古尔班通古特沙漠土壤水分-地形-植被关系研究

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.05.025

草地学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (5): 1548-1557.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.05.025

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古尔班通古特沙漠土壤水分-地形-植被关系研究

张晓玉, 张定海, 宁婷, 马玉婧

甘肃农业大学理学院数量生物研究所, 甘肃兰州 730070

收稿日期:2023-10-29 修回日期:2023-12-17 发布日期:2024-06-01
通讯作者: 张定海，E-mail:zhangdh@gsau.edu.cn
作者简介:张晓玉(1998-)，女，汉族，甘肃酒泉人，硕士研究生，主要从事应用统计学研究，E-mail：1579134307@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(42361016)；甘肃省科技创新计划-“西部之光”人才计划项目(22 JR9KA032)；甘肃省科技计划项目(21 JR7RA831)；重点研发计划-农业领域(23YFNA0036)资助

Study on the Relationship Between Soil Moisture,Topography and Vegetation in the Gurbantunggut Desert

ZHANG Xiao-yu, ZHANG Ding-hai, NING Ting, MA Yu-jing

Institute of Quantitative Biology, College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu Province 730070, China

Received:2023-10-29 Revised:2023-12-17 Published:2024-06-01

摘要/Abstract

摘要： 土壤水分是固沙植被的主要驱动因子，受地形、植被和气候的相互作用影响。本研究以古尔班通古特沙漠半固定沙丘上的土壤水分为研究对象，采用广义线性、广义加性和随机森林等模型，研究了不同微地貌类型和深度的土壤水分与地形-植被因子之间的关系。结果表明：除了迎风坡上表层(0~40 cm)土壤水分之外，沙丘不同微地貌类型和深度的土壤水分之间差异不显著；与植被因子相比，地形因子对不同深度土壤水分的影响更显著；地形因子坡度和高差与土壤水分含量呈负相关关系，而坡向与土壤水分含量呈正相关关系；植被因子的灌木盖度和生物量也对土壤水分呈现负向趋势；针对不同深度的土壤水分与地形-植被因子的关系建模上，随机森林模型优于广义线性和广义加性模型。研究结果为该地区未来固沙植被保护工作提供了理论指导。

关键词: 土壤水分, 影响因子, 相关性分析, 广义线性模型, 广义加性模型, 随机森林模型

Abstract: Soil moisture is the main driver of sand-fixing vegetation,which is affected by the interaction of topography,vegetation and climate. In this study,soil moisture in semi-fixed sand dunes in the Gurbantunggut Desert was used as the research object,and the relationship between soil moisture and topography-vegetation factors at different micro-landform types and depths was studied using generalized linear,generalized additive and random forest models. The results showed that:Soil moisture,except for the surface layer (0~40 cm) on the windward slope,had no significant difference between different micro-landform types and depths of the dunes. Compared with vegetation factors,topographic factors had more significant effect on soil moisture at different depths. The slope and elevation difference of topographic factors showed a negative trend on soil moisture,while the slope aspect showed a positive trend. Shrub coverage and biomass of vegetation factors also showed a negative trend on soil moisture. For the evaluation of soil moisture at different depths,the random forest model was better than the generalized linear and generalized additive models. The results of this study provided theoretical guidance for the future protection of sand-fixing vegetation in this area.

Key words: Soil moisture, Impact factor, Correlation analysis, Generalized linear models, Generalized additive model, Random forest model

中图分类号:

S152.7

张晓玉, 张定海, 宁婷, 马玉婧. 古尔班通古特沙漠土壤水分-地形-植被关系研究[J]. 草地学报, 2024, 32(5): 1548-1557.

ZHANG Xiao-yu, ZHANG Ding-hai, NING Ting, MA Yu-jing. Study on the Relationship Between Soil Moisture,Topography and Vegetation in the Gurbantunggut Desert[J]. Acta Agrestia Sinica, 2024, 32(5): 1548-1557.

