[發明專利]一種植物物種豐富度分布的空間模擬方法

有效

• 申請號: 201710450396.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN108388566B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 范澤孟;黃言;岳天祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06T17/05;G06T17/30;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種植物物種豐富度分布的空間模擬方法。該方法的實現主要包括三個步驟：首先，在收集和預處理研究區的自然保護區植物物種數據、土地利用/覆蓋數據、年平均生物溫度和降水數據、DEM數據和土壤數據的基礎上，實現各參數因子的空間化處理和統計分析；其次，分別建立植物物種豐富度與土地利用/覆蓋面積、環境因子和土地利用/覆蓋類型結構指數三大類生境因子之間相關性的最佳方程；最后，實現三大類因子最佳相關方程的綜合集成，構建植物物種豐富度的空間模擬方法，實現植物物種豐富度的空間模擬分析。該方法不僅能夠實現中宏觀尺度上的植物物種豐富度的空間分布模擬，而且具有很好模擬精度和很強的可操作性。

技術領域

本方法涉及一種植物物種豐富度分布的空間模擬方法，適用于全球變化及生態效應研究領域。

背景技術

氣候條件、地形地貌、土壤、土地利用/覆蓋變化等生境因子之間的互相作用決定著植物物種的空間分布格局。植物通過截留水分與養分循環來影響水土保持以及地表元素循環過程，其空間分布不僅直接決定其他物種生存所必需的物質和能量的空間分布狀況，而且植物物種豐富度在一定程度上決定了其他物種的多樣性。因此，如何在對氣候條件、地形地貌、土壤、土地利用/覆蓋變化等生境因子進行綜合考慮的情況下，構建植物物種豐富度的空間模擬方法，不僅是在宏觀尺度上定量分析和揭示植物物種豐富度的空間格局變化的關鍵方法和技術，也是區域、全國乃至全球尺度上開展生物多樣性和生態安全空間分析研究的焦點內容之一。

植物物種與生境因子的相關關系研究，一直是國內外生態學領域科研究的熱點問題。不管是從單一植物物種到種群及群落的定點監測、網絡觀測、野外調研，還是從單一生境因子到多個生境因子與植物物種分布之間的相關關系分析，都取得了長足進展。譬如，最具代表性的種-面積曲線方法，定量揭示了物種數量隨取樣面積增加而變化的規律（Arrhenius O, Species and area. Journal of Ecology,1921, 9: 95-99）。Stephenson研究表明氣溫和降水是影響植物物種類型及其分布的主要氣候因子（Stephenson N L.Climatic control of vegetation distribution: the role of the water balance.American Naturalist, 1990, 135(5): 649-670）。Chapin II等人研究表明土地利用/覆蓋作為全球變化的主要載體，直接影響地球系統的生物多樣性，對陸地生態系統來說，土地利用/覆蓋已成為致使物種多樣性喪失、改變植物物種空間分布格局的主要驅動因子之一（Chapin II IFS, Zavaleta ES, Eviner VT, et al. Consequences of changingbiodiversity. Nature, 2000, 405: 234–242）。尤其是近些年來，國內外在植物物種空間分布與生境因子相關關系方面開展了大量的研究工作。但主要集中在利用樣方采樣和歷史觀測等數據，進行植物物種與生境因子之間關系的統計分析，進而對局地格局上的植物物種豐富度與生境因子之間的關系進行解釋，而如何運用GIS空間分析方法，在對離散的植物物種觀測數據與相應生境因子之間的相關關系分析的基礎上，進行區域尺度乃至更大尺度上的植物物種分布的空間模擬分析研究則相對較少。另外，在考慮生境因子與植物物種空間分布的關系時，雖然有的研究選擇了多個生境因子，但在分析過程中，往往分別統計單一生境因子與植物物種之間的相關關系，而缺乏系統地同時考慮多個生境因子與植物物種分布關系的綜合分析。

另外，在對國家自然保護區的植物物種數量、土地利用/覆蓋及其他環境因子分析的過程中發現，自然保護區土地利用/覆蓋動態變化強度低于非保護區，而且自然保護區的植物物種豐富度的空間分布與自然保護區內特定環境因子、土地利用/覆蓋類型及其結構指數具有很好的相關性特征。因此，本發明針對上述現有方法的局限性，綜合考慮氣候條件、地形地貌、土壤、土地利用/覆蓋變化等生境因子，利用目前植物物種資料最全的自然保護區調研、觀測和統計數據，發明了一種植物物種豐富度分布的空間模擬方法，并實現植物物種豐富度的空間模擬分析，對我國生物多樣性保護戰略實施、國際生物多樣性公約談判、以及生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺（IPBES）合作研究具有重要意義。