新疆荒漠草地生物量估算及影响因素研究

为探究新疆荒漠草地生物量反演模型及其影响因子,基于Terra/MODIS,NOAA CDR NDVI,SPOT/VGT等遥感产品数据及草地地上生物量实测数据,构建研究区荒漠草地地上生物量植被指数反演模型,分析新疆荒漠草地地上生物量时空分布规律,运用趋势分析法和相关性等方法,揭示了生物量演变趋势与气温、降水的关系。结果表明：建立的不同遥感数据源生物量模型中,指数函数反演模型精度最高,决定系数和估算精度分别为0.66和70.93%;基于2000—2019年归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)变化趋势发现,新疆荒漠草地以稳定和改善为主;研究区2000—2019年间荒漠草地地上生物量空间分布格局整体表现为北高南低的趋势,20年间荒漠草地平均地上生物量为38.92 g·m^-2;2000—2019年气温与降水均上升,年平均升温率和降水率达到了0.32℃·(10 a)^-1和2.18 mm·(10 a)^-1,50%以上的地区荒漠草地与气温、降水呈正相关关系,生物量与降水的相关性优于气温。研究结果可为新疆草地保护和改善、生态环境建设提供科学依据和技术支持。     

基于野外观测和TM数据的锡林浩特典型草原MODIS/LAI产品验证

通过2008年夏季生长季的3期LAI野外观测和TM图像的处理分析,对锡林浩特国家观象台附近24 km²典型草原区的MODIS/LAI产品精度从时空2种维度进行了评估。结果显示,在时间维度上,MODIS/LAI产品可以较为准确的体现草地植被生长轨迹;在空间维度上,MODIS/LAI产品与TM/LAI反演结果有相似的变化趋势。以TM/LAI结果为参考真值,MODIS/LAI产品的相对均方根误差约为24%,并存在10.8%的正偏差,表明有一定程度的高估。误差分析结果显示,MODIS/LAI产品精度主要受到土壤背景光谱以及地表均匀程度的影响,在LAI较小的区域,以及在草地空间异质性因受人类活动而增强的7月初和8月末,MODIS/LAI产品误差更大。     

草原枯落物生态效应的研究（II）

本文研究了枯落物对表温度的影响。结果表明：在白天，随枯落物的增多，地表温度降低，在夜间，随枯落物的增多，地表温度同；各不同枯落物理处理的地表温度日变化遵从正态曲线形式，但随枯落物的增多，曲线变化趋于平缓，即温差减小；地温与气温明显相关，但随枯落物的增多，气温对地温的科研，且相关性降低。     

基于Landsat 8 OLI和MODIS数据的高寒草地盖度升尺度效应研究——以夏河县桑科草原试验区为例

基于Landsat 8OLI和MODIS卫星遥感资料,结合2013-2014年甘南州夏河县桑科草原试验区野外实测盖度数据,对草地盖度敏感的OLI波段及其组合指数进行了筛选,构建并确立了试验区基于MODIS植被指数的草地盖度反演模型,探讨了不同空间升尺度方式对草地盖度的空间效应。结果表明,1)OLI比值植被指数r(Band7/Band5)对草地盖度的响应最敏感,基于该指数的草地盖度最优反演模型为yoli=-270.064xoli+115.987(R2=0.833,P0.001);2)基于MODIS MEVI和Landsat 8OLI比值植被指数r(30m)反演的盖度重采样数据(250m)的对数模型为最优草地盖度评估模型(R~2=0.795,P0.001),其决定系数较MODIS MEVI与基于农业多光谱照相机(agricultural digital camera,ADC)的盖度数据建立的回归模型高(R~2=0.706),绝对误差和相对误差较低;3)基于OLI和MODIS植被指数的3种草地盖度回归模型(方法1~3)精度均优于直接使用MODIS植被指数建立的回归模型(方法4);方法3利用OLI比值指数r反演盖度(30m),将其升尺度至250m,再反演盖度构建的对数模型的精度最高(R~2=0.795),其次依次为方法2构建的模型(R2=0.760)、方法1构建的模型(R~2=0.730)和方法4构建的模型(R2=0.706)。     

