退化伊犁绢蒿荒漠草地特征植物光谱特征

分别对退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地上8种特征植物长势较好时期的原始光谱、包络线去除后光谱及一阶微分光谱曲线特征波段进行对比分析,发现在特定波段不同植物光谱反射率特征值与其他植物有明显不同;760-930 nm植物光谱强反射带波段间8种特征植物的反射率值最大相差近40%,反射率从大到小依次为伊犁绢蒿＞萹蓄(Polygonum aviculare)＞骆驼蓬(Peganum harmala)＞画眉草(Eragrostis pilosa)＞地肤(Kochia scoparia)＞弯果胡卢巴(Trigonella arcuata)＞角果藜(Ceratocarpus arenarius)＞叉毛蓬(Petrosimonia sibirica);1 400 nm附近水分吸收带光谱反射率值最大,相差近27%,从大到小依次为伊犁绢蒿＞地肤＞角果藜＞画眉草＞叉毛蓬＞萹蓄＞弯果胡卢巴＞骆驼蓬;从红边位置(P)、幅值(K)识别8种特征植物高光谱特征信息为:除萹蓄P为708 nm外,其他7种特征植物P值均集中在718 nm处;伊犁绢蒿K为0.925 4;叉毛蓬K为0.188 5;萹蓄K为0.685 4;骆驼蓬K为0.799 8;地肤K为0.183 9;弯果胡卢巴K为0.538 7;画眉草K为0.441 6;角果藜K为0.132 7。包络线去除后的光谱红边及峰谷特征与原始光谱曲线相比显得更为清晰、明显。一阶微分对于精确提取该类草地植物光谱特征的红边参数特征值有重要作用。     

退化伊犁绢蒿荒漠草地高光谱特征分析

利用SVC HR-768 便携式光谱仪测定围栏内、外不同退化梯度伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）荒漠草地植物群落的光谱反射率,以及该类草地退化过程中的优势种伊犁绢蒿（减少种）、叉毛蓬（Petrosimonia sibirica）（增加种）、萹蓄（Polygonum aviculare）（侵入种）和裸地的光谱反射率,为实现伊犁绢蒿荒漠草地的高光谱遥感监测奠定基础。结果表明：在近红外波段,特征种与裸地的光谱反射率为裸地>萹蓄>伊犁绢蒿>叉毛蓬。萹蓄光谱反射率对退化草地植物群落的反射特征影响很小。退化草地植物群落冠层光谱反射率主要受伊犁绢蒿和叉毛蓬反射特征的影响,与优势种重要值成正相关关系,中度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内>围栏外;重度和极度退化草地植物群落光谱反射率为围栏内<围栏外。     

天山北坡伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地特征分析

对天山北坡不同退化阶段伊犁绢蒿(Seriphidium transillense(Poljak.)Poljak.)荒漠草地植被特征和土壤特性进行分析,以期为该地区的草地恢复提供理论依据.结果表明:随着草地退化程度的加剧,伊犁绢蒿荒漠的优势种逐渐被叉毛蓬(Petrosimonia sibirica(Pall.)Bunge)替代;地带性植被伊犁绢蒿的频度、盖度、生物量和密度随着草地退化程度的加剧逐渐降低,而叉毛蓬却呈相反趋势;叉毛蓬种群在扩繁时采用"r"对策,产生大量种子迅速占领领地,阻止了草地的完全崩溃.随着伊犁绢蒿荒漠退化,草地的饲用价值劣化,草地植物种类向低矮、适口性差、短命和类短命植物过度.草地的植被退化与土壤退化不完全一致,随着草地退化,土壤表层颗粒有变粗趋势,然而土壤有机质和全氮却呈现稳定升高的趋势;极度退化地区的高养分含量主要是由家畜排泄物导致.     

不同退化阶段伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分动态

通过对阿什里乡伊犁绢蒿 Seriphidium transillense 荒漠草地在未退化、中度退化、重度退化、极度退化下不同层次的土壤养分的分析,结果表明:1)不同退化阶段下,有机质含量极度退化明显高于未退化、中度退化和重度退化,未退化、中度退化和重度退化之间有机质的差异不明显;全氮含量随着退化加剧也是升高的;全磷和全钾在不同退化阶段变化不明显.2)在剖面上,随着土层的加深土壤有机质、全氮、全磷、全钾均减少;在0～10、10～20、20～30 cm土层中,变化比较明显的是0～10 cm.     

