[发明专利]一种基于景观格局指数及气象因子的干旱半干旱区植被生态需水关键影响因子识别方法

说明书

本发明涉及生态环境技术领域，公开了一种基于景观格局指数及气象因子的干旱半干旱区植被生态需水关键影响因子识别方法，识别方法包括以下步骤：基于1990‑2015年土地利用景观格局数据。利用FRAGSTATS软件计算斑块密度、连通度指数、最大斑块指数、聚集度指数、香农多样性指数、蔓延度指数、分离度指数、最大斑块指数和形状指数的指标景观空间格局指数，深刻剖析景观格局时空动态演变特征，利用趋势和突变分析方法分析气温、降水等气象因子特征，其次根据陆面植被生态需水量的核算方法，得出草地、林地、耕地和未利用地的年平均需水量定额，从景观格局及气象因子变化的角度，采用相关性分析和多元回归分析方法，更好的掌握植被生态需水关键影响因子。

技术领域

本发明涉及生态环境技术领域，具体为一种基于景观格局指数及气象因子的干旱半干旱区植被生态需水关键影响因子识别方法。

背景技术

植被生态系统的生态需水旨在维持生态水循环中的生态系统功能和健康。植被生态需水不仅可以量化区域生态系统对水资源的需求，还可以分析人类活动对水资源的消耗程度，进而确定区域生态承载力，对于实现黄河流域等干旱半干旱区域的水资源合理分配具有重要意义。在景观生态学研究中，景观格局的变化是指在内、外部作用力的驱动下，景观类型、功能和空间结构随着时间变化从一种状态转成另一种状态的过程。景观格局的变化改变了植被的耗水过程，从而影响植被生态系统的水量平衡，是驱动生态系统功能变化的最关键且直接的驱动因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于景观格局指数及气象因子的干旱半干旱区植被生态需水关键影响因子识别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于景观格局指数及气象因子的干旱半干旱区植被生态需水关键影响因子识别方法，识别方法包括以下步骤：

S1、基于1990-2015年土地利用景观格局数据，从景观类型水平和景观水平两方面分析景观格局指数的变化特征；

S2、基于1990-2015年气象数据，分析了五种气象因子的变化趋势、空间分布特征；

S3、陆面植被生态需水受植被类型、气候及土壤水分一些因素的综合影响，结合这些因素对陆面植被生态需水进行核算；

S4、从景观格局变化的角度，采用相关性分析方法，分析人为因素即景观格局指数对陆面植被生态需水的驱动机制，以及陆面植被生态需水对景观格局指数的响应；

S5、从气象因子变化的角度，采用相关性分析方法，分析自然因素即气象因子对陆面植被生态需水的驱动机制，以及陆面植被生态需水对气象因子的响应。

进一步的，所述景观类型水平包括斑块密度、连通度指数、最大斑块指数和聚集度指数，所述景观水平包括香农多样性指数、蔓延度指数、分离度指数、最大斑块指数和形状指数；所述气象因子包括降水、气温、相对湿度、风速、日照时数。

进一步的，所述景观类型水平中的各景观指标的含义和计算公式如下：

斑块密度指土地利用景观的密度，公式为

式中，PD表示斑块密度；n_i指i类型的总斑块数量；A_i指i类型的总斑块面积；

连通度指数反映了不同景观聚集程度及空间分布特征，公式为

式中，COHESION指连通度指数；n指景观类型数量；m指景观类型的斑块数量；和分别表示在第i个景观类型中第j个斑块的面积和周长；N示斑块表示斑块总数量；