曹家睿

摘 要 本研究以甘家湖研究區(qū)中白梭梭為研究對象，采用EViews5.0和PASW18.0軟件中分析方法來確定影響白梭梭分布的因素，對甘家湖白梭梭種群空間格局特征進行深入分析。結(jié)果表明：研究區(qū)西北部白梭梭分布密度高于整體的平均水平，東南部低于整體的平均水平;甘家湖白梭梭的分布受自然和人為影響較為劇烈，其中自然因素包括海拔、鼠害、距河流距離等，人為因素包括人口數(shù)量。構(gòu)建模型精度為R2=0.97，說明以上幾種因素對白梭梭的分布存在著影響。

關鍵詞 甘家湖;白梭梭;空間分析;空間格局

中圖分類號：Q948.15 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.27.087

白梭梭為藜科多年生灌木，是中亞分布最廣的荒漠植被類型，是我國抗旱生物種質(zhì)資源庫中的重要組成部分，亦是西北干旱地區(qū)防風固沙的獨特樹種[1-2]。白梭梭是一種沙生荒漠植物，具有極強的抗旱能力，也是西北干旱荒漠區(qū)固沙造林面積最大的固沙植物[3]。種群空間格局分布是指不同種群在空間上的分布狀況，是由不同種群特性、關系和環(huán)境條件決定的[4]。種群空間格局理論研究具備了廣博的運用空間，目前依舊是種群生態(tài)學研究的主要方向。常靜等對準噶爾盆地瑪納斯河下游一帶沙漠邊緣地區(qū)梭梭、白梭梭群落分布格局及其種間關系進行分析[5];呂朝燕等準噶爾盆地西北緣梭梭種群的空間格局分布特點進行了研究[6];李建貴等對梭梭種群的徑級結(jié)構(gòu)、高度結(jié)構(gòu)、密度和空間分布格局變化等進行研究[7]。目前，對甘家湖自然保護區(qū)白梭梭的空間分析研究甚少，本研究基于遙感影像數(shù)據(jù)和甘家湖實測數(shù)據(jù)，利用ArcGIS空間分析方法，分析甘家湖白梭梭的空間格局特征，對白梭梭種群的資源的保護及天山北坡綠洲生態(tài)環(huán)境恢復具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆甘家湖梭梭林自然保護區(qū)，地處準噶爾盆地西部[8]，屬艾比湖盆地，處于溫帶荒漠地區(qū)，如圖1所示。研究區(qū)年日照時間約2 800 h，相當于10 ℃的積溫約為3 600 ℃，多年來年平均氣溫在6.7 ℃左右，每年的無霜期約180 d。年平均風速為1.4 m·s-1，最大風速能達到23 m·s-1，西南風是該地區(qū)的主風向。研究區(qū)的地帶性土壤為荒漠-灰棕色荒漠土地帶，主要有灰棕色荒漠土、鹽土、流沙、草甸土、灰棕色荒漠土、龜裂土等，地表植被主要有梭梭、白梭梭、胡楊、檉柳、鈴鐺刺、三芒草、肉蓯蓉和蘆葦?shù)萚1]。

2 研究方法

2.1 試驗數(shù)據(jù)來源

本研究試驗數(shù)據(jù)由3部分組成：1）2018年赴新疆精河縣甘家湖自然保護區(qū)土地利用數(shù)據(jù);2）2018年Landsat遙感衛(wèi)星影像;3）精河縣統(tǒng)計年鑒。

2.2 研究方法

在探析甘家湖白梭梭空間分布情況時，主要運用平均最鄰近指數(shù)（ANN）、核密度估算（KDE）、全局性空間聚類校驗（Getis-Ord General G）、空間“熱點”探測（Hot spot analysis）等方法。在探求白梭梭空間格局的驅(qū)動力及驅(qū)動機制時候，主要運用EViews 5.0和PASW 18.0軟件中的分析方法來確定影響白梭梭分布的因子。