基于EOS/MODIS的青海草原春季干旱监测模型

采用对地观测系统/中分辨率成像光谱仪（EOS/MODIS）白天、夜间两时相的资料,应用热惯量监测土壤湿度的基本原理,通过拟合计算,建立了土壤湿度和热惯量之间的线性和对数模型,并选择线性模型为干旱监测的基础模型。对辐射方法反演温度和直接反演温度2种方法进行了分析比较,认为直接反演温度法计算简便、易于实际应用。针对热惯量模型只能监测裸地土壤湿度的缺点,给出了归一化植被指数（NDVI）订正方法,初步拟合计算,青海地区Kn值为3。对草原干旱的定义,沿用青海省地方灾害标准。通过以上分析,建立了青海省草原春季干旱遥感监测模型。经实际监测应用,认为在青海范围内可替代人工取土监测土壤湿度。     

基于UAV技术和MODIS遥感数据的高寒草地盖度动态变化监测研究—以黄河源东部地区为例

利用黄河源东部地区野外实测样地数据和MODIS卫星遥感资料,结合农业多光谱相机(agricultural digital camera,ADC)、普通数码相机(Canon)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)等设备获取的高寒草地盖度数据,构建了基于MODIS NDVI、EVI的草地盖度反演模型,比较分析了不同草地盖度监测方法的精度,确立了黄河源区草地盖度遥感监测的最优反演模型,并分析了研究区近16年草地植被盖度的动态变化。结果表明,1) MODIS NDVI与基于UAV相片计算的草地盖度间的相关性优于MODIS EVI,而MODIS EVI与ADC和Canon照片计算的草地盖度之间的相关性则优于MODIS NDVI;2) 就Canon和ADC方法构建的草地盖度反演模型而言,前者精度远高于后者,普通数码相机方法更适宜于高寒草地植被盖度的估算;3) 对比分析两种植被指数与Canon相机、ADC和大疆(DJI)无人机航拍(航高30和100 m两种方法)相片计算的草地盖度之间的关系表明,MODIS NDVI对航高30 m UAV航拍相片计算的盖度数据的响应最敏感,基于UAV航高30 m的相片和NDVI构建的草地盖度反演模型最优;4) 黄河源东部地区2000-2015年间草地盖度稳定不变的区域达71.46%,多分布在东南部;呈增加趋势的区域占研究区草地面积的22.01%,由西向东、由北向南增加幅度呈减少趋势;盖度减少区域零星分布在黄河源北部和南部的部分地区,仅占研究区草地面积的6.53%。     

基于MODIS数据的草地净初级生产力模型探讨

在光能利用率模型的基础上,考虑了温度和地面水气压差的影响,建立了基于MODIS数据的草地净初级生产力遥感估算模型.模型所需参数,除月平均日照百分率外,均由MODIS数据反演获得.利用2003年的1km分辨率的MODIS1B数据和全国586个气象站点的累年月平均日照百分率数据,计算了我国草地逐月净初级生产力(NPP),然后累加得到全年NPP,计算得我国草地年平均NPP为239.02gcm-2a-1,与实测数据较为接近.     

退牧还草对新疆草地生态恢复的影响

本文将实地调查数据与MODIS数据进行耦合,建立草原植被覆盖与鲜草产量的遥感反演,研究退牧还草后对新疆草地生态恢复影响,得出经过禁牧及休牧措施新疆草地生态恢复得到成效,正向良性发展方向前进。     

青藏高原草地生物量遥感动态监测

利用青海省2006年8月地面样点实测的生物量,结合相应月份的MODIS植被指数数据,提取与样点对应的EVI和NDVI值,建立生物量与两种植被指数之间的关系模型,并分析模型的精度。结果表明,1)EVI与草地地上生物量的相关性强于NDVI。2)在不同盖度下,植被指数与生物量的相关性随着盖度的增大而增强。3)利用最优模型反演不同草地类型的逐月生物量,并分析研究区2002-2008年不同草地类型生物量的年季动态变化,发现草地生产力水平越高,草地生物量的年季变化越剧烈,说明该种类型的草地受气候变化的影响越大;生产力水平越低的草地类型,则对气候变化的敏感度较低。     

