人为和自然因素的综合效应分析

由于风暴潮、极端天气以及人类活动对海岸带地区的综合影响，海岸带生态系统正面临着越来越严重的人与自然的双重胁迫。特别是诸如盐城滨海湿地这样地势低洼的沿海地区，塑造海岸带的自然过程已经被人类活动所超越。张华兵等指出，在研究区的核心区土壤水分和盐分的空间变异方向与海岸线平行［16］，因此决定了芦苇、碱蓬、互花米草等典型植被覆盖在垂直于海岸线方向上的梯度分布特征。本研究将研究区扩大到缓冲区和实验区之后，发现土壤水分和盐分在平行于海岸线方向上同样具有显著的空间异质性，表明研究区典型植被在垂直于海岸线方向上的梯度格局已经被打破。

由于研究区南北狭长而东西距离较短，并且不同分区的被保护级别不同，因此导致该区域土壤水分和盐分梯度分布特征被破坏的原因可能既有自然因素，也有人为因素。那么，在不同的分区，破坏土壤水分和盐分梯度分布特征的主导因素是什么？为了识别它，我们参考前人在研究区的核心区采用的分析方法，基于ArcGIS 10.0平台，通过1 km×1 km网格将研究区划分成600个斑块，结合每个网格质心的土壤水分和盐分计算半变异函数。在模型达到拟合精度并通过球形模型验证的基础上，利用Ordinary Kriging插值方法生成研究区土壤水分和盐分的空间分布图，同时依据聚类分析法将其分别划分成由高到低的四个级别，结果如彩图8和表4.2所示。

前人指出，盐城自然保护区核心区土壤水分具有中等变异特征，但是彩图8a显示整个研究区的土壤水分的梯度特征并不显著：在垂直于海岸线的方向上，土壤水分为12.809%～32.335%，但其由低到高的变化并不连续；在平行海岸线的方向上，研究区北部（NEZ、NBZ）土壤水分整体高于南部（SEZ、SBZ），因此植被与土壤水分的相关性次序在不同分区具有不同的表现。在本研究中我们还发现，土壤盐分的空间异质性高于土壤水分，这在第三章研究结果中已经体现出来：在垂直于海岸线的方向上，研究区土壤盐分为0.065%～1.881%，呈现由低向高的梯度特征；在平行于海岸线的方向上，土壤盐分的空间分布具有连续性。正因如此，研究区植被覆盖与土壤盐分的相关性次序在不同分区表现完全一致，并且空间变异的延伸方向与植被的梯度格局一致。

表4.2　研究区土壤水分和土壤盐分的空间变异函数及其相关参数(www.xing528.com)

注：块金值反映最小抽样尺度下变量的变异性及测量误差，两者共同作用产生了块金值；基台值是半方差随着步长增加到一个相对稳定值的时候对应的半方差值，代表区域化变量的总体特征；变程是变异函数在有限步长上达到基台值时对应的步长，代表空间自相关性的最大距离。

半变异函数可以通过距离测量系统变量之间的相关性，邻近事物比远处事物更加具有相似性。因此，我们引入半变异函数，描述研究区土壤水分和盐分的空间变异情况，进而揭示影响滨海湿地土壤性质及植被格局的主导因素。块金值与基台值之比（Nugget/Sill）表征变量的空间自相关变异比例，表4.2显示研究区北部的实验区和缓冲区Nugget/Sill均低于25%，表明人类活动等非区域性人为因素（随机变量）导致的空间异质性占系统变异总量的比值较低，因此土壤水分和土壤盐分各自具有强烈的空间相关性；与此相对的是南部实验区和缓冲区的Nugget/Sill均高于75%，表明人为因素导致的空间异质性占系统变异总量的比值较高，表明人类活动对这一区域土壤水分和盐分空间分布的影响更加显著。因此，决定研究区植被覆盖的影响因素具有空间分异性：北部实验区（NEZ）和北部缓冲区（NBZ）以自然因素为主导，南部实验区（SEZ）和南部缓冲区（SBZ）以人为因素为主导，在人工干预、植被恢复过后受到严格保护的核心区（CZ）则以自然-人为因素的综合作用为主导。