3 結(jié)果與分析

3.1 甘家湖研究區(qū)白梭梭的空間格局特征

運用上述方法，通過ArcGIS10.6軟件來揭示鄉(xiāng)村聚落的空間分布特征類型[1]。

通過測度，甘家湖研究區(qū)白梭梭分布的平均最鄰近指數(shù)為0.86，屬于集聚分布模式;而且校驗值Z為-118.69，表示只有1%或更小的可能性會使該聚類模式是隨機過程產(chǎn)生的結(jié)果。因此，甘家湖白梭梭林分布較為均衡和集聚。

用Kernel方法生成白梭梭的密度及規(guī)模分布圖，如圖2所示。整個甘家湖研究區(qū)白梭梭密度分布具有較大的地域差異性，可以發(fā)現(xiàn)以下特征，1）白梭梭分布的總體密度約為25棵/km2。2）甘家湖研究區(qū)北部和南部白梭梭分布集中，東西兩部分分布較稀疏，研究區(qū)中部最為稀疏。3）甘家湖研究區(qū)北部白梭梭分布密度為30棵/km2，由DEM數(shù)據(jù)可以看出北部海拔較低，說明白梭梭的分布可能跟地形有相關。4）甘家湖研究區(qū)南部白梭梭分布密度為20棵/km2，可以發(fā)現(xiàn)白梭梭在河流附近分布較為密集，地下水資源與白梭梭分布具有相關性。

將甘家湖研究區(qū)白梭梭進行全局聚類校驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白梭梭分布在西北地區(qū)較為集中出現(xiàn)高值區(qū)域如圖3所示，東南地區(qū)較為稀疏，多為低值區(qū)域。就白梭梭分布規(guī)模而言，西北部分布較為茂密，東南方向分布逐漸減少。此外，通過西北部與東南部白梭梭分布典型區(qū)域分析空間格局特征。1）甘家湖研究區(qū)西北部白梭梭分布多而密集，最大分布密度為30棵/km2，最小分布密度為20棵/km2，整體高于整個研究區(qū)平均水平;東南部則分布較為少而稀疏，最大分布密度為20棵/km2，最小分布密度為10棵/km2，整體較低于研究區(qū)平均水平。2）從白梭梭面積規(guī)模分析，整個研究區(qū)中白梭梭與梭梭的面積分布狀況分別為17.54 km2和198.23 km2，兩個種群分布面積有較大的差距，在研究區(qū)南部所占面積的比重為1.14%到11.68%。整體來看，研究區(qū)南部白梭梭分布面積占整個研究區(qū)種群中的10.53%，其余3個區(qū)域白梭梭分布面積占整個研究區(qū)梭梭種群總面積的比重為11%以上，說明白梭梭的分布狀況受其他因子影響。

3.2 甘家湖研究區(qū)白梭梭空間格局驅(qū)動力分析

甘家湖白梭梭聚落空間的變化受到多種因素的影響和制約，各種因素之間相互存在著關系。為尋求白梭梭空間格局的影響因子，對甘家湖研究區(qū)白梭梭空間格局的驅(qū)動力進行分析。采用甘家湖保護區(qū)DEM數(shù)據(jù)以及土地利用數(shù)據(jù)，基于Eviews軟件對影響白梭搜分布格局的多種因素進行回歸分析，最終選取最具代表的影響因子，進而探求甘家湖白梭梭空間格局的綜合動力機制。

3.2.1 樣本變量的選取與測評

1）解釋變量與被解釋變量的選取。以甘家湖研究區(qū)中選取4個典型白梭梭樣地為樣本，以4個白梭梭樣地的面積為被解釋變量，以反映白梭梭樣地面積變化的人為和自然等相關指標因素為解釋變量，見表1，建立分析模型。尋找研究區(qū)中白梭梭空間格局與包括人為和自然等方面影響在內(nèi)的相關因素之間的關系。

2）模型建立與分析。通過甘家湖自然保護區(qū)土地利用數(shù)據(jù)、甘家湖地區(qū)統(tǒng)計年鑒，獲取甘家湖自然保護區(qū)自然狀況和人為因素數(shù)據(jù)，建立模型：

