基于草地退化指示植物大狼毒的植被指数研究北大核心CSCD

为建立基于指示植物的滇西北地区草地退化遥感评价技术体系,将有毒植物大狼毒(Euphorbia jolkinii)作为草地退化的指示植物,筛选并构建了反映草地群落中大狼毒组分信息的植被指数。结果表明:部分特殊样地有可能放大GPS定位偏差对植被指数与地面调查指标相关性研究的不利影响,最好予以剔除。现有的植被指数与大狼毒调查指标的相关性略低于其与总体调查指标的相关性,不适合作为大狼毒的遥感监测指标。采用Landsat 5卫星第5波段影像校正后的植被指数与大狼毒调查指标的相关性增加,而与总体调查指标的相关性降低,在弱化样地总体群落信息、突出大狼毒组分信息方面GNDVIc表现最佳,较适用于草地群落中大狼毒组分的遥感监测。     

禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响

狼毒型退化草地是藏北高原主要的退化草地之一,禁牧是退化草地治理常用的措施。以藏北高原狼毒型退化草地为对象,于2010-2012年采用样方调查法对禁牧(2004年开始禁牧)和放牧样地的植物群落特征及生产力进行了3年的跟踪观测,旨在揭示禁牧对藏北高原狼毒型退化草地群落特征及生产力的影响。结果表明:1)禁牧显著增加了狼毒型退化草地地上总生物量(P<0.05),且时间越长,效果越明显。2010-2012年禁牧样地地上总生物量相比于放牧样地分别增加了62.4%、64.3%和70.2%。2)禁牧在提高其他牧草产量的同时,对狼毒生产力也有显著的促进作用(P<0.05),且随着禁牧时间的延长,这种促进作用逐渐强化。2010-2012年放牧样地狼毒地上生物量比禁牧样地分别低了43.8%、55.3%、89.3%(P<0.05)。3)禁牧有利于改善狼毒型退化草地群落物种多样性。随着禁牧年限的增加,禁牧样地物种多样性指数、均匀度指数、物种丰富度指数均显著增加(P<0.05)。4)放牧样地各类植物生物量随禁牧年限的变化与禁牧样地呈相同的趋势。综上所述,禁牧对狼毒型退化草地的恢复作用并不明显,还应结合其他的治理措施。     

草地退化调查与遥感判读方法

在地理信息技术支持下,在TM遥感影像解译及野外样地数据验证的基础上,研究了草地退化(包括沙化、盐渍化)遥感调查分级指标,进行了内蒙古草地退化调查与遥感制图,掌握了全区草地退化(包括沙化、盐渍化)的程度、分布及动态数据,为今后开展草地生态状况提供可操作的监测方法。     

基于多时相Sentinel-2A影像的狼毒分布识别

狼毒(Stellera chamaejasme)是近年来青藏高原高寒草地的主要入侵毒杂草之一,及时高效的调查与监测可为狼毒综合防控与退化草地恢复提供重要的技术支持。本研究选取花期前与盛花期的Sentinel-2A多光谱影像,将Google Earth Engine平台去云、环境要素掩膜、特征优选和随机森林分类相结合,探讨区域尺度的狼毒遥感识别方法。结果表明,通过狼毒敏感指数计算,以及Spearman秩相关性分析与随机森林重要性排序相结合的二次降维,提取了7项狼毒分类特征并构建了4个特征组合方案。与单时相特征组合相比,多时相特征组合有效提高了狼毒识别精度,其中,基于随机森林模型的6个特征组合方案的分类总精度为84.62%,狼毒分类精度均大于80%,识别效果最佳。本研究显示,影像去云及掩膜预处理能够有效减少分类干扰信息,花期前与盛花期提取的多时相特征组合增强了狼毒群落与其他群落的影像光谱差异,在区域尺度狼毒遥感识别中具有较好的应用潜力。     

防除狼毒后模拟秋季放牧对狼毒型退化草地群落的影响

防除狼毒是青藏高原狼毒型退化草地恢复的主要措施之一,同时刈割作为放牧的一种人为模拟,对群落物种多样性和生产力有重要影响.以狼毒型退化草地为研究对象,在防除狼毒后进行为期5年的模拟秋季放牧(留茬10 cm)野外控制试验,研究模拟秋季放牧对狼毒密度、草地群落多样性以及地上生物量等的影响,探讨防除狼毒后模拟放牧对狼毒型退化草...     