内蒙古草原火险等级短期预报研究

利用EOS/MODIS数据和内蒙古不同类型草地枯草期野外实测可燃物月动态数据,建立枯草期遥感估测模型。在此基础上,选择积雪覆盖、可燃物重量、草地连续度、日降水量、日最小相对湿度、日最高气温、日最大风速等7个指标,采用层次分析法确定各指标的权重,构建草原火险指数,建立草原火险等级短期预报模型。应用模型可将内蒙古草原的火险状态划分为不燃、难燃、可燃、易燃、极易燃5级,并对火险做出短期预报。利用数据抽样回代检验方法对草原火险等级短期预报进行精度检验,检验结果为落区预报准确率达96.42%,预报结果与实际基本相符,可以用于内蒙古草原火险短期预报的实际应用。     

利用MODIS影像和气候数据模拟藏北高寒草甸的土壤呼吸

利用MODIS卫星的陆地表面温度数据,模拟了2004年和2005年生长季(5-10月)当雄县高寒草甸的土壤呼吸、土壤异养呼吸和根系呼吸,以期为土壤呼吸空间尺度扩展提供相应的基础。结果表明:2004年生长季的土壤呼吸、土壤异养呼吸和根系呼吸总量分别为1059.11,393.80,665.31 g CO₂·m^-2,而2005年生长季的则分别为1114.77,423.34,691.43 g CO₂·m^-2。土壤呼吸、土壤异养呼吸和根系呼吸都有着明显的季节变化,即第153 d前后开始迅速增加并保持较高水平,至第241 d左右开始迅速下降。根系呼吸占土壤呼吸的比例为48%~69%,并随着季节而发生变化。土壤呼吸和土壤异养呼吸的Q₁₀值范围分别是1.13~1.17和1.12~1.27。     

A preliminary attempt to use climate data and satellite imagery to model the abundance and distribution of Culicoides imicola (Diptera: Ceratopogonidae) in southern Africa

Abundances of Culicoides imicola, the insect vector of several livestock viruses, including bluetongue and African horse sickness, were recently published for 34 sites in southern Africa, together with associated climate data. Here, these data are analysed statistically in combination with certain satellite-derived variables, with the aim of developing predictive models of C. imicola abundance. Satellite-derived variables were the land surface temperature (LST, a measure of temperature at the earth's surface) and the normalised difference vegetation index (NDVI, a measure of photosynthetic activity). Two models were developed: (1) climatic variables only and (2) satellite-derived and climatic variables. For model I, the best model used a single predictor variable (the mean daily minimum temperature) only, and accounted for nearly 34% of the variance in C. imicola abundance. Two variable climatic models did not perform significantly better. For model II, the best 1-variable model used the annual minimum LST as a predictor of C. imicola abundance, and accounted for nearly 40% of the variance in C. imicola abundance. The best 2-variable model, which gave a significantly better fit than the 1-variable model, combined the minimum LST and minimum NDVI as predictors of C. imicola abundance, and accounted for nearly 67% of variance. A map of predicted C. imicola abundances is produced on the basis of this 2nd model which, despite some anomalies, agrees largely with what is currently known of the prevalence of C. imicola in the region.     

EOS-MODIS数据在草地资源监测中的应用进展综述

简要介绍了美国对地观测系列卫星(Earth Observing Satellites, EOS)及其中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)数据在遥感方面的应用,总结了近年来MODIS数据在草地资源监测领域的研究成果,指出了利用MODIS数据进行监测与其他遥感卫星监测有不可比拟的优越性,着重介绍了MODIS数据在草地上进行植被动态、雪灾监测、火灾监测、病虫害监测等领域监测中应用的一般原理,并与应用甚高分辨率辐射仪(The Advanced Very High Resolution Radiometer, AVHRR)遥感监测进行对比.从理论上、技术上和实践上证明MODIS数据在各领域监测中的监测能力及可行性,目的在于为MODIS遥感监测工作提供一种有益的启示,以期为及时、准确监测预报提供借鉴和参考.     

