三江平原沼泽的生态分类

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1、第7卷第1期1988年3月地理研究G E O G RAPH IC ALR ESEAR CIVol.7,No.1Ma r.,19 8 8三江平原沼泽的生态分类杨永兴提要:主题词;(中国科学院长春 地理研究所)本文根据生态学原则,采用主成 分、聚类半l J别分析相结合的方 法,对三江平派沼泽进行生态分类。将该区沼泽划分为二个沼泽类、四个沼泽亚类和八个沼泽体。井给出了衡量沼泽类型之间差异的数量尺度和对未知类型归类的钊别数学模型,井论证了沼泽生态分类应采用的重要指标。三江平源沼泽分类三 江 平原 位于 黑龙扛、松花江、乌苏里 汀 的汇流地带,是三大江冲积而成的低平 原,。面积约五万多平方公里,沼泽 率

2、高 达2 1%,是 我国沼泽 分布 最广、最集中的区域之一,在 我国平原沼泽小有 一定 的 代表性。对本区的沼泽 分类,前人做了一些研究工作1。沼泽 分类是沼泽 学理论研究的主 要任务之一。以往的分类所遵循的原则、依据和采用 的方法,各不 相同。其中大多数 局 限于 定性分类1二3。本文试 验 从生态 学观 点,采 用主成分、聚类、判 别分析相结合的方法,对三 江 平原沼泽作出生 态分 类。一、沼泽生态分类的原则、依据和指标选取沼译 生态 分类 的!J的,在 于揭 示 沼泽生态 系统 的 本质树性形 成、发育的 差异。既要找出类 型之间质_L的差异,也应寻 求能 反映类 型之间差异 的数缝尺度

3、,拜加 以系统 化。(一)分 类的原 则和 依据沼泽 是 一个生态 系统凌一7。因此,遵循生态 学原则,进 行沼泽 分类 应根 据对沼泽生态系统功 能、能量流动、物质循环起重 要作用 的 要素。它 们反映了各 沼译生 态系统之间质的差异。(二)分类指标的选取根据_l:述 分类原则 和依据,本文在 本区3万个典划沼汗体 中分别选取厂植被 类 型、有机质含量、植物遗体层厚度1)、及 共PH值、沼泽 积水 深度“)、酸 碱度和 矿 化度、微地貌指 数、沼泽底板沉积物粘粒含量等九项指 标。井 将其 中的定性数据 作了数 员化处理具体方法如 下:综 合考 虑本区沼译植被演替系列的顺序,不 同植被类 型的

4、 生态环境 特 点以反 沼泽形成、发育特 点,将植被类划分成六 个组拜评分:漂筏苔草群落1:甜 挤、并草群 落忿;芦苇群落8;乌拉 苔草、灰I l 毛 果苔草群 落5;毛果 苦草、泥 炭鲜、柏花莎草群 落6。微地木文1蚝6年2月1 5日收到,19 86年7月2 9日收到 修改稿。、仁达不蒙黄锡畴研完员、气任 兴:L、以奥光 双研 宁吊的巴亡书甘,犷;私渐忱。戈介划日协!子丁作尸有长养 助质学院 训算 中办、吉林省电 于 研究所计算机室完成的。j)随物遗沐层厚度:带恨层 泥炭 层(可 能缺失)匀11,羊阴大深性:j义手7一吕少 份沼洋水深皮,一、义欺州足别、匕刹1少少川少、浏_拐地理研究宁卷貌指

5、数 是按微地貌环境对沼泽发育的有利程度给出评 分值:倾 斜洪积台地 上洼地1;阶地上浅洼地2;高河漫滩上浅洼地3;苗河 漫滩、阶地 上深洼地4;低 河漫滩上洼地、牛扼湖注地、古河 道深洼地5。将上述 九个分类指标的 数据输入计算机,进行分 类。二、沼泽生态分类的主成分、聚类分析过程和结果(一)、沼泽分类指标的主成分分析为 了避免某些 重要分类指标被掩盖,本文 采 用主成分分析,把多要素 的沼泽生 态 系统 的分类简化为少数 几个主 成分的分类“”“11。经计算,选取 了五个主成分,包含了分类指标信息 的8 0.9 9%。1、主 成分沼译 生 态分类意义解析主成分 分析结果可用表1、2表 示。主