典型草原区植物群落结构特征动态监测

1999-2002年在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场典型草原区海流特,监测主要植物群落结构特征。结果表明,随时间推移,试验区主要群落的优势植物大针茅、羊草相对高度、相对盖度、相对密度和相对生物量呈降低趋势,退化指示植物冷蒿、狼毒相对高度、相对盖度、相对密度、相对生物量呈增加趋势;试验区群落物种丰富度指数、多样性指数和均匀性指数随时间推移均呈降低趋势;围栏在试验区草地植物群落特征的保持方面很有效,但围栏内植物群落特征随时间推移仍呈退化趋势。     

防除狼毒后狼毒型退化草地群落结构变化特征

为明确防除狼毒后草地植被变化特征,以防除后围封的狼毒型退化草地为研究对象,研究防除狼毒后草地群落多样性、狼毒密度以及地上生物量等指标的年变化特征,为狼毒型退化草地恢复和治理提供基础理论依据.结果表明:狼毒防除后,随着防除年限的增加各处理狼毒的密度和地上生物量下降;豆科的重要值显著增加(P＜0.05),莎草科、禾本科、杂...     

典型草原区植物群落结构特征动态监测

1999～2002年在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场典型草原区海流特,监测主要植物群落结构特征.结果表明,随时间推移,试验区主要群落的优势植物大针茅、羊草相对高度、相对盖度、相对密度和相对生物量呈降低趋势,退化指示植物冷蒿、狼毒相对高度、相对盖度、相对密度、相对生物量呈增加趋势;试验区群落物种丰富度指数、多样性指数和均匀性指数随时间推移均呈降低趋势;围栏在试验区草地植物群落特征的保持方面很有效,但围栏内植物群落特征随时间推移仍呈退化趋势.     

祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫相对多度的影响

为研究祁连山高山草地毒杂草侵入对蝗虫群落组成、相对多度以及群落数量的影响,2008-2009年6-9月在野外调查基础上,对毒杂草(狼毒、甘肃臭草和披针叶黄华)侵入型草地和天然草地植被群落、土壤理化特性以及蝗虫多样性及群落数量进行调查分析。结果表明,毒杂草侵入显著降低草地物种丰富度、Shannon-Wiener指数和均匀度指数(P<0.05),植被群落高度和生物量明显增加(P<0.05);甘肃臭草侵入型草地土壤有机质和含水量最高,狼毒侵入型草地土壤紧实度和天然草地全N含量显著大于其他样地(P<0.05);毒杂草侵入影响蝗虫群落组成、降低物种多样性、改变物种相对多度。但蝗虫群落数量因杂草种类呈现较大差异,蝗虫群落数量因甘肃臭草侵入而降低、随狼毒和披针叶黄华侵入而增加。高山草地毒杂草侵入通过改变植被结构和营养价值、影响蝗虫土壤理化特性和栖息生境,而草地蝗虫群落组成、数量和多样性对此做出积极响应。该研究不仅为研究高山草地毒杂草型退化对昆虫以及无脊椎动物的影响提供参考,而且也为高山草地生物多样性维持和保育提供有益依据。     

坡度对亚高寒草甸狼毒群落植物多样性的影响

以青藏高原东北部边缘甘南亚高寒草甸草地群落为研究对象,将研究区样地坡度分为Ⅰ(0°～5°]、Ⅱ(5°～15°]、Ⅲ(15°～25°]、Ⅳ(25°～35°]及Ⅴ(> 35°) 5个坡度等级,采用样方调查法研究了甘南州合作市当周草原和扎油沟等亚高寒草甸区狼毒群落特征及草地生境条件。结果表明：1)研究区狼毒主要分布在土壤养分...     

内蒙古草原荒漠化遥感监测分析

利用1988年以来的遥感资料,计算了不同时期的NDVI,同时基于遥感影像和光谱特征直接提取了土地退化指标,分析了内蒙古自治区植被覆盖宏观变化和荒漠化的情况.结果表明:历史上水草丰美的锡林郭勒、呼伦贝尔草原的植被指数呈下降趋势,尤其是呼伦贝尔沙地植被指数下降幅度明显;近年来一些大的沙尘源地如浑善达克沙地、毛乌素沙地的植被呈持续好转状态;对内蒙古生态环境的保护任重而道远,在加紧治理一些风沙源地的同时,要加强对草原的保护与管理,在稳定生态的同时逐步提高农牧民的生产生活水平.     

