量(N_P)	7 589.00	859.00	9 219.00	4 053.00
斑块密度(P_D)	100.52	85.05	82.52	111.55
最大斑块指数(I_LPI)	1.20	13.92	4.17	1.63
景观形状指数(I_LSI)	295.41	41.47	331.57	159.00
聚合度指数(I_AI)	45.37	54.78	53.09	44.47
分离度指数(I_SPLIT)	1 846.45	40.57	378.45	760.40
周长面积分维数(I_PAFRAC)	1.51	1.45	1.50	1.49
景观分裂指数(I_DIVISION)	1.00	0.98	1.00	1.00
斑块内聚力指数(I_COHESION)	77.74	78.89	88.13	76.18

景观指数	984~<1 093 m	1 093~<1 207 m	1 207~<1 351 m	1 351~1 576 m
斑块数量(N_P)	11 091.00	3 991.00	2 240.00	2 041.00
斑块密度(P_D)	87.96	84.47	112.81	120.87
最大斑块指数(I_LPI)	3.65	2.56	2.52	1.27
景观形状指数(I_LSI)	361.93	217.68	164.45	153.41
聚合度指数(I_AI)	52.01	53.07	45.12	44.54
分离度指数(I_SPLIT)	523.19	528.36	795.59	1 031.84
周长面积分维数(I_PAFRAC)	1.49	1.49	1.47	1.46
景观分裂指数(I_DIVISION)	1.00	1.00	1.00	1.00
斑块内聚力指数(I_COHESION)	83.53	83.35	71.54	70.17

景观指数	不同气温				不同降水
景观指数	5.98~< 7.07℃	7.07~< 7.78℃	7.78~< 8.27℃	8.27~< 9.56℃	187~< 254 mm	254~< 309 mm	309~< 356 mm	356~< 424 mm
斑块数量(N_P)	1 610.00	2 593.00	7 106.00	7 923.00	3 893.00	1 865.00	9 697.00	3 759.00
斑块密度(P_D)	128.63	99.96	94.57	83.07	64.54	81.23	105.91	113.29
最大斑块指数(I_LPI)	1.70	2.36	1.04	4.84	7.65	2.30	0.85	0.62
景观形状指数(I_LSI)	137.16	177.30	296.25	299.56	211.48	146.05	342.71	216.07
聚合度指数(I_AI)	42.47	48.29	49.13	54.44	59.78	55.13	46.62	44.13
分离度指数(I_SPLIT)	935.24	801.79	1 700.85	291.55	123.11	343.25	2 539.69	2 123.40
周长面积分维数(I_PAFRAC)	1.46	1.47	1.49	1.49	1.49	1.47	1.48	1.49
景观分裂指数(I_DIVISION)	1.00	1.00	1.00	1.00	0.99	1.00	1.00	1.00
斑块内聚力指数(I_COHESION)	67.91	75.30	78.32	76.25	89.91	84.19	74.60	71.30

景观指数	固定沙地	流动沙地	半固定沙地	半流动沙地	盐碱地
斑块数量(N_P)	2 422.00	6 740.00	5 450.00	5 764.00	1 162.00
斑块密度(P_D)	224.66	267.30	222.18	248.02	196.24
最大斑块指数(I_LPI)	1.43	1.50	0.93	1.51	4.75
景观形状指数(I_LSI)	123.08	198.89	181.56	186.54	80.72
聚合度指数(I_AI)	44.50	41.07	45.62	42.50	51.57
分离度指数(I_SPLIT)	915.09	1 467.51	1 553.75	1 585.96	164.47
周长面积分维数(I_PAFRAC)	1.47	1.47	1.47	1.48	1.46
景观分裂指数(I_DIVISION)	1.00	1.00	1.00	1.00	0.99
斑块内聚力指数(I_COHESION)	70.05	66.41	70.94	68.33	78.31

库布齐沙漠柠条林空间分布格局与景观特征研究

Spatial Distribution Patterns and Landscape Characteristics of Caragana korshinskii Groves in the Kubuqi Desert

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