基于无人机的青藏高原鼠兔潜在栖息地环境初步研究

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原生态系统中的关键种之一,其栖息地环境特征对其空间分布的影响一直是重要的研究内容。由于传统地面观测方法耗时耗力,而卫星遥感分辨率低没法识别,因而对高原鼠兔栖息地的研究多为定性且缺少大范围量化研究。无人机航拍为研究高原鼠兔栖息地提供了新的可能,本研究于2015年6月-8月在青藏高原进行了定点定高航拍,共布设了约300个工作地点,获取了约1 800张航拍照片;每张照片覆盖地面26 m×35 m,每个像元覆盖地面约为1 cm~2;通过自主开发的照片处理软件对鼠洞进行自动识别和人工校正,并结合样地的地表温度、植被、土壤水分等信息进行分析。结果表明,1)高原鼠兔洞口密度在不同草地类型中的分布显著不同(P0.05),高寒草甸高原鼠兔洞口密度显著高于其它草地类型,荒漠高原鼠兔洞口密度最小;2)高原鼠兔最适宜的栖息地环境:NDVI值为0.5~0.6,土壤含水量为20%~25%,生长季陆地表面温度为28.5~29℃;3)高原鼠兔洞口密度与NDVI和土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),但与陆地表面温度呈显著负相关关系(P0.05)。以上结果说明,植被和土壤水热是影响高原鼠兔选择栖息地的主要因子,高原鼠兔偏向于选择植被条件较好、土壤含水量较高,生长季陆地表面温度较低的区域。     

基于温度植被干旱指数的广东省旱情动态监测

广东省饱受季节性干旱的困扰,开展遥感旱情监测工作具有重要的现实意义。利用MODIS数据构建温度植被指数特征空间,采用线性拟合的方法提取干湿边,计算广东省2011年温度植被干旱指数(TVDI),以该指数为依据分析了广东省旱情的时空分布,得到了以下主要结论:1)随着EVI的增加,陆地表面最大温度减小,最大地表温度和最小地表温度差值呈减小趋势,且地面温度的最大和最小值与EVI呈近似线性关系。EVI-T_S特征空间的季节变化明显,随着温度降低,EVI-T_S特征空间明显萎缩。随着年内温度的变化,EVI-T_S特征空间的干湿边截距也发生相应变化,即冬季截距较小,夏季截距较大。2)2011年广东省的冬旱非常严重,春季和秋季也有一定程度的干旱。其冬旱和春旱的地域分布相似,均呈现自北向南逐渐加重的趋势,且沿海地区重于内陆。秋旱的地区分布特点与冬春旱相反,大致呈自南向北逐渐加重的趋势。结合广东省历史气象资料对干旱监测结果进行评价,结果表明遥感监测结果与实际旱情较吻合。3)比较了TVDI与土壤湿度的相关性,结果表明TVDI可以体现土壤湿度状况,两者呈负相关关系。将TVDI和主要气象因子做了相关性分析,从结果可以看出,TVDI与降水量、温度和相对湿度间都呈负相关关系。从相关系数来看,TVDI与降水量之间的相关性最高。从气象站尺度来说,TVDI对降水的变化是敏感的,即连续降水可导致TVDI值下降,旱情得到缓解;持续无降水可使TVDI值增加,旱情加重。     

三江源区植植被指数时空变化对水热条件的响应

摘要：研究基于三江源区18个站点2000-2009共10年的气温、降水数据和MODIS（NDVI、EVI）植被指数,重点探讨三江源区植被指数的年际变化和空间变化对水热条件变化的响应机制。结果表明,1）三江源区植被指数在2000-2009年间总体上呈上升趋势;2）近10年内的植被指数均值在18个台站间分布极不均衡;3）分年（多台站）数据分析显示,降水在多数年份表现出与植被指数显著正相关,而气温在所有年份与植被指数都无显著相关性;4）分台站（多年）数据分析显示,分别有7个和5个台站的NDVI或EVI与降水和气温呈显著相关关系。总体看来,三江源区植被指数的分布及其与水热条件的关系都存在明显的时空差异,同时,植被指数变化对降水的响应强于气温,降水是影响三江源区植被生长的主导因子。     

Plasma melatonin levels in relation to the light-dark cycle and parental background in domestic pigs