典型草原植被生物量遥感监测模型——以锡林郭勒盟为例

以锡林郭勒盟典型草原为研究区域,将遥感技术用于草地牧草产量测量,分析了遥感植被指数与牧草产量之间的相关关系,比较和分析了3种植被指数的应用范围,研究了草地牧草产量遥感监测的方法,并利用遥感植被指数建立了草地牧草产量估产模型y=368.273x 2.973(R=0.908,R2=0.824),该模型通过2005年预测值与实测值的误差统计分析,2005年估产精度达到97%,研究还表明,锡林郭勒草地牧草产量估产的植被指数是归一化植被指数(NDVI).研究结果为今后开展大面积草地牧草产量估产和动态监测提供了有效途径.     

青海省玛多县草地退化现状及动态变化研究

本研究以三江源玛多县为例,在构建草地退化指教的基础上,建立草地退化指教与植被指数的遥感评价模型,得到2009年玛多县草地退化现状,并结合玛多县20世纪80年代和90年代草地资源调查结果,分析玛多县草地退化动态变化状况.结果表明:(1)草地退化地面综合评价指标中植株高度、植被覆盖度和生物量权重分别为0.21、0.39和0...     

基于航空高光谱影像的青海省玛多县高寒草原景观格局特征分析

景观生态学在草地资源管理、生态安全评价方面已得到广泛应用,开展不同尺度的景观格局特征分析对景观生态过程研究十分重要。获取不同覆盖度草地的景观格局特征是青藏高原草地退化等生态系统演变研究的基础工作之一。从高分辨率遥感的角度提取中小尺度上草地景观格局特征,是开展景观格局尺度分析的有益尝试。本研究通过高空间分辨率的PIS航空高光谱影像,分析不同草地类型的光谱特征差异,开展玛多实验区草地类型精细分类,并从景观异质性、景观优势度和景观破碎度3个景观层次,分析米级分辨率下不同覆盖度高寒草原样地的景观格局特征差异,发现高寒草原样地的景观优势度、景观异质性与草地覆盖度分别呈正、负相关,而破碎度指标则随着高寒草原草地覆盖度的降低出现先升高后降低的现象。     

基于Sentinel-2和Landsat 8数据的天祝县草地地上生物量遥感反演

为精确获取区域草地地上生物量（Above-ground biomass，AGB），本研究利用Sentinel-2和Landsat 8数据，计算5种植被指数，与野外实测AGB建立草地AGB遥感估算模型，并用均方根误差、决定系数和平均相对误差等指标综合比较不同估算模型的反演精度。结果表明：5种植被指数与草地AGB均显著相关；基于Sentinel-2数据建立的AGB估算模型总体上优于Landsat 8的估算结果；7月最优反演模型为基于差值植被指数（Difference vegetation index，DVI）的二次多项式模型，精度达86％；8月最优反演模型为基于绿色归一化植被指数（Green normalized difference vegetative index，GNDVI）的指数模型，精度达84％；天祝县草地AGB的空间差异明显，不同草地类型平均AGB顺序为：山地草甸>高寒草甸>温性草原>温性荒漠草原。以上研究结果可为研究区草地AGB合理估算和放牧管理提供科学依据。     

Wildlife Responses to Vegetation Height Management in Cool-season Grasslands

Herbaceous vegetation comprises the main habitat type in cool-seasons grasslands and can be managed by various methods. We compared changes in plant communities and bird and mammal use of grasslands that were not managed, managed by mechanical methods (mowing), or managed by chemical methods (plant growth regulator). This 1-year study was conducted from May through October 2003 in Erie County, Ohio. Twelve circular 1.5 ha plots were established: 4 were not managed, 4 were mowed to maintain vegetation height between 9–15 cm, and 4 were sprayed with a plant growth regulator and mowed when vegetation exceeded 15 cm. We monitored vegetation growth, measured plant community composition, and observed all plots for wildlife activity each week. Vegetation in unmanaged plots was taller and denser (P < 0.001) than vegetation in mowed and growth regulator plots. Plant community characteristics differed among study plots (P < 0.001); managed plots had higher grass cover and lower woody cover than unmanaged plots. We observed more (P < 0.001) total birds per 5-minute survey in unmanaged than mowed or growth regulator plots. We observed more (P < 0.001) white-tailed deer (Odocoileus virginianus) in mowed plots than either control or growth regulator plots. We captured 13 small mammals in unmanaged plots and no small mammals in managed plots. Applying the plant growth regulator was not a cost-effective alternative to mowing for managing vegetation height in our study. Vegetation height management practices altered plant communities and animal use of grassland areas and thus might be useful for accomplishing species-specific habitat management objectives.     