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参考文献

[1] 郑佳翔,孙桂丽,苏香玲,等. 阿克苏地区荒漠化变化趋势及其驱动因素[J]. 水土保持通报,2022,42(4):278-285
[2] LIU Z,MA L,LIU T,et al. Influence of Key Climate Factors on Desertification in Inner Mongolia[J]. Atmosphere,2023,14(9):1404-1416
[3] WILLIAM H,SCHLESINGER,JANE A,et al. On the Spatial Pattern of Soil Nutrients in Desert Ecosystems[J]. Ecology,1996,77(2):201-220
[4] 陈嘉嘉,黄磊,贾鸿飞,等. 腾格里沙漠人工植被区不同植被类型土壤水分垂直变异特征及其动态变化模型[J]. 干旱区资源与环境,2022,36(4):126-133
[5] 李新荣,张志山,黄磊,等. 我国沙区人工植被系统生态-水文过程和互馈机理研究评述[J]. 科学通报,2013,58(Z1):397-410
[6] 张定海,李新荣,张鹏. 生态水文阈值在中国沙区人工植被生态系统管理中的意义[J]. 中国沙漠,2017,37(4):678-688
[7] 洪光宇,王晓江,王少昆,等. 沙地土壤水分时空动态研究进展[J]. 水土保持研究,2021,28(3):390-398
[8] 杨文治. 黄土高原植被建设与可持续发展[M]. 北京:科学出版社,1998:101-140
[9] 孙琰蕙,张定海,张志山. 腾格里沙漠不同类型沙丘土壤水分含量与地形-植被因子关系研究[J]. 干旱区地理,2022,45(5):1570-1578
[10] WESTERN A W,GRAYSON R B,BLOSCHL G. Scaling of Soil Moisture:A Hydrologic Perspective[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences,2002,30(4):49-80
[11] 李军,王新军,贾宏涛,等.古尔班通古特沙漠南缘干季土壤水分含量空间异质性[J].中国沙漠,2016,36(6):1628-1636
[12] 李笑吟,毕华兴,张志,等. 晋西黄土区坡面尺度地形因子对土壤水分状况的影响[J]. 北京林业大学学报,2006(4):51-56
[13] 董智今,张呈春,展秀丽,等. 宁夏河东沙地生物土壤结皮及其下伏土壤养分的空间分布特征[J]. 生态环境学报,2023,32(5):910-919
[14] 于晓雯. 半干旱区流域植被生态过程及其与水文的响应机制研究[D]. 呼和浩特:内蒙古大学,2022:20-26
[15] 周宏飞,肖祖炎,姚海娇,等.古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异特征[J].水科学进展,2013,24(6):771-777
[16] BAH F I,张定海,孙琰蕙,等. 古尔班通古特沙漠东南部三种沙丘上优势灌木的空间格局及种间关联性研究[J]. 干旱区资源与环境,2022,36(7):154-165
[17] 宋祺,张绪冰,蔡红玥,等. 古尔班通古特沙漠路域风沙灾害风险评估与时空格局分析[J]. 干旱区资源与环境,2022,36(10):113-123
[18] 李功麟,张定海,张志山,等. 古尔班通古特沙漠沙丘主要灌木的种群数量动态[J]. 中国沙漠,2021,41(2):129-137
[19] LUO Q H,CHEN Q M,NING H S,et al. Chronosequence-based population structure and natural regeneration of Haloxylon ammodendron plantation in the southern edge of the Gurbantunggut Desert,Northwestern China[J]. Russian Journal of Ecology,2017,48(4):364-371
[20] 董光茉. 中国沙漠形成演化气候変化与沙漠化研究[M]. 北京:海洋出版社,2002:560-568
[21] WANG N,DU Y Y,LIANG F Y,et al. Protected areas effectively resisted 33.8% of urban development pressures in China during 2000—2018[J]. Applied Geography,2023,159(5):208-219
[22] 张宇飞. 灰色理论在芦苇产量预测中的应用研究[D]. 成都:西华大学,2006:24-26
[23] 高宏元,侯蒙京,葛静,等.基于随机森林的高寒草地地上生物量高光谱估算[J].草地学报,2021,29(8):1757-1768
[24] 李会朋,胥辉,张超,等. 基于随机森林模型的云南松天然林生物量遥感估测[J]. 西部林业科学,2022,51(3):60-66
[25] 张世才,王慧娟,张定海,等. 腾格里沙漠东南缘3种沙丘4种微地貌上土壤水分与地形-植被因子之间的关系[J]. 甘肃农业大学学报,2023,58(3):160-168
[26] 王锐,孙权,吴向伟. 腾格里沙漠东南缘不同地形下土壤水分空间变化动态研究[J]. 江西农业大学学报,2009,31(4):756-759
[27] 刘建波,杨帆,王志春,等. 苏打盐渍土区土壤理化性质及植物生物量与微地形空间异质性关系[J]. 土壤与作物,2021,10(2):163-176
[28] 张雪,张春平,杨晓霞,等. 草地和荒漠生态系统生物土壤结皮对土壤养分及酶活性的影响[J]. 草地学报,2023,31(3):632-640
[29] 王鹏祥,朱清科,申明爽,等. 陕北黄土区陡坡微地形土壤水分对降雨的响应[J]. 干旱区资源与环境,2020,34(8):167-172
[30] 刘倬彤,崔媛媛,白柳,等. 模拟降水变化对荒漠草原地上、地下生物量及其分配比例的影响[J]. 草地学报,2023,31(6):1632-1639
[31] 张艳灵,张定海,宁婷,等. 古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘上土壤水分与地形-植被因子的关系[J]. 水土保持学报,2023,37(4):258-266
[32] 范德政,梅雪梅,李鹏,等. 生态水文平衡状态下宁夏地区植被承载力模拟[J]. 水土保持学报,2023,37(4):166-172
[33] 张雪皎,高贤明,吉成均,等. 中国北方5种栎属树木多度分布及其对未来气候变化的响应[J]. 植物生态学报,2019,43(9):774-782
[34] AALTO J,KARJALAINEN O,HJORT J,et al. Statistical forecasting of current and future circum-Arctic ground temperatures and active layer thickness[J]. Geophysical Research Letters,2018,45(10):4889-4898
[35] SAINANI L K. Multivariate regression:The pitfalls of automated variable selection[J]. PM&R,2013,5(9):739-807
[36] MOESLUND E J,ARGE L,BOCHER K P,et al. Topographically controlled soil moisture is the primary driver of local vegetation patterns across a lowland region[J]. Ecosphere,2013,4(7):1-26

