应用叠加分析揭示四合木(Tetranea mongolica)、半日花(Helianthemum songaricum)的分布与地形土壤之间的关系

额尔敦格日乐，包玉海

1 研究区概况

本文的研究区域为西鄂尔多斯自然保护区鄂尔多斯市部分。西鄂尔多斯国家级自然保护区位于内蒙古自治区西部，鄂尔多斯高原的西部边缘，黄河以东的中生代大型内陆坳陷盆地中，行政区划上隶属于鄂尔多斯市的鄂托克旗和乌海市。鄂尔多斯市部分的地理位置为东经 106°40'～107°44'，北纬 39°13'～40°11'，总面积 5 568 km2。地形以中山、低山和高丘陵为主，另外还有山间谷地及黄河到山麓间的冲积－洪积扇。山体主要有桌子山、千里山等。其中以桌子山为最高，主峰海拔2 149 m。一般山地海拔1 400～1 800 m，相对高差350～600 m。黄河东岸至山麓是冲积—洪积扇，并被若干条冲沟分割成带状，从山麓至黄河向下倾斜，平均高出黄河水面20～90 m，海拔1 080～1 170 m，形成山前倾斜平原。保护区属典型的暖温带大陆性气候，具有高原寒暑剧变特点，昼夜温差大，气候干燥，日照时间长，太阳辐射强，风沙大，热能及风能资源丰富。另外，由于保护区地貌类型复杂，地势变化较大，受地形影响，东西部的气候特点有所不同。由于保护区多样的地貌类型，使土壤类型也变得复杂多样，主要分布有灰漠土、棕钙土、栗钙土、风沙土、草甸土等土类。在本保护区内集中分布着国家二级保护植物四合木(Tetranea mongolica)、半日花(Helianthemum songaricum)、革苞菊(Turgarinovia mongolica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、绵刺(Potaninia mongolica)等多种珍稀植物。保护区位于荒漠草原向草原化荒漠过渡的过渡带上，是一个以保护古老残遗植物及草原向荒漠过渡的植被带和多样的生态系统为主要对象的综合性自然保护区［1］。珍稀植物四合木、半日花的生境研究对其保护有重要意义。

2 数据处理

2.1 野外调查

全球定位系统(GPS)提供一套技术，通过这种技术，GPS用户在地球表面任何地方、任何空间、任何天气条件下，任何时间都可以连续地知道自己所在的准确位置、准确时间以及位移物体的准确航向、航速［2］。GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置。

本研究在遥感影像判读时，确定目标调查地点的位置时采用了GPS定位技术。本文用Gamin手持GPS接受机在野外记录了采样点的精确位置和植被类型，为监督分类提供样本。

采样点定位方法:(1)沿区域的分布边界饶一周的方法，该方法准确性高，但费时费力，用于面积较小的区域。(2)在采样点处拿 GPS走一个约100 m×100 m的正方形，在拐点处记录其坐标。这种方法用于植被面积比较大，分布较均匀的区域，100 m×100 m的正方形能够覆盖TM影像上的9个左右的像元，能够较好的反映该植被类型在遥感影像上的灰度值。

野外调查情况如表1、图1所示。

2.2 获取植被类型图

在植被类型野外调查的基础上，用Erdas Imagine 8.6图像处理软件，以野外调查的数据为训练样本，对纠正好的TM的7个波段图像文件进行监督分类，能够较好地分出部分植被类型(图2)。

2.3 地形图与土壤图的处理

将1:5万的地形图数字化，再依据等高线生成DEM，将DEM与TM真彩色土图像融合，可以生成逼真的3维立体浏览，根据DEM获得高程分带图(图3)和坡度图(图4)。

表1 野外调查统计表

图1 GPS野外采样点

图2 西鄂尔多斯自然保护区植被类型监督分类结果

图3 西鄂尔多斯国家级自然保护区DEM高程分带图

图4 西鄂尔多斯国家级自然保护区坡度图

将1∶40万土壤图数字化，可获得数字土壤图。

3 叠加分析

3.1 四合木、半日花的分布与海拔、坡度之间的关系

用ENVI4.0将以四合木建群和半日花建群的珍稀植被图层与坡度图层叠加，进行分析，结果表明:四合木群落的87%分布在坡度3度以下的平坦地面;而半日花群落分布与坡度关系不密切，但坡度大于9度的地区分布很少(表2)。四合木分布与海拔的关系是:集中分布在1 050～1 350 m之间;半日花的分布与海拔关系是主要分布在在1 300 m以上(表3)，在苏亥图一带分布的半日花分布最高可达海拔达1 700 m。这与秦树辉等［6］在乌海市岗德格尔山进行调查结果一致。半日花生长的海拔高与红砂，如果将红砂认为是桌子山山地植被是基带植物，半日花可以认为是山麓地带植物。

表2 四合木种群、半日花种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、半日花的分布与土壤之间的关系

用地理信息系统软件Arcview3.3，将珍稀植被图层与土壤图层进行叠加分析，发现在保护区内的四合木分布与沙化灰漠土、砂砾岩类钙质灰漠土、洪积钙质灰漠土和砂砾岩类淡棕钙土关系密切。半日花的生境严酷，在1∶40万的土壤图上，其分布区域显示为裸岩、砂砾岩类钙质粗骨土、砂砾岩类淡棕钙土、砂砾岩类钙质灰漠土、洪积钙质灰漠土、沙化灰漠土等机制有关。由此可见，四合木的分布区与灰漠土关系密切，而半日花的分布与砂砾质基质有关。珍稀植物半日花的生境非常严酷，主要分布在具有强度石质化的山麓地段，地表有大小不等的石块，并有基岩出露。

4 结语

本文在野外实地调查的基础上，利用遥感图像、地形图、土壤图和相关文字资料，应用叠加分，揭示了保护区内珍稀植物四合木和半日花的分布与海拔、坡度和土壤之间的关系。本研究显示了叠加分析在荒漠地区自然保护区研究中所发挥的作用，对荒漠半荒漠地区珍稀植物的保护具有参考意义。

［1］ 杨美霞.西鄂尔多斯自然保护区简介［J］.内蒙古环境保护，1997(2):25－26.

［2］ 罗云启，曾琨，罗毅.数字化地理信息系统建设与MapInfo高级应用教程［M］.北京:清华大学出版社，2003:39－41.

［3］ 卡农公司图像研究室(日本).遥感—遥感技术的发展及其应用研究［M］.北京:科学出版社，1983.

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

［5］ 牛建明，袁清.草地东带监测中植被指数及其制图处理的几个问题［M］∥中国北方草地畜牧业动态监测研究(一).北京:中国农业科技出版社，1993:73－77.

［6］ 秦树辉，郝润梅，韩秀珍，等.内蒙古西桌子山及其临近地区珍稀植物群分布现状研究［J］.干旱区资源与环境，1999，13:135－138.