基于Landsat 8 OLI影像的渭-库绿洲植被地上生物量估算

干旱区绿洲植被地上生物量估算研究可为绿洲生态系统稳定性评价与区域碳储量估算提供重要依据。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，利用ENVI 5.3软件对Landsat 8 OLI 影像数据进行预处理，提取反映植被地上生物量信息的植被指数和波段因子，并结合样地实测数据，采用常规统计模型、多元逐步回归和偏最小二乘回归方法建立研究区植被地上生物量最优估测模型，从而揭示该绿洲植被地上生物量的空间分布特征。结果表明：1）所选的20个遥感因子与实测植被地上生物量呈极显著正相关关系，相关系数为0.5~0.7（P<0.01）。2）乔木与灌木地上生物量最优估测模型均为多元逐步回归模型，草本与农作物地上生物量的估测模型以偏最小二乘回归模型为最优，模型验证决定系数均在0.6以上，均方根误差和平均绝对误差均较小。3）研究区植被地上生物量主要在280~1450 g·m^-2 分布，面积约为6973.82 km²，低水平地上生物量（ABG<65 g·m^-2）分布区域约占研究区总面积的15.02%。地上生物量由高到低依次为：农作物>乔木>灌木>草本。根据不同的植被类型，基于地物光谱特征构建的遥感估测模型可准确估算干旱区绿洲植被地上生物量，并对其空间分布特征进行遥感定量反演。     

基于不同阶微分高光谱植被指数的牧区草场地上生物量估算

利用高光谱遥感技术能快速、无损、高效地获取草地地上生物量信息,对牧区牧草高效管理、草畜供求关系平衡以及放牧制度优化等方面具有重要意义。为了寻求估算生长旺盛期草地地上生物量最适宜的微分光谱阶数,本研究在内蒙古天然草场通过原位试验采集了高光谱反射率与地上生物量数据,对原始光谱反射率数据进行一至四阶微分处理,在全波段范围内挑选最佳波段构建简单比值植被指数(Simple ratio vegetation index, SRVI)、归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、土壤调节植被指数(Soil adjusted vegetation index, SAVI)和增强型植被指数(Enhanced vegetation index, EVI) 4种高光谱植被指数,建立相应地上生物量估算模型并对比评价各模型精度。结果表明：对原始高光谱反射率进行微分处理,有助于提高敏感波段与地上生物量的相关性;红边波段与近红外波段是构建最佳植被指数的重要组成波段,占所有优选波段的82%;基于二阶微分光谱的最佳SRVI和NDVI模型精度最好,R     

甘南州高寒天然草地生长状况遥感监测

以甘南州高寒天然草地为研究对象,利用2016−2019年草地地上生物量实测数据和MOD13Q1植被指数产品,构建了甘南州草地地上生物量遥感反演模型,分析了近20年(2000−2019年)甘南州高寒天然草地地上生物量的时空分布特征。结果表明：1) MODIS EVI植被指数适宜于甘南州高寒天然草地地上生物量变化监测研究,...     

甘南州高寒天然草地生长状况遥感监测

以甘南州高寒天然草地为研究对象,利用2016-2019年草地地上生物量实测数据和MOD13Q1植被指数产品,构建了甘南州草地地上生物量遥感反演模型,分析了近20年(2000-2019年)甘南州高寒天然草地地上生物量的时空分布特征.结果表明:1)MODIS EVI植被指数适宜于甘南州高寒天然草地地上生物量变化监测研究,模型决定系数R2=0.5249,均方根误差RMSE=527.9 kg·hm-2;2)20年间甘南州高寒草甸和山地草甸的地上生物量均呈增加趋势,而沼泽类草地地上生物量呈减少趋势;3)近20年来甘南州草地呈现出整体恢复、局部恶化的趋势,全州66.04％的草地呈稳定或恢复趋势,33.96％的草地地上生物量呈减少趋势,其中18.08％的草地呈持续性恶化趋势.研究结果为甘南州草地植被动态监测和高寒草地退化修复提供了数据支持.