随着全球一体化趋势的发展,外来物种入侵已成为当前全球环境变化的一个重要组成部分,全世界每年由于外来入侵种造成的经济损失巨大,并且外来物种入侵活动日益加剧,已造成了我国的一些地区生态失衡和巨大的经济损失。青藏高原是我国乃至全球生态最为脆弱的地区,随着青藏铁路的修建使得青藏高原与外界联系愈加频繁,铁路的修建对其沿线植被已经产生了一定的影响。通过建立外来植物空间扩散机理模型,分析外来种入侵扩散的影响因素,同时模拟分析青藏铁路沿线典型外来种的扩散过程,对外来种入侵的预防和治理具有重要的意义,同时对青藏铁路沿线植被的恢复与重建、防止外来种的入侵具有一定得现实意义。本文将入侵理论与CA模型相结合,将初始CA模型与中性景观模型、种子竞争模型、种子传播模型和成株竞争模型相结合,形成植物入侵扩散的CA模型。该模型可以设置不同生境完好程度,植物的不同生活史参数和不同的竞争能力,可以勾画植物的不同分布格局,通过对外来种入侵扩散过程的动态模拟,输出不同物种景观格局情况和不同步长时物种对生境的占有情况。本文设置4级生境被破坏程度:生境未被破坏和生境被破坏5%、15%、30%四种景观空间情况。前者又设置外来种具有强竞争力和与本地种竞争能力相同两种情况,模拟本地种和外来种具有不同的种子萌发、种子传播方式和种子产量三种不同生活史参数时本地种和外来种的景观格局分布情况和生境占有率的变化情况;生境被破坏时,模拟本地种和外来种具有不同生活史参数时的景观格局分布情况和生境占有率的变化情况。同时利用该模型模拟了青藏铁路沿线典型外来种狼毒(Stellera chamaejasme Linn.)在本地种高山嵩草(Kobresia pygmaea)与矮生嵩草(Kobresia humilis)群落中的入侵扩散过程。通过以上各种情况的相互比较,主要得出以下几点结论:(1)在生境被破坏5%时,外来种的入侵基本不受到影响,并且适度的生境破坏更有利于外来种的入侵,当生境破程度增加到30%及以上时,外来种的入侵过程会受到强烈的阻碍,扩散速度明显减慢;(2)随着生境遭到破坏,弱势的物种多聚集分布在生境被破坏的区域,借助被破坏的生境作为屏障抵御竞争力较强物种的入侵,这也是外来种入侵初期多出现在生境被破坏区域的原因;(3)对于种子的产量来说,在外来种的种子产量高于本地种时,外来种可以成功入侵;当外来种种子产量与本地种种子产量相同或略低于本地种种子产量时,若外来种与本地种竞争能力相同则外来种与本地种达到共生状态,若外来种竞争能力强于本地种则外来种入侵成功并且本地种逐渐消亡;当外来种种子产量为本地种种子产量的2/3时,无论外来种的竞争力如何,外来种都会入侵失败;(4)对于种子萌发率来说,在外来种的种子萌发率高于本地种时,外来种可以成功入侵并且使得本地种逐步消亡;当外来种种子萌发率与本地种种子萌发率相同时,若外来种与本地种竞争能力相同则外来种与本地种达到共生状态,若外来种竞争能力强于本地种则外来种入侵成功并且本地种逐渐消亡;当外来种种子萌发率为本地种种子萌发率3/4时,若外来种与本地种竞争能力相同则外来种入侵失败并逐步消亡,若外来种竞争能力强于本地种则外来种入侵成功并且本地种逐渐消亡;当外来种种子萌发率为本地种种子萌发率1/2时,无论外来种的竞争力如何,外来种都会入侵失败;(5)对于种子传播方式来说,外来种中距离传播本地种长距离传播、外来种短距离传播本地种长距离传播、外来种短距离传播本地种中距离传播三种情况下外来种入侵失败。主要原因是外来种的竞争能力虽然较强,但是本地种的长距离传播使得其在早期占据了大量的元胞空间,将外来种分割成小的斑块从而限制了外来种的扩散;(6)狼毒在生境遭到破坏程度小于30%时相比于完好生境其扩散速度会加快,生境完好和生境破坏超过30%时其扩散速度明显减慢。因此青藏铁路沿线生境的破坏是导致外来种入侵的重要原因之一,保持良好的原生植被,降低外来种的种子数量以及种子萌发率是防治外来种入侵的有效方式。