大兴安岭塔河林火空间分布规律及对土壤理化性质的影响

【摘要】本研究以空间统计分析和数学模型为研究手段,系统分析大兴安岭地区不同林火强度和不同林火种类对土壤物理性质和化学性质空间分布异质性的影响,以及不同林火强度和林火种类对植被恢复空间异质性、植被多样性的影响,并且结合较为前沿的空间统计分析方法和模型理论,对大兴安岭地区林分特征和气象因子的林火空间分布状况及林火预测模型进行统计分析。在大兴安岭地区,加格达奇区是森林火灾发生次数最多的地区,松岭区是森林火灾破坏面积最为严重的地区,火灾等级越高,对林地面积的破坏越严重。大兴安岭地区雷击火在各年的发生次数是相对较少的,发生林火次数最多的是人为火,尤其是2003年大兴安岭地区呼玛县老火场复燃导致了林地面积遭到大面积破坏。在大兴安岭塔河地区,塔林林场是森林火灾发生次数最多的地区,1974-2005年共发生92次,樟岭林场是森林火灾发生次数最少的地区,仅为7次。盘古林场是塔河地区林火破坏面积最大的地区,雷击火的破坏面积为20018ha,人为火的破坏面积为6937ha,不明火的破坏面积达到了5421110ha。塔河地区2002年以后不同等级的森林火灾发生次数较为频繁。对零膨胀模型和栅栏模型进行拟合比较,并运用AIC,似然比检验(likelihoodratiotest,LR)和模型残差平方和(SSR)对模型的拟合结果进行对比分析,从中选取最优的预测模型。研究结果表明ZINB模型的AIC和SSR值最小,其对当地林火发生与气象因子关系的拟合优度最佳,此外,根据研究地的林火实际发生规律和不同模型对“零”部分的假设条件判断,零膨胀模型更适合大兴安岭地区的林火特性。无论是应用“当前”还是“前一年”气象数据进行建模,多元线性模型的AIC,BIC,RMSE值均大于Gamma全模型,说明Gamma模型的模型整体拟合度优于多元线性回归模型；根据模型的统计检验和参数结果分析,Gamma最优模型的整体拟合水平以及模型内部气象因子的显著性水平都要高于相对应的Gamma全模型；春防降雨量RF(s),春防平均最高温度MAT(s),春防平均日照时数SH(s),年平均气温TY,秋防平均最低温度MIT(f),秋防日降水量大于0.1lmm天数DA(f),秋防平均相对湿度RH(f),对塔河地区的林火发生面积有重要影响。土壤含水率、土壤容重和土壤孔隙度在不同林火种类随海拔高度的增加均表现出一定的规律性：土壤含水率随着海拔高度的增加而降低,土壤容重和土壤孔隙度均表现为随着海拔高度的增加而升高。在未经过火烧的林分中,土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾在低海拔区域(海拔高度为300m-400m)的含量都是最少的；经过轻度火烧后,除了PH值外,土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾在低海拔区域的含量都是最少的；经过中度火烧后,除速效钾外,土壤有机质、PH值、全氮、速效氮、全磷、速效磷在低海拔区域的含量也都是最少的；经过重度火烧后,除全氮外,土壤有机质、PH值、速效氮、全磷、速效磷、速效钾在低海拔区域的含量也都是最少的,可见,在低海拔地区,由于人类活动频繁,加之外界因素的影响,使得土壤中的养分含量要明显少于高海拔地区土壤养分的含量。经过轻度火烧和中度火烧后,土壤中的微量元素铜、锌、铁、锰在低海拔区域(海拔高度为300m-400m)的含量都是最少的；经过重度火烧后,土壤中的微量元素铜、锌、铁、锰在高海拔区域(海拔高度为500m-600m)的含量都是最多的；在海拔高度为300m-400m时,无论是轻度火烧、中度火烧还是重度火烧土壤中微量元素的含量都低于未经过火烧的林分。在海拔高度为300m-400m时,经过地表火烧和地下火烧后,土壤中微量元素的含量都高于未经过火烧的林分；在海拔高度≧600m时,经过地表火烧后,土壤中微量元素的含量也都高于未经过火烧的林分。