互花米草种群扩散动态模拟研究

【摘要】：1997年为配合浦东国际机场选址东移,实施了“浦东国际机场东移和九段沙生态工程”, 在九段沙的中沙种植了40 hm2芦苇和50 hm2互花米草,在下沙种植了50hm2互花米草。目前,互花米草已在中沙和下沙形成了大面积的高密度单优群落。植物群落的动态是植物群落学的中心问题之一,包括更新、波动、演替、进化等主要内容。空间格局对种群和群落的动态起着至关重要的作用,种群空间格局和群落空间结构是群落中各种过程相互作用的产物。关于群落动态的最具有代表性的经验模型主要有四种:镶嵌循环模型、随意游走模型、同资源种团比例模型、空间抢先占有模型。九段沙是长江口快速发育的河口湿地生态系统, 受人为干扰很少,是研究外来种互花米草与土著种芦苇种群和群落动态的理想区域。本项研究在对九段沙引种芦苇和互花米草7年来种群扩散格局的遥感影像和现场调查分析的基础上,应用细胞自动机模型(Cellular Automata,简称CA)深入研究互花米草与芦苇种群扩散的空间格局和生态学过程及其相互关系。本研究开发的CA模型结合了3S技术,通过对已有研究资料的分析,设置不同种群扩散速率,应用基于Conway生命游戏规则模拟物种间的扩散和竞争。使用遥感影像解译后设置的特定灰度值来定义滩涂植物不同的生态位(不同的高程)和上海地区滩涂植被演替规律。通过对九段沙芦苇和互花米草种群扩散的模拟结果与其遥感影像解译和现场调查的实际结果对比,表明:(1)本研究开发的CA模型能够较好地模拟芦苇和互花米草种群扩散的格局和趋势,进而预测九段沙滩涂植物群落的动态;(2)九段沙芦苇和互花米草种群扩散动态基本符合空间抢先占有的经验模型,可以应用该模型深入研究外来物种空间扩散格局与生态学过程之间的相互关系;(3)模型的建立能够为外来物种控制与管理和生物多样性保护提供理论指导和决策依据。