基于Sentinel-2数据的青海门源县天然草地生物量遥感反演研究

草地地上物生物量(AGB)是评价草地生产力的重要指标，精准反演天然草地的AGB，对草地长势监测和草畜平衡评估具有重要的意义。由于常用的遥感数据(如Landsat和MODIS等)受较低时间或空间分辨率引发的诸多问题的影响，因此探索具有更高时空分辨率及更多光谱波段的Sentinel-2卫星数据在县域尺度的草地植被监测状况具有极其重要的作用。利用Sentinel-2卫星遥感影像和青海门源县实测草地AGB数据，构建了基于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)3种机器学习方法的草地生物量估算模型，研究了2019-2021年门源县天然草地生物量时空分布特征。结果表明：1)Sentinel-2卫星影像的3个原始波段(B2、B6、B11)和2种植被指数[反红边叶绿素指数(IRECI)和特定色素简单比值植被指数(PSSRa)]，是草地AGB敏感的特征变量。其中，红边波段(B5、B6、B7)对天然草地AGB遥感反演具有重要作用。2)基于RF算法的草地AGB估测模型是门源县天然草地生物量估测的最优模型(验证集R2为0.72,RMSE为622.616 kg·hm-2)，优于SVM模型(...     

我国草种业的成就、挑战与展望

本研究从种质资源收集、品种选育、种子生产和质量管理等方面总结了我国草种业发展取得的成就,分析了面临的挑战,提出了建设草种强国的建议。我国已初步建立了完整的草种业体系,已成为世界草种质资源保存大国,自1987年实施品种审定制度以来,已审定通过了651个草类植物新品种,在利用乡土植物优异基因和内生真菌创制新种质等方面,取得了突出成果。所育成品种基本可满足一般生产需求。种子田常年保有面积10万hm²左右,年产种子约10万t。已在全国建立了5个部级检验中心,并在品种审定、特异性、一致性和稳定性（DUS）测试,种子立法等方面建成了较为完整的质量管理体系。面临的挑战是种质资源收集不及我国现有饲草种质资源数的50%,对已有种质资源评价、鉴定工作不足,缺少用于生态修复的草种和草坪草品种。根据国家生态修复规划,每年需草种7万t,目前缺口巨大,每年进口草种5万t左右,主要是高质量商品草和草坪草用种。质量管理体系中缺少种子认证。建议进一步加强种质资源收集、评价与利用;加强乡土草、草坪草及放牧型牧草选育;建立大规模草种生产基地及成果转化渠道;完善种子质量管理体系及提高对草的认识,从科技创新、人才培养、发展政策等方面予以支持。     

西藏拉孜县草地植物群落的TWINSPAN分类及其物种多样性研究

应用双向指示种(TWINSPAN)分类技术对西藏拉孜县草地植物群落的71个样方进行分类和生物多样性研究；根据丰富度、均匀度和多样性指数，对分类后得到的群落类型进行排序，并探讨环境因子和草地植物群落多样性指标之间的关系。TWINSPAN分类的结果表明，上述草地植物群落可以划分为22个群落类型。通过海拔高度、经度、纬度、坡向和坡度与3个多样性指标的相关分析，只有海拔高度与均匀度之同星显著的负相关关系，即随着海拔的升高均匀度降低，而其它的环境因子与多样性指标之间无显著相关关系存在。     

基于随机森林的高寒草地地上生物量高光谱估算

草地地上生物量（Aboveground biomass,AGB）是衡量草地生产力的关键因素,准确测定草地AGB具有重要意义。高光谱因具有时效性强、不破坏草地等特点被广泛用于草地生理生态指标的测定。本研究提取和计算了海北试验站高寒草地冠层的原始光谱（Original spectrum,OR）反射率、一阶微分光谱（First derivative spectrum,FD）反射率、光谱位置面积参数（Spectral parameters of spectral position and area,PA）和植被指数（Vegetation indices,VI）4种不同类型的特征变量,使用连续投影算法（Successive projections algorithm,SPA）和递归特征消除算法（Recursive feature elimination,RFE）进行特征选择,采用随机森林算法（Random forest,RF）构建草地AGB估测模型。结果表明：在由4种特征变量分别构建的草地AGB估测模型中,基于VI的RF模型精度最高（测试集R²=0.70,RMSE=557.87 kg·ha^-1）,实测AGB与估测AGB的线性R²达到0.72;不同类型特征变量组合构建的草地AGB估测模型中,PA+VI组合的RF模型精度最高（R²=0.71,RMSE=548.97 kg·ha^-1）,实测AGB和估测AGB的线性R²达到0.73。     

