典型草原土壤与植被空间格局动态监控系统及自相关性研究

以乌珠穆沁典型草原400平方公里不同地形地貌草原为实验区，在3S集成技术平台上对多源、多时相遥感图像基于多种遥感图像动态转移数据矩阵变换的解析方法定量显示土壤植被的时空格局，建立典型草原土壤植被空间格局大尺度、快速、动态监控系统，表达典型草原景观异质性，探索植被与土壤的时空变异，为草原保护与合理利用提供基础数据和预警机制；在不同程度退化草原地区利用样方对比试验进行土壤、植被空间自相关性研究及土壤沙化临界阈实验，通过高密度布点取样确定土壤沙化临界阈值及植被退化梯度，研究栗钙土层厚度、土壤特性与植被生物量、盖度等要素间的相互影响及依存程度，度量评价典型草原演化趋势，根据区域化变量理论预测风蚀坑面可能发生及扩展的范围，寻找典型草原抵抗风蚀能力较弱的区域，将这些区域作为重点保护区域，按照这样的思路全面制定典型草原积极主动的保护策略，为草原自然恢复与科学管理提供科学依据，为沙源治理工程提供技术支持。

在锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗选择具有波状高平原、坡地和低山丘陵典型草原地形、地貌特征的三块实验样地，每个实验样地的面积为5Χ2.5千米,样方点间距为50米，3个实验区共计450个样点，2011—2013年共计得到12150个连续监测的样方数据，包括:土壤栗钙土层厚度、土壤机械组成、含水率与植被群落组成、植被盖度、植株高度、生物量、密度、叶面积指数。将全部数据导入西乌珠穆沁旗GIS平台上进行克里格差值计算，得到土壤及植被的分布状态图，将3年的数据逐年进行土壤与植被多个指标的相关性分析，同时取当年7月份同时相多源多光谱遥感影像（Spot5、TH 1B、landsat8）数据进行监督分类解析，在遥感影像上研究土壤特性与植被状况的对应关系，做空间相关性分析，统计分析土壤与植被状况的梯度变化，分析土壤沙化的渐进程度，确定沙化的临界阈值以及植被退化的梯度，并进行自相关显著性检验。同时在3个试验区的长轴方向上做了3个土壤及植被的剖面，每个剖面长度为5千米，按照样线法分析对比15千米长度上的土壤和植被3年间的变化和相互依存的状况。根据不同时相遥感影像，应用多种遥感图像动态转移数据矩阵变换的解析方法，进行变化识别与分类信息提取，利用三年的遥感数据，对土层厚度、土壤机械组成、含水率、植被盖度、植株高度、植被生物量、植被密度进行变化检测，建立各种数学模型，对其进行数据进行反演，在3S集成技术平台上真实地表达典型草原土壤与植被的空间异质性，揭示土壤环境与植被组成的空间格局的演变进程，对土壤植被的自相关性进行分析，绘制不同植物种群及其生态状况的区域专题图，绘制风蚀斑块与草地之间演变的动态分类图，建立了典型草原植被与土壤空间格局大尺度、快速、动态监控系统。