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物种的空间分布及其模拟是保护生物学、生物地理学和生态系统生态学的主要研究内容。而传统的物种调查方法已经不能满足大尺度物种分布特征格局模拟和预测的需要,因此,综合应用地理信息系统、统计学以及生态学的物种空间分布模型应运而生,并在近年得到了长足的发展,成为模拟和预测区域物种空间分布特征的的有效工具。
神农架林区温性及寒温性针叶是国家一级保护动物川金丝猴的栖息地,因此本研究以神农架温性及寒温性针叶林为研究对象,以预测和描述其空间分布特征为目的,利用BIOCLIM模型、DOMAIN模型、支持向量机模型和广义线性模型为工具,综合野外实地采集的温性及寒温性针叶林分布地的地理坐标、DEM计算的地形数据和插值的气候数据,构建模型的样本数据集,然后利用样本数据对这四种模型进行训练,把数据训练后产生的参数输入模型进行运算,以此预测神农架林区温性及寒温性针叶林的分布面积及空间分布特征。用检验数据子集对预测结果进行验证,利用森林资源调查数据检验预测效果,比较不同模型的精度和优缺点。最后进一步分析海拔、坡度和坡向对神农架温性及寒温性针叶林空间分布特征的影响。
结果显示:利用DOMAIN模型预测面积为113.15km2,不仅同森林资源调查的结果最为接近,而且预测的结果达到非常好的水平(真阳性率(TPR)值达1.000,AUC(area under curve)值为0.998)。而SVM预测面积为107.14 km2,但TPR值为0.821,预测精度最低。根据DOMAIN模型的预测结果,分析了神农架林区温性及寒温性针叶林空间分布特征。分析表明:98.14%的温性及寒温性针叶林分布在海拔1700m以上;其分布区地形起伏较大,坡度在20°-60°之间的面积占60.87%;温性及寒温性针叶林在西及北偏西坡向分布较多,两个方向的比重达到34.21%,而在南、南偏西方向和北偏东坡向的分布较少,面积之和仅为33.49 km2,占总面积的不到30%。研究还发现与单独用气候因子相比,引入地形因子后,四种模型的预测结果的精度都有提高。本文的研究结果不仅对预测类似森林的空间分布具有借鉴意义,而且能够为神农架国家一级保护动物川金丝猴栖息地的保护与管理提供理论依据和技术指导。