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Study on the Relationship Between Soil Moisture,Topography and Vegetation in the Gurbantunggut Desert

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[1]	黄晶, 刘克思, 豆鹏鹏, 高茜, 刘程, 苗正洲, 任卓然, 王堃. 农牧交错区不同撂荒年限对农田土壤的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 677-683.
[2]	谭兵兵, 种培芳, 刘行行, 刘泽华. 外源NaHS对盐胁迫下红砂根系形态及碳氮磷含量的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 139-147.
[3]	拓行行, 黄建弟, 白玥, 田慧慧, 李美慧, 王子临, 杨梦茹, 王亦波, 叶发明, 李伟. 半灌木扩张草原生长季内土壤氮矿化特征及其影响因素[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2730-2739.
[4]	孙亚菲, 柴永青. 祁连山西端不同生境孑遗植物裸果木群落物种多样性及其与土壤水分、盐分的关系[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 2059-2067.
[5]	李雪杰, 陈杰, 常帅, 于红博, 张丽华, 张巧凤, 李想. 草原土壤有机质和速效养分的空间分布及主控因子分析[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1798-1809.
[6]	师微柠, 苏世平, 李毅, 张䶮, 席杰. 干旱生境下外源脯氨酸对红砂气孔形态的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 777-784.
[7]	张宏, 黄荣, 姚博, 张玉娟, 张振粉. 桃色欧文氏菌Cp2脂多糖对紫花苜蓿幼苗生长的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(2): 615-622.
[8]	贾宏定, 黄丽娟, 刘蕾, 孙镕基, 张志飞, 陈桂华. 不同品种水稻秸秆青贮品质的比较研究[J]. 草地学报, 2022, 30(5): 1310-1318.
[9]	姚世庭, 芦光新, 邓晔, 范月君, 周华坤, 党宁, 王英成, 张海娟, 颜珲璘. 模拟增温对高寒草地土壤原核生物群落组成及多样性影响[J]. 草地学报, 2021, 29(S1): 27-34.
[10]	陈国茜, 祝存兄, 李素雲, 周秉荣, 李甫, 曹晓云, 周华坤. 三江源地区土壤水分的地理分区遥感模型构建及时空变化[J]. 草地学报, 2021, 29(S1): 199-207.
[11]	万婷, 段钧译, 李蒙, 陈智勇. 南荻MlNAC2基因差异表达与耐盐生理响应的相关性分析[J]. 草地学报, 2021, 29(12): 2685-2693.
[12]	李宏林, 胡竞格, 肖锋, 梁德飞, 周华坤. 生长季封育和氮添加对退化高寒沼泽湿地土壤水分状况的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(11): 2523-2529.
[13]	庄媛, 闫瑞瑞, 熊军波, 刘洋, 陈亚男, 杨培志, 呼天明, 辛晓平. 三种土地利用方式下南方高山土壤温室气体通量特征及其影响因子研究[J]. 草地学报, 2021, 29(10): 2294-2302.
[14]	王秀梅, 董建军. 基于广义线性模型估算内蒙古荒漠草原及典型草原地上生物量变化[J]. 草地学报, 2020, 28(6): 1711-1718.
[15]	李佩佩, 李毅, 苏世平, 种培芳, 李珍. 18个红砂家系的抗旱指标筛选与分析[J]. 草地学报, 2020, 28(2): 412-419.