前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的天然草原生態(tài)時(shí)空演變淺析，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

1．引言

草地是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙等方面發(fā)揮著重要作用。然而，《2009年全國草原監(jiān)測報(bào)告》顯示，我國草原生態(tài)仍很脆弱，草地退化已經(jīng)成為草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的最嚴(yán)重的問題。在草地退化研究中，通過對草原景觀格局的時(shí)空演變分析，有利于了解景觀結(jié)構(gòu)與草原退化過程的關(guān)系，為草原生態(tài)系統(tǒng)的治理和恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。因此，諸多學(xué)者、專家開展了針對草原退化過程中景觀格局時(shí)空演變的研究，但大多都集中在自然生境差、易受外界干擾的嚴(yán)重退化草原區(qū)，對生態(tài)恢復(fù)功能相對較好的草甸草原區(qū)則研究較少。

內(nèi)蒙古錫林郭勒草原的東部，又稱烏珠穆沁草原，是內(nèi)蒙古保存最完好的天然草甸草原之一。然而自20世紀(jì)50年代以來，由于墾荒種地造成草原破壞，出現(xiàn)了沙漠化，形成了總面積為5萬km2的格亥額勒蘇沙地，草原景觀格局的時(shí)空演變劇烈。目前，草原墾荒仍未停止，又出現(xiàn)了草原開礦、辦廠等經(jīng)濟(jì)活動，使烏珠穆沁草原面臨著種種威脅。作為天然草甸草原中人類活動干擾嚴(yán)重的典型代表區(qū)域，烏珠穆沁草原在自然地理上有其獨(dú)特的空間分布格局，在生態(tài)上具有一定的脆弱生境特征和演化規(guī)律。因此，研究該地區(qū)景觀格局空間變化的相關(guān)內(nèi)容，對天然草原生態(tài)系統(tǒng)的治理、恢復(fù)具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和借鑒意義。

2．研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

2.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，行政區(qū)劃隸屬錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗，地處烏珠穆沁草原，是天然的草甸草原。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)118°00′~118°45′、北緯46°20′以北至國境線，總面積1970km2。研究區(qū)屬北溫帶大陸性氣候，太陽輻射強(qiáng)烈，大風(fēng)日數(shù)多，自然條件較為惡劣。區(qū)內(nèi)地貌以低山丘陵與湖泊凹地相間排列，水系不發(fā)育，多形成湖泊，四周分布有條帶狀的風(fēng)成沙地。區(qū)內(nèi)動植物種類繁多，草叢高度為30~80cm，覆蓋度為70%~90%，部分草原荒漠化、沙化，并且存在小面積的裸露沙地。區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式以牧業(yè)為主、資源和能源為依托，擁有國內(nèi)外少有的大型朝不楞多金屬礦床，并開展了草原特色旅游業(yè)、口岸等特色產(chǎn)業(yè)。1.2數(shù)據(jù)來源本研究選用LandsatTM/ETM+影像為數(shù)據(jù)源，共選取了近15年來四個(gè)時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)，各時(shí)相遙感影像成像時(shí)間及參數(shù)見表1。從1991年開始，每隔5年有一幅影像，保證了數(shù)據(jù)的連續(xù)性，每個(gè)時(shí)期的影像質(zhì)量符合研究要求，且均能完全覆蓋研究區(qū)域。此外，本文所涉及的數(shù)據(jù)和資料還包括研究區(qū)1:5萬地形圖、地質(zhì)圖，以及氣象、地貌、植被、礦產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、社會等資料和報(bào)告。

2.2研究方法

2.2.1遙感影像處理與信息提取

在ENVI軟件的支持下，通過對研究區(qū)4期遙感影像進(jìn)行幾何校正、波段選擇與合成、圖像裁剪、圖像增強(qiáng)、圖像分類等處理和解譯，結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)及景觀分類原則和方法，對草原生態(tài)環(huán)境信息進(jìn)行提取，生成遙感影像圖和遙感分類圖（見圖1和圖2）。并在GIS支持下，建立草原環(huán)境信息時(shí)空數(shù)據(jù)庫。