对海拔高度和土壤养分组成的因子得分做相关性分析,发现轻度火烧后,海拔高度与公因子F2存在明显的正相关,相关系数为0.946,说明与F2关系最为密切的锰,随着海拔高度的增加,表现出的空间异质性最为明显；中度火烧后,海拔高度与F1存在正相关关系,相关系数为0.691,说明与F1关系最为密切的PH值、全氮、速效氮、全磷、速效磷、锌、铁、锰,随着海拔高度的增加,都表现出明显的空间异质性；重度火烧后,海拔高度与F1存在完全的正相关关系,相关系数达到了1.000,说明与F2关系最为密切的有机质、PH值、速效氮、全磷、锌、铁、锰,随着海拔高度的增加,都表现出明显的空间异质性；经过地表火烧后,海拔高度与F1、F2、F3以及F之间都不存在明显的相关性,说明随着海拔高度的增加,所有养分因子都没有表现出明显的空间异质性。经不同林火强度的植被各调查因子在空间分布上差异显著。在海拔高度为300m-400m时,无论是轻度火烧、中度火烧还是重度火烧都有利于植被的恢复。海拔高度为≧600m时,地表火烧和地下火烧都不利于植被的恢复。经过轻度火烧和重度火烧后,植被的重要值、多样性指数(Shannon-wiener指数)和丰富度指数(Menhinick指数)最大值都出现在海拔高度为500m-600m时,说明轻度火烧和重度火烧后,海拔高度为500m-600m时最有利于植被的恢复。
【作者】秦凯伦；
【导师】邸雪颖；
【作者基本信息】东北林业大学，森林防火，2014，博士
【关键词】空间统计分析；模型预测；土壤理化性质；植被多样性；零膨胀模型；Gamma广义线性模型；

【参考文献】
[1]李长英,王伟.模糊输出反馈实现动态不确定非线性系统的几乎干扰解耦[J].控制与决策,2014,05:779-786.
[2]彭家钧.基于网络组织的新型管理控制系统研究[D].中国海洋大学,会计学,2014,博士.
[3]易娟.促进毛乳头细胞体外增殖的新方法：P21的基因沉默[D].河北医科大学,皮肤病与性病学（专业学位）,2014,硕士.
[4]刘花弟.设计与趣味研究[D].江西师范大学,装璜设计,2004,硕士.
[5]董雷.莱芜市钢铁工人体质研究[D].山东体育学院,体育教育训练学,2012,硕士.
[6]易晓艳.面向商业物业管理的现场改善模型应用研究[D].成都理工大学,工业工程,2013,硕士.
[7]黄海波,蒋伟荣,刘勇,李学等,徐娇.基于SOPC的智能车辆道路识别与跟踪[J].仪器仪表学报,2012,02:321-326.
[8]岳占峰,王书宁.考虑有界噪声的摄象机内部参数标定方法[J].控制与决策,2000,02:217-220.
[9]解秉尧.三维钛基掺硼金刚石薄膜电极对水中两种有机污染物电催化氧化的研究[D].吉林大学,物理化学,2014,硕士.
[10]吴卫卫.基于Inventor的变压器产品数字化结构设计[D].郑州大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[11]林秀华,彭万华.亚洲“四小龙”半导体光电技术及其产业的发展[J].半导体光电.1993(03)
[12]孙海曼.我国大陆与台湾地区初中数学教材“图形与几何”领域的比较研究[D].广西师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[13]郝建威.TCP友好拥塞控制策略研究[D].东北大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[14]尹志强,阎真才,赵韩,朱卫国,齐国富.汽车中控锁执行器性能检测试验研究[J].农业机械学报.2003(05)
[15]宋向华.自首若干问题的探讨[D].苏州大学,法律,2003,硕士.
[16]车昊庭.T型变压器供电下的电渣炉控制系统设计与控制方法研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[17]沈诗杰.吉林省劳动力就业与失业的分析及预测[D].吉林大学,人口学,2004,硕士.
