應(yīng)用疊加分析揭示四合木(Tetranea mongolica)、半日花(Helianthemum songaricum)的分布與地形土壤之間的關(guān)系

額爾敦格日樂，包玉海

1 研究區(qū)概況

本文的研究區(qū)域?yàn)槲鞫鯛柖嗨棺匀槐Ｗo(hù)區(qū)鄂爾多斯市部分。西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，鄂爾多斯高原的西部邊緣，黃河以東的中生代大型內(nèi)陸坳陷盆地中，行政區(qū)劃上隸屬于鄂爾多斯市的鄂托克旗和烏海市。鄂爾多斯市部分的地理位置為東經(jīng) 106°40'～107°44'，北緯 39°13'～40°11'，總面積 5 568 km2。地形以中山、低山和高丘陵為主，另外還有山間谷地及黃河到山麓間的沖積－洪積扇。山體主要有桌子山、千里山等。其中以桌子山為最高，主峰海拔2 149 m。一般山地海拔1 400～1 800 m，相對高差350～600 m。黃河?xùn)|岸至山麓是沖積—洪積扇，并被若干條沖溝分割成帶狀，從山麓至黃河向下傾斜，平均高出黃河水面20～90 m，海拔1 080～1 170 m，形成山前傾斜平原。保護(hù)區(qū)屬典型的暖溫帶大陸性氣候，具有高原寒暑劇變特點(diǎn)，晝夜溫差大，氣候干燥，日照時間長，太陽輻射強(qiáng)，風(fēng)沙大，熱能及風(fēng)能資源豐富。另外，由于保護(hù)區(qū)地貌類型復(fù)雜，地勢變化較大，受地形影響，東西部的氣候特點(diǎn)有所不同。由于保護(hù)區(qū)多樣的地貌類型，使土壤類型也變得復(fù)雜多樣，主要分布有灰漠土、棕鈣土、栗鈣土、風(fēng)沙土、草甸土等土類。在本保護(hù)區(qū)內(nèi)集中分布著國家二級保護(hù)植物四合木(Tetranea mongolica)、半日花(Helianthemum songaricum)、革苞菊(Turgarinovia mongolica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、綿刺(Potaninia mongolica)等多種珍稀植物。保護(hù)區(qū)位于荒漠草原向草原化荒漠過渡的過渡帶上，是一個以保護(hù)古老殘遺植物及草原向荒漠過渡的植被帶和多樣的生態(tài)系統(tǒng)為主要對象的綜合性自然保護(hù)區(qū)［1］。珍稀植物四合木、半日花的生境研究對其保護(hù)有重要意義。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 野外調(diào)查

全球定位系統(tǒng)(GPS)提供一套技術(shù)，通過這種技術(shù)，GPS用戶在地球表面任何地方、任何空間、任何天氣條件下，任何時間都可以連續(xù)地知道自己所在的準(zhǔn)確位置、準(zhǔn)確時間以及位移物體的準(zhǔn)確航向、航速［2］。GPS主要用于實(shí)時、快速地提供目標(biāo)的空間位置。

本研究在遙感影像判讀時，確定目標(biāo)調(diào)查地點(diǎn)的位置時采用了GPS定位技術(shù)。本文用Gamin手持GPS接受機(jī)在野外記錄了采樣點(diǎn)的精確位置和植被類型，為監(jiān)督分類提供樣本。

采樣點(diǎn)定位方法:(1)沿區(qū)域的分布邊界饒一周的方法，該方法準(zhǔn)確性高，但費(fèi)時費(fèi)力，用于面積較小的區(qū)域。(2)在采樣點(diǎn)處拿 GPS走一個約100 m×100 m的正方形，在拐點(diǎn)處記錄其坐標(biāo)。這種方法用于植被面積比較大，分布較均勻的區(qū)域，100 m×100 m的正方形能夠覆蓋TM影像上的9個左右的像元，能夠較好的反映該植被類型在遙感影像上的灰度值。

野外調(diào)查情況如表1、圖1所示。

2.2 獲取植被類型圖

在植被類型野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，用Erdas Imagine 8.6圖像處理軟件，以野外調(diào)查的數(shù)據(jù)為訓(xùn)練樣本，對糾正好的TM的7個波段圖像文件進(jìn)行監(jiān)督分類，能夠較好地分出部分植被類型(圖2)。