6、成分 的 沼泽生态分类意义,可从其 载荷量所含绝对值最大 的几个分量 得到启 示。第一主 成分 的特征值2.89,占 有总信息的32.2%。植物遗体层厚度、沼泽水PH值与 其相关密切。前者呈正相关,后者呈负相关。该主 成分表示沼泽 发育程度。第 二主 成 分特 征值1.”,占有总信息 的17.7%。微地 貌指数、沼泽积水 深度 与共呈较强的正相关,代表 沼泽发育重要的控制因素。第三主成分特征值1.0 7,占有总信息 的1 1.9%。沼泽 底板沉积物粘性含量 与 其丛较强 的正相关。反映了蓄积水分和水分稳定性 方面 的沼泽生 态特征。第四主 成分特征值0.9 1,占有总信息 的10.1%。植被类

7、 型、沉积物粘 性含量与其呈正相关。该主成分反映了沼泽 的综合特征、沼泽发育状况以及小生 态环境差异。表1沼泽分类主成分特征他及贡献率Eige nv alueanditsexPlan nedv a rianeeofthePrincipale omPonenta n alysisformir eelassifie ation主成分特 征 值少t一翰天率(%)累积贡献率(%)32。1717.701 .9 31 0.159.0432_17凌9_8 76180了l。9 58 0.99QUn。了11通nO工口八曰nn6. . Q 自J月In曰n 曰1期杨永兴:三江平原沼泽 的生态分类29窦2主成分载椅矩

8、阵Load ingmatrixofthePrin eiPaleomPonents分类指标线戈 书 李录植被类型微地貌一掖物遗体层一植物遗体沼泽水指数指数厚度(。)层P 11沼泽水 有机质一矿 化度 含吊(。百).丁卜11/ l口匕m了l、一!三戍分i 冗积物,占,: ! :一沼了 圣积水含吊(!石)一粱厂忙(”,)一07 6 !一沁寸qU八01, .一0.61斗O6 51一。n匕ln U- :l扔O n n 介9gL 八I J第一主成 分第二二一1三戍分第兰 仁成分第四仁成分第五 1任成分一l一0.36一0.3 40.220.26一0.13一0.2 00.了91斗一0.79 一0.1了0.2】

9、卜().800.28一0.1 1一0.32一0.卜、。8 0一2 21 0( ) 7十一+一0.1 1一十。.30土压5皿,斗一。.抢一0.53一0.06十O一0.3】一一一一一一一一一一一一, 一一一. . . . J一一一门口月口16月4nq j口厅 了一nq勺d八曰n U一n凸nU. . . . . . . . . . . . . . . . . . .一ao比b比J尸刁几n n 刁 尸al. 八U八U 八U n U 几U+一一+门甭要载荷量第五 仁成分特征值。.8 1,占有一总信J山均9.0%。有机质含量、沼i爷水矿曰史与 共旱正拓关,从洲圣发育程度、沉积环 境类 型以及补给水分特性

10、方面提 供了沼泽本质属性f,言J自、五 个 L 戍分, 九 个分 类 指标 的 关系可由一L成分分析数学摸划人示:yz 二0.3 3x,一0.24x2一0.3 5x3+0.56x:十0.Igx。一卜0.3 7x。笼一0.2里x7一0.30x8一0.31x。y:=0.2 2x一+0.59x2一0.06x3一0.25x,一0.42x:+0.0 6x(;卜0.0一 lx:一0.56X。+O.2 3X:)y3=0.47xl+0.17X。十一0.09x3注一0.07x,一0.Zx。卜0.0 3x:+0.59X了一0.2 6x。一0.5 7x。y4=一0.36xz+0.28x:一0.33X 3+0.2 9

11、x:一卜0.:弓3x5一0.49x。卜0.工x了一0.3 5x。一o.30x。y。二0.38x l+0.17x:+0.2 5x。一o.llx,一卜0.5 7x:一卜0.2 2x。一0一1 8父丁一0,2 3x 吕一0.只 0、y;一二L 成分i二1、2”5x工一梢被类型指数;x:一微地貌指数;x一植物遗体层厚度:x。一杭物遗体层P H;x:一有机质舍量;x。一沼泽 水犷化度;x:一沉积物粘粒含量:xs一沼泽水深度;x。一 沼泽水P ll2、主 成分图象与 公因子排序解析主 坐标二维排序 图 墓本反映了本区 沼泽 的 生 态 分类。根 据 第一(Y:)、第二(Y:)主成分,可 把本区沼泽划 分为