Yi=β1X1+β2X2+…+βnXn+εi（4）

其中，Yi表示第i個白梭梭樣地的面積的絕對評價得分;Xi表示第i個影響因素;εi遵循獨立同分布過程，均值為零。利用EViews5.1統(tǒng)計軟件[9]采用逐步回歸法進行回歸分析。

3.2.2結(jié)果分析

通過計算，得出影響白梭梭分布的相關評價結(jié)果。從表2和式（5）可以看出，模型的精度為R2=0.97，逐步回歸后的4個自變量可以大約解釋白梭梭多分布在海拔低且靠近水源的位置，模型通過了F檢驗和t檢驗，均達到顯著水平，D-W值為2.27。這些都表明該模型在統(tǒng)計學上是有意義的。

Y=294.56X3+2.88X4+104.823 4X5+2 845.78X7（5）

可以得到如下關于甘家湖研究區(qū)白梭梭分布的影響因素的分析結(jié)果。1）自然因素方面海拔高度對白梭梭生長有著一定的影響，通過分析可以判斷出白梭梭密度高的區(qū)域一般分布在海拔位置較低的位置;由于鼠害的原因白梭梭的分布也受到不小的影響，老鼠對于白梭梭的啃食對白梭梭的生長情況造成大面積影響;研究表明，距河流的遠近對于白梭梭分布同樣存在著聯(lián)系，一般距離河流較遠的地區(qū)白梭梭分布密度較低，越靠近河流白梭梭分布密度越高面積越大。2）人為因素方面隨著人口的不斷增長偶爾會出現(xiàn)對白梭梭砍伐的現(xiàn)象，這也是影響白梭梭分布的原因之一。

4 結(jié)論與討論

本研究以新疆艾比湖為研究區(qū)，以甘家湖地面調(diào)查數(shù)據(jù)與遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用ArcGIS空間分析的方法對甘家湖白梭梭種群空間格局特征進行深入分析。

1）通過分析可以得出研究區(qū)西北部白梭梭的分布狀況較為密集逐漸向邊緣地區(qū)擴散的趨勢，整體高于研究區(qū)平均水平;研究區(qū)東南部白梭梭群落的分布密度較小，低于整個研究區(qū)范圍內(nèi)平均水平。

2）通過對影響甘家湖研究區(qū)白梭梭驅(qū)動力因子進行分析得出，甘家湖白梭梭分布狀況受人為和自然因素的影響，白梭梭的生長與海拔和距河流的距離有著密切的聯(lián)系，同時鼠害也會影響白梭梭分布，人口的增加還會出現(xiàn)對白梭梭破壞的現(xiàn)象。

近些年，由于自然和人為因素，西北干旱區(qū)的荒漠植被不斷縮減。目前，梭梭種群已經(jīng)被列為國家級自然保護植物，白梭梭更是梭梭種群中的稀有樹種，是西北干旱區(qū)防風固沙的綠色屏障。選擇甘家湖白梭梭空間格局特征進行研究，對白梭梭種群的資源保護及天山北坡綠洲生態(tài)環(huán)境恢復具有重要意義。

參考文獻：

[1] 蔡新斌，吳俊俠.甘家湖自然保護區(qū)白梭梭種群特征與動態(tài)分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2016，30（7）：90-94.

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[3] 常學向，趙文智，張智慧.荒漠區(qū)固沙植物梭梭（Haloxylon ammodendron）耗水特征[J].生態(tài)學報，2007，27（5）：1826-1837.

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[6] 呂朝燕，張希明，劉國軍，等.準噶爾盆地西北緣梭梭種群結(jié)構(gòu)和空間格局特征[J].中國沙漠，2012，32（2）：380-387.

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[8] 劉麗燕，蔡新斌，江曉珩，等.新疆甘家湖梭梭林自然保護區(qū)植物組成及地理成分分析[J].植物科學學報，2016，34（5）：695-704.

[9] 李紅波，張小林，吳江國，等.蘇南地區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間格局及其驅(qū)動機制[J].地理科學，2014，34（4）：438-446.

（責任編輯：劉 昀）