2.20景觀格局動態(tài)分析法

運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理，通過對草原景觀格局的時(shí)空演變分析，有利于了解景觀結(jié)構(gòu)與草原退化過程的關(guān)系，為草原生態(tài)系統(tǒng)的治理和恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。基于研究區(qū)為草原環(huán)境中一個(gè)小尺度區(qū)域的考慮，選取景觀空間格局指數(shù)和景觀模擬模型兩種方法來定量描述1991年和2006年兩個(gè)年份的草原景觀格局的變化。通過對兩個(gè)年份景觀單元特征指數(shù)和景觀異質(zhì)性指數(shù)的分析，得出斑塊面積、最大斑塊面積、斑塊平均面積、斑塊數(shù)、邊界密度等景觀要素特征變化及優(yōu)勢度、多樣性、均勻度和分維數(shù)等景觀異質(zhì)性變化，反映出兩個(gè)年份的草原景觀格局具體變化。

2.2.3馬爾科夫鏈模型預(yù)測法

景觀模型可以建立景觀結(jié)構(gòu)、功能和過程之間的相互關(guān)系，是預(yù)測景觀未來變化的有效工具。景觀模擬模型可分空間模型（SpatialModel）和非空間模型（Non-spatialModel）。馬爾科夫鏈（MarkovChain）模型是一種常用的景觀空間動態(tài)模型，采用轉(zhuǎn)移矩陣（TransitionMatrix）來模擬景觀斑塊從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的動態(tài)規(guī)律。基于Landsat5、Landsat7遙感影像，通過遙感信息提取，得到草原環(huán)境時(shí)空變化數(shù)據(jù)庫。以年為單位，把草原環(huán)境的變化分為一系列離散的過程，根據(jù)各景觀類型的年平均轉(zhuǎn)化率，來確定景觀單元的轉(zhuǎn)移概率，建立轉(zhuǎn)移概率矩陣，利用馬爾科夫鏈模型模擬研究區(qū)的景觀動態(tài)演變過程并預(yù)測2010年、2015年和2020年的變化趨勢。

3．結(jié)果與分析

3.1研究區(qū)草原環(huán)境動態(tài)變化分析

基于研究區(qū)四期遙感分類圖及草原環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)庫中的矢量和屬性數(shù)據(jù)，研究區(qū)近15年來草原環(huán)境動態(tài)監(jiān)測結(jié)果表明：在1991—1996年間草原環(huán)境狀況良好；而從1996—2001年，草原環(huán)境持續(xù)惡化，表現(xiàn)為草地面積較1991年減少了23.51%，主導(dǎo)地類由較高蓋度草地轉(zhuǎn)變?yōu)槁愕兀曳遣莸貐^(qū)面積增加；從2001—2006年，草原環(huán)境得到改善，草地面積較2001年增加了22.89%，主導(dǎo)地類恢復(fù)為較高蓋度草地。

3.2研究區(qū)草原景觀格局變化分析

通過對研究區(qū)1991年和2006年兩個(gè)時(shí)期景觀單元特征指數(shù)和景觀異質(zhì)性指數(shù)的分析，整個(gè)研究區(qū)的景觀破碎化程度加大；較高蓋度草地和中蓋度草地的優(yōu)勢度減弱；景觀多樣性和均勻度增加，裸地和高蓋度草地所占比例增大；景觀分維數(shù)降低，人類對草原景觀的干擾增強(qiáng)。

3.3研究區(qū)草原環(huán)境演變動態(tài)模擬及預(yù)測分析

運(yùn)用馬爾科夫鏈模型模擬和預(yù)測研究區(qū)2010年、2015年和2020年環(huán)境的發(fā)展趨勢，結(jié)果表明：非草地區(qū)面積持續(xù)擴(kuò)大，草地區(qū)除高蓋度草地外，其他類型的草地所占面積均下降，整個(gè)草原環(huán)境在未來15年內(nèi)有惡化趨勢。

4．草原環(huán)境的驅(qū)動機(jī)制及整治措施

研究區(qū)草原環(huán)境變化的驅(qū)動機(jī)制從自然和人為兩個(gè)方面分析，主要驅(qū)動因子有地形地貌、氣候、土壤以及過度放牧、墾荒、盲目發(fā)展工礦業(yè)等。主要整治策略有“實(shí)行以草定畜、合理規(guī)劃布局工礦業(yè)、建立法律與法規(guī)和草原監(jiān)測體系，并加強(qiáng)宣傳教育、提高牧民的綜合素質(zhì)和生態(tài)保護(hù)意識”。