12、八大集聚型(与下述沼译 体 的划分 一致),反映了各类 型之I门的 关系(图1)。根据主 成分分析数 学模型和 图1也可对本区未叁 加分祈的沼泽 类巧吵归属做出初步钊断。井可从一量的意义上表达 各 沼泽集聚 型之习的差异此 外,由主戍分 分析公 因子方差排序 的信息(尤只)夫明.对沼泽进 行生态 分类,厂找 只沉积物钻粒含髦、微地貌指数、植被类 型、有机质含一缺作 为 主要 依据指标。仁成分分析使本区沼泽生态分类初具轮廓、但 是,最后划分还 了汗乍干主戍分聚 类分析。地理研究7卷l冬1三江平原沼泽类型分 类折标的二维排序Tw、_dlmon,in立102derofelassifia *ionin

13、(lexe 日(,fmirp1yPe、i, ,lheSaniian只Pa;n表3沼泽分类主成 分分析公因子方差orderofeo n 一monfaeto rde、iationofthePrin eiPaleo n lpo xie ntanalysisfo rmir eelassifieation分类指标沉积物粘粒介吊微地吮J行数梢被类烈丫f机质舍准沼泽积水深度(em)植物遗体沼泽积水杭物遗 体沼泽积,水层P11矿化度n飞 Eaii二10_97O只50_8 00_ 7R0_76层厚度( cm)pH一0.70.61顺序。.8。.。13理(二)主成 分聚类分析及沼 泽类 型 生态特 征为使沼泽 生态

14、 分类 的效果更佳,本文在主成分 分 析 的基 础之上,选取 了前 五个 主成分的标准平均得分,采川欧氏距 离作为聚类 统 计景、最 长距离法进 行逐 步 聚类”,。,”、根据计算结果,把 本区沼泽分成二, l c类、四个亚类,八个沼泽体(图2)门由于本分类 是在 主成分 分 析怨础卜进行 的,闪此,无沦划分那一级,都是依据九 个分类 指标的综合作用信息进行 的、这 是本方法的优点之 一。但是,各 指标 起的作川不尽 相同为了抓住沼泽分 异 的主 要矛盾,我们以 甫要的沼泽生 态特征 进行各级命名1期杨永兴:三 江平原沼泽的生态分类l l l_二_ _ _ _ 三三2 2 2 2 2 2 2

15、2 2 2 28 8 8 8 8 8 8 8 8 1 1 1图2Th。(londr ogr amof三江平原沼泽类型分类图i普mireolassifie atio,i,2tl, 。Sa niial,9Ploi,1,(1)沼泽 类沼泽水文性质决定了沼泽11勺生态特征,也决 定了 沼泽积 累泥炭的功 能和发 展趋 势。色既是沼泽 的重要特征之一,又是沼泽形成、发育的控制因素。与共 它因素相比,殊属重要。(2)沼泽亚类沼泽生 态系统 的进一步分 异,可归纳为沼泽微地貌 的差异。它 反映了沼泽植物群落特征和结构以及生 态系统 的功 能。(3)沼泽 体沼泽体的分异 主 耍集中表现为微地貌、沼泽植被及有无

16、 泥炭 积累上的不同。各个沼泽 体 在沼泽生态系统诸要素方 面都有不同程 度 的差别,形成不同的沼泽景 观。本区沼i圣月充态分 类 系统 及类型特征见表4。三、沼泽生态分类$ l J别数学模型的建立 及其应用(一)沼泽判别数学模型 的建立为了检验上述 分类的科学性、准确性和对未知归属类型 的 样本进行 归类,本 文采用逐步钊别分析方法,建立沼泽体钊别数学模型日,。,“。经计算,当取F:=FZ二2.:为引入或剔除变鼠的临界值时,选 入了除沼泽积水深度 以外的人个原始分类指标。沼泽体 钊别数 学模塑如下:21“一3 98.89十18.44x一+12.49兀 2+0.2 9x3卜5 0.15x.:一十0.9 0x 。 一0.0 7x。+0,32x:一卜5弓.6 6x s22二一415.98+t6.4 6x、+19.70军沈+