2.3 地形圖與土壤圖的處理

將1:5萬的地形圖數(shù)字化，再依據(jù)等高線生成DEM，將DEM與TM真彩色土圖像融合，可以生成逼真的3維立體瀏覽，根據(jù)DEM獲得高程分帶圖(圖3)和坡度圖(圖4)。

表1 野外調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

圖1 GPS野外采樣點(diǎn)

圖2 西鄂爾多斯自然保護(hù)區(qū)植被類型監(jiān)督分類結(jié)果

圖3 西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)DEM高程分帶圖

圖4 西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)坡度圖

將1∶40萬土壤圖數(shù)字化，可獲得數(shù)字土壤圖。

3 疊加分析

3.1 四合木、半日花的分布與海拔、坡度之間的關(guān)系

用ENVI4.0將以四合木建群和半日花建群的珍稀植被圖層與坡度圖層疊加，進(jìn)行分析，結(jié)果表明:四合木群落的87%分布在坡度3度以下的平坦地面;而半日花群落分布與坡度關(guān)系不密切，但坡度大于9度的地區(qū)分布很少(表2)。四合木分布與海拔的關(guān)系是:集中分布在1 050～1 350 m之間;半日花的分布與海拔關(guān)系是主要分布在在1 300 m以上(表3)，在蘇亥圖一帶分布的半日花分布最高可達(dá)海拔達(dá)1 700 m。這與秦樹輝等［6］在烏海市崗德格爾山進(jìn)行調(diào)查結(jié)果一致。半日花生長的海拔高與紅砂，如果將紅砂認(rèn)為是桌子山山地植被是基帶植物，半日花可以認(rèn)為是山麓地帶植物。

表2 四合木種群、半日花種群分布在不同坡度上的比例

表3 四合木群落、半日花群落在不同海拔高度上的分布比例

3.2 四合木、半日花的分布與土壤之間的關(guān)系

用地理信息系統(tǒng)軟件Arcview3.3，將珍稀植被圖層與土壤圖層進(jìn)行疊加分析，發(fā)現(xiàn)在保護(hù)區(qū)內(nèi)的四合木分布與沙化灰漠土、砂礫巖類鈣質(zhì)灰漠土、洪積鈣質(zhì)灰漠土和砂礫巖類淡棕鈣土關(guān)系密切。半日花的生境嚴(yán)酷，在1∶40萬的土壤圖上，其分布區(qū)域顯示為裸巖、砂礫巖類鈣質(zhì)粗骨土、砂礫巖類淡棕鈣土、砂礫巖類鈣質(zhì)灰漠土、洪積鈣質(zhì)灰漠土、沙化灰漠土等機(jī)制有關(guān)。由此可見，四合木的分布區(qū)與灰漠土關(guān)系密切，而半日花的分布與砂礫質(zhì)基質(zhì)有關(guān)。珍稀植物半日花的生境非常嚴(yán)酷，主要分布在具有強(qiáng)度石質(zhì)化的山麓地段，地表有大小不等的石塊，并有基巖出露。

4 結(jié)語

本文在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用遙感圖像、地形圖、土壤圖和相關(guān)文字資料，應(yīng)用疊加分，揭示了保護(hù)區(qū)內(nèi)珍稀植物四合木和半日花的分布與海拔、坡度和土壤之間的關(guān)系。本研究顯示了疊加分析在荒漠地區(qū)自然保護(hù)區(qū)研究中所發(fā)揮的作用，對荒漠半荒漠地區(qū)珍稀植物的保護(hù)具有參考意義。

［1］ 楊美霞.西鄂爾多斯自然保護(hù)區(qū)簡介［J］.內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù)，1997(2):25－26.

［2］ 羅云啟，曾琨，羅毅.數(shù)字化地理信息系統(tǒng)建設(shè)與MapInfo高級應(yīng)用教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003:39－41.

［3］ 卡農(nóng)公司圖像研究室(日本).遙感—遙感技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用研究［M］.北京:科學(xué)出版社，1983.

［4］ Szekielda.Karl－ heinz Satellite Monitoring of the Earth［M］.New York:John Wiley＆Sons，1988.

［5］ 牛建明，袁清.草地東帶監(jiān)測中植被指數(shù)及其制圖處理的幾個問題［M］∥中國北方草地畜牧業(yè)動態(tài)監(jiān)測研究(一).北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1993:73－77.

［6］ 秦樹輝，郝潤梅，韓秀珍，等.內(nèi)蒙古西桌子山及其臨近地區(qū)珍稀植物群分布現(xiàn)狀研究［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，1999，13:135－138.