[18]肖宇霞.曲格列酮、高糖、IL-1β对人肾小管上皮细胞内皮细胞蛋白C受体的影响[D].苏州大学,临床医学肾脏内科学,2013,硕士.
[19]陈依民.城市交通管理规划方法研究[D].西南交通大学,2002.
[20]王杰.欧美中高级水平留学生程度副词偏误分析及习得研究[D].南京大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[21]汪婷.深圳市保利天同公司PL628船载终端营销策略研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[22]蒋兴妮.鞅的中心极限定理和鞅逼近[D].西南交通大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[23]宋喆.勃拉姆斯《第三小提琴奏鸣曲》研究与表演分析[D].中央音乐学院,小提琴,2012,硕士.
[24]吕景俊.论刑事被害人诉讼权利的保护[D].湘潭大学,法律,2003,硕士.
[25]黄秉正.原始儒家道家哲学与方东美的生命本体论[D].河北大学,中国哲学,2014,硕士.
[26]甘雪涛,赵建林.基于纳米光子器件的集成石墨烯光电子学[A].陕西省光学学会、中国光学学会高速摄影与光子学专业委员会.2013年（第五届）西部光子学学术会议论文集[C].陕西省光学学会、中国光学学会高速摄影与光子学专业委员会:,2013:1.
[27]陈汉英.基于稀疏编码的半监督图像分类研究[D].中国科学技术大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[28]盛小平.论我国跨国公司的发展[D].湘潭大学,政治经济学,2001,硕士.
[29]耿建宇.公路路基拓宽改建力学行为及典型工程对策研究[D].西南交通大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[30]袁毓宏.论排除非法证据的程序[D].沈阳师范大学,诉讼法学,2014,硕士.
[31]解欣.基于ARM的机载吊舱控制系统开发[D].河南科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[32]杨煜普,黄新民,许晓鸣.非线性系统多步预测控制的复合神经网络实现[J].控制与决策,1999,04:27-31.
[33]陈信霖.国有企业参与保障房建设的投资分析[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[34]王文玲,王志来,白俊军.铁路信号供电电网载波自动监控系统的研究[J].中国铁路.2003(06)
[35]牛晓敏.国家博物馆导向图示系统设计的应用研究[D].北方工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[36]王霜霜.中文农业网页多分类方法研究[D].新疆农业大学,农业机械化工程,2012,硕士.
[37]姚元锋.L-酪氨酸代谢平台构建及其在丹参素合成中的应用[D].天津大学,制药工程,2013,硕士.
[38]赵乐.SET8基因3’端非翻译区的miR-502结合位点单核苷酸多态性与食管癌患者临床特征及预后的关系[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[39]邢小娟.成年大鼠类胰岛干细胞分离培养的研究[D].广东海洋大学,动物遗传育种与繁殖,2013,硕士.
[40]张娟.高中新课程化学实验教学现状的调查与思考[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[41]王涛.管道内甲烷爆炸特性及CO_2抑爆的实验与数值模拟研究[D].西安科技大学,安全技术及工程,2014,硕士.
[42]朱雅迪.在线考试系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[43]孙添怡.对外汉语中成语的教学研究[D].苏州大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[44]龚正发.多变量时间序列的建模预报及其应用[J].自动化学报,1990,02:156-160.
[45]宫文佳.实时环境下虚拟设备管理方法研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[46]李可顺.船用柴油机涡轮增压器对环境温度适应性分析[D].大连海事大学,轮机工程,2004,硕士.
[47]李承先.用频闪照片研究“自由落体运动”的设计[J].物理教师,2003,08:15-16.
[48]彭炜.基于稳态气道试验台的GDI汽油机喷雾撞壁研究[D].天津大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[49]郭赫楠,温变英.填充型导热塑料研究与应用进展[J].工程塑料应用,2014,09:106-110.
[50]景瑞雪.女子摔跤运动员景瑞雪2012年伦敦奥运会备战训练研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.