草地保护技术研究现状及发展趋势的文献分析

草地是重要的自然资源,随着草地开发与气候变化,它面临着越来越严重的威胁。目前中国采取的草地保护措施使草地局部退化有所改善,但并未遏制总体退化趋势。为此,需要完善草地保护技术以保障可持续发展。本研究结合我国草地实际问题,从广义和狭义草地保护出发,采用CiteSpace软件分析Web of Science核心数据集2000–2019年草地保护技术相关文献,对比世界范围与中国同类技术的现状和发展趋势,为我国草地保护技术的发展提供参考。分析结果表明,我国在草地保护方面的研究影响力虽排名世界第三,但引用频次较低。相比国外技术发展,我国在保护草地资源方面需要完善国家公园建设标准、推广栽培草地建植、增加智能刈割研发、加强生物饲料菌种筛选、改良传统围栏;在有害生物的防治方面需要降低技术成本,增大适用范围。草地保护技术的不断发展,将推动中国草地更好地发挥其牧业基地、生态屏障、文化传承和基因库的作用。     

基于Landsat 8和随机森林的青海门源天然草地地上生物量遥感估算

草地地上生物量（above-ground biomass, AGB）的遥感监测可快速且客观地对草地生长现状进行评估,对生态环境评价和草地资源利用有重要意义。为了提高遥感估算草地AGB的准确性,基于青海省门源县的地面实测数据,利用Landsat-8 OLI遥感数据计算出的植被指数分别构建了单因素回归模型和随机森林模型（random forest, RF）,确定了AGB遥感估测最佳模型,并反演得到了研究区2019-2021年草地AGB空间分布。结果表明：1）在29个植被指数构建的单因素回归模型中,与草地AGB相关性较高的5个植被指数为NDVI、RBNDVI、TVI、GNDVI、MSR,R²均达0.49以上。其中,NDVI模型的精度最高,验证集R²为0.50,均方根误差（root mean square error, RMSE）为702.89 kg·hm^-2。2）在RF模型中,变量筛选前R²=0.61,RMSE=621.14 kg·hm^-2;经过变量筛选后模型精度有小幅度提升,R²达0.62,RMSE基本不变;二者精度均优于单因素模型,相比传统单因素最优回归模型,R²提高0.12,RMSE降低了80.95 kg·hm^-2。3）门源县AGB空间分布特征为西北部较高,东南部相对较低;大体呈中部高,四周低的分布状况。2019-2021年全县天然草地总产草量介于4.2827万~8.9776 万t,平均单产介于1063.49~1484.82 kg·hm^-2;草地类型以高寒草甸为主,2019-2021年产草量为4.0825万~5.6653 万t,平均地上AGB介于1060.38~1471.94 kg·hm^-2;山地草甸平均AGB为1036.81~1637.43 kg·hm^-2;温性草原平均AGB介于1198.72~1786.63 kg·hm^-2。     

草地生态修复技术应用的文献计量分析

草地生态系统的退化严重影响全球生态安全,因此探索便捷有效的草地生态恢复技术刻不容缓。本文以Web of Science核心数据库和CNKI数据库中2000–2018年有关草地生态修复的文献为数据源,对国内外草地恢复技术的研究现状和发展趋势进行了整理分析,同时整理分析了不同生态恢复技术在我国的实施效果。结果表明,我国在草地生态恢复方面的研究呈不断上升趋势,论文数量已跃居世界第二。我国的草地生态恢复技术共有20种,主要为免耕补播、草地翻耕和减畜。相较于国外,我国利用围栏封育发表的文章相对较多,而利用火烧、刈割和控制杂草发表的文章相对较少。此外,我国缺少在干草覆盖和草皮移植技术方面的研究报道,而草方格沙障和草地灭鼠是我国特有的草地生态恢复技术。从实施效果来看,不同生态恢复技术对退化草地均具有积极的恢复效果,但对不同生态恢复目标产生的结果存在较大差异。本文通过分析,对我国退化草地的恢复研究提出了合理建议,为我国未来退化草地的恢复研究提供了参考。     