To study porcine melatonin secretion in a stable environment 3 daytime (10.00-15.00) and 3 nighttime (22.00-03.00) plasma samples were collected by jugular venipuncture from 15 gilts, 16 sows, 3 boars and 48 piglets (24 females and 24 males from 8 litters) and analysed for melatonin content. Nighttime melatonin concentrations were higher than daytime melatonin concentrations (p < 0.001), whereas no effect of sampling order could be discerned. The 3 adult Hampshire boars had higher melatonin concentrations during the day and the night, than the 31 adult Yorkshire females (p < 0.05). There was no clear difference between gilts and sows in plasma melatonin. The gilts from one of the litters had higher plasma melatonin concentrations than the gilts in 3 other litters (p < 0.05). Among the 48 piglets, the increase of nocturnal melatonin secretion differed between litters (p < 0.01), whereas the influence of father was not quite significant (p = 0.12). No difference in daytime melatonin concentrations between litters could be found, and there was no difference in melatonin levels between the male and female piglets. In conclusion, this study demonstrates that domestic pigs express a nocturnal increase of melatonin secretion in a standard stable environment. For some animals the amplitude of nighttime melatonin secretion was very low, although always higher than the daytime base levels. Furthermore, the levels of nighttime melatonin secretion differed between litters, which suggests a genetic background.     

Effect of age and feeding schedule on diurnal rest/activity rhythms in dogs

Dogs exhibit biorhythms like diurnal sleep/wake and rest/activity behavior patterns with circadian rhythmicity and, similar to other mammalian species, show age-dependent changes in activity rhythms. This study sought to further characterize night/day locomotor activity patterns in adult dogs of various ages, and to examine the effect of feeding frequency (once vs. twice). Three groups (early adults [EA], 1.5-4.5 years; late adults [LA], 7-9 years; senior, 11-14 years) of beagles (N = 48) wore the Actiwatch activity monitoring system for 3 days while housed indoors with 12-hour light/dark schedule. Activity recording devices were used to collect actigraphy data when dogs were on a once- or twice-daily feeding regimen. All dogs demonstrated a circadian activity pattern with high levels of daytime activity and low levels of nighttime activity. The main effect of age differed for both daytime (P < 0.0001) and nighttime (P = 0.002) activity counts. Daytime activity in senior dogs was 17% and 42% lower compared with LA and EA dogs, respectively. With nighttime activity, both LA and seniors had significantly lower counts compared with the EA. Compared to once-daily feeding, twice-daily feeding significantly increased night activity, night/day activity ratio, and activity counts 60 minutes before the light phase across all 3 age-groups. This study provides a comprehensive characterization of age-related changes in locomotor behavior patterns in dogs and uniquely demonstrates that frequency of feeding can influence nighttime activity levels, which is partially associated with level of prelight onset of activity.     

疏勒河上游冻土区高寒草地NDVI分布特征及制约因素分析

全球变暖对多年冻土最直接的影响就是地温升高和活动层厚度增大,导致表层土壤含水量减少,从而对多年冻土区植被产生影响。以祁连山西段干旱－半干旱区的疏勒河上游地区为研究对象,分析不同冻土类型区高寒草地归一化植被指数（NDVI）的分布特征及变化趋势,建立不同冻土类型区NDVI和地表温度（LST）的关系。结果表明,从极稳定型冻土区到季节性冻土区,NDVI呈倒“U”形分布特征;1995年以来,极稳定型和稳定型冻土区NDVI略有增加,亚稳定型和过渡型冻土区NDVI增加相对明显,植被覆盖有所增加;不稳定型和季节性冻土区NDVI减少。从极稳定型冻土区到季节性冻土区,植被生长的限制因素从热量过渡到水分。     

内蒙古草原陆面通量和边界层结构数值模拟

本文用中尺度MMS模式和修正法国陆面过程模式耦合的中尺度模拟系统模拟了内蒙古草原土壤-植被-大气相互作用(IMGRASS)中尺度实验区生长季后期的地面水分能量通量和边界层结构。结果表明,没有降水时的草场白天大部分时刻潜热通量大于感热通量,降水可使潜热通量变大,波纹比变小,草地波纹比正负转变时间为早8点和晚19点。以乌日图为例的内蒙古沙地白天波纹比大于1,正负转变时间是早7点和晚20点。在降水量不大时,土地利用类型比降水对地面通量影响大。边界层温度廓线符合中纬度陆地边界层日夜演变规律,沙地对流边界层形成早于草原,湿度和风廓线与温度廓线的对应关系较好。