草地载畜量研究进展：概念、理论和模型

 平衡理论强调家畜和草地资源之间的生物反馈，主张采取保守放牧策略保证草地生态系统的稳定性，草地管理的目标是调节草地牧草供给量和家畜饲草需求量平衡。基于非平衡理论的“新草地科学”，则强调气候因素尤其是降水，决定着干旱、半干旱区草地承载力，主张采取机会主义策略，充分利用草地并维持草地基况。传统上，草地载畜量的确定是先计算生长季末的草地产量，利用草地利用率等校正系数校正，再除以家畜的年平均需求量；但由于其没有考虑牧草质量、饲喂价值和家畜营养需求，载畜量估计存在误差，从而导致争议。本文依据国内外研究进展，回顾了草地载畜量概念的发展和演变，比较了草地产量载畜量、营养载畜量（包括标准干草载畜量、总可消化养分及可消化粗蛋白载畜量、能量载畜量）差异，归纳了草地载畜量在应用上的争议。本文指出，由于牧草养分的季节变化动态，采用家畜营养需求法估测的载畜量值通常较草地产量法为低，放牧实践上应采用２种方法相结合估算草地载畜量，根据估算数较低者确定草地载畜量有利于草地可持续利用和保护。草地通常既存在平衡态，也存在非平衡态；而基于平衡理论的保守放牧策略在放牧率和放牧压力上，与基于非平衡理论的机会放牧策略存在差异；放牧管理应结合气候条件、草地基况、草地产权制度、政府贴现与否及市场价格等因素，选择保守放牧策略或机会放牧策略，实现草地畜牧业生产的生态和经济效益。由于生态模型通过模拟草地对放牧的响应及放牧对草地的影响，是草地管理的基础，本文归纳了草地放牧管理相关的生态模型和放牧管理应用程序，以期为草地放牧管理决策提供参考。     

青海省玛沁县冬虫夏草适生地植物群落及土壤理化性质分析

鉴于研究冬虫夏草(Ophiocord yceps sinensis)生境资源保育和人工促繁技术的需要,在青海省果洛州玛沁县东倾沟乡建立密集和稀疏2个冬虫夏草分布区域作为试验样地,分别设立2条研究土壤物理性质和草地植被的试验样带.结果表明:密集和稀疏2个冬虫夏草生长区域的草本植被群落结构简单,物种多样性较低,蝙蝠蛾(Hepi-alus)幼虫喜食植物种类在植物组成中占多数;冬虫夏草密集区5～20 cm土壤容重为0.68 g·cm-3左右,容重小且土质疏松,土壤含水量为40％～50％,形成适宜冬虫夏草生长的土壤环境有利于蝠蛾病原微生物孢子萌发和生长;冬虫夏草密集区土壤呈弱酸性,pH值为6.3,土壤电导率值为150～200 μs·cm-1,较稀疏区略高;冬虫夏草密集区大于2 mm砾石含量占9.79％,0.05～2 mm砂粒占39.52％,相较于稀疏区土壤空隙度大、渗透性好,有利于蝙蝠蛾幼虫的生长.     

气候变暖背景下土壤呼吸研究的几个重要问题

土壤呼吸是土壤有机碳返还至大气的主要形式,其对气候变暖的响应一直备受关注。近30年来,已有大量增温试验和模型就气候变暖对土壤呼吸的影响及其机制做了详细的探讨。但目前研究主要集中在土壤呼吸对浅层土壤增温的响应,对深层土壤的关注不足,且鲜有涉及土壤动物和土壤冻融过程,这些可能会减弱未来气候变暖背景下的CO₂排放的预测能力。本研究提出几个目前气候变暖背景下土壤呼吸研究亟待解决的问题,包括:1)深层土壤呼吸对增温的响应;2)土壤动物对土壤呼吸的贡献及影响;3)土壤冻融过程对土壤呼吸的影响。通过综述这3个研究领域的现状,指出了当前该领域研究中存在的不足,提出了一些具体的改进措施并对今后的研究方向进行了展望,有助于深入理解土壤呼吸对气候变暖的响应过程和提高陆地生态系统碳循环模型的预测精度。