围栏封育下伊犁绢蒿荒漠草地特征植物高光谱特征变化分析

为研究围栏封育对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地的改善情况,利用便携式光谱仪对不同封育年限的围栏内外实测的半灌木伊犁绢蒿、一年生草本叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和短命植物涩芥(Malcolmia maritima)的高光谱数据进行分析。结果表明,伊犁绢蒿、叉毛蓬和涩芥三者在可见光波段具有明显的差异性,与植物生态生理特征有关,可利用350~680 nm内三者光谱反射率的差异进行区分;伊犁绢蒿的红边斜率在不同封育年限下均表现为围栏内大于围栏外,而叉毛蓬的红边斜率表现为围栏内小于围栏外,涩芥在平台处光谱和红边特征上与其生理生态特征无明显相关性。     

伊犁绢蒿荒漠草地主要植物的高光谱识别

以伊犁绢蒿荒漠草地为研究对象,利用SOC710 VP成像光谱仪获取不同季节的伊犁绢蒿荒漠草地地面高光谱影像,通过主成分分析和方差分析提取不同季节主要物种伊犁绢蒿、角果藜、叉毛蓬和裸地光谱特征波段、特征参数与植被指数;采用Fisher判别分析法将样本按7∶3的比例划分训练集和测试集,对3种主要植物和裸地进行识别。研究表明：6月植被指数建立的识别模型对测试集样本伊犁绢蒿、角果藜、叉毛蓬和裸地的判别精度最优,分别达到100%、95.56%、100%和100%,总体精度达98.89%;基于高光谱影像数据,以6月植被指数作为识别参数可以实现伊犁绢蒿荒漠草地主要植物的识别,为进一步对群落影像进行物种定量分类提供了依据。     

伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地土壤种子库分析

采用萌发试验研究了伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠不同退化阶段草地土壤种子库的变化特征,以期为干旱、半干旱地区退化草地生态系统恢复提供参考依据。结果表明:伊犁绢蒿荒漠土壤种子库共有14个物种,分属8个科;从未退化阶段到重度退化阶段种子库密度由684粒·m^-2下降到443粒·m^-2,而在极度退化阶段种子库密度却升高至758粒·m^-2;种子库在空间垂直分布上表现为随土壤深度的增加而减少,有67%的种子集中在土壤表层。种子库物种丰富度和多样性指数在不同退化阶段之间变化不大,但均匀度指数呈现先上升后下降的趋势;不同退化阶段种子库间的相似性表现为随退化程度相差距离越远其土壤种子库相似性越低,土壤种子库与地上植被的Jaccard相似性指数介于0.11~0.21之间,处于极不相似水平。     

伊犁绢蒿在改良退化的乌鲁木齐市荒漠草原中的利用评价

新疆90％的天然草原出现不同程度的退化，禁牧、休牧、减牧、定居、补播等措施会减缓草原退化进程。伊犁绢蒿因其优异的耐旱性、适应性、耐瘠薄性、高存活性，在新疆实施天然草原退化改良工作中，得到广泛应用。     

伊犁绢蒿荒漠草地物种光谱特征分析及识别初探

利用便携式地物光谱仪,对天山北坡中段伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地9种植物进行实地光谱测量,对光谱进行一阶微分、平滑、归一化、R_r-R_n光谱特征空间处理,对植物光谱特征分析及识别,并建立判别模型。结果表明,不同植物的原始光谱反射率在特定波段具有一定差异性,一阶微分对于精确提取该类草地植物红边特征参数值有重要作用,平滑处理可以有效去除噪声影响,归一化更有利于发现植物光谱特征,Rr-Rn在区分该类草地植物方面存在困难。选用近红外波段反射率(R_n),红边位置(REP),绿波段反射率(R_g),修改型土壤调节植被指数MSAVI和叶绿素吸收比值指数(CRAI)5项光谱指标建立判别函数,9种植物的判别精度达到90.5%。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠群落特征的影响

本研究以新源县和呼图壁县典型的伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠为研究对象,采用野外调查的方法,测定封育区和放牧区伊犁绢蒿荒漠植被生态经济类群、群落特征及其多样性,研究不同气候区荒漠群落特征对封育的响应规律,为草地资源的合理利用提供一定的基础资料和科学依据。结果表明:1)封育围栏内,草原植物群落的高度、盖度、密度和生物量有大幅度提高,显著高于围栏外(P0.05);2)在封育围栏内,草地群落Pielou均匀度指数增大,香浓指数和Patrick指数减小,伊犁绢蒿荒漠植被恢复明显。     

围栏封育对新疆伊犁绢蒿草地的影响

2005年,对伊犁绢蒿Seriphidium transillense草地设置围栏内外草地植被和土壤对比,分析封育对草地植被和土壤的影响。调查结果显示：封育后,伊犁绢蒿个体植株高度增高,地上生物量上升,丛幅增大。封育后土壤条件得到改善,处于围封中的土壤容重较放牧利用中的土壤容重小,水分含量升高,尤其是 5～10 cm土层变化显著。围封3年内,草地植物组成成分无明显变化,但优良牧草产量比例增加。总体表明：围栏封育改善了草地植被生长状态,提高了草地质量。     

荒漠草地地区伊犁绢蒿分枝数目对放牧强度的响应

试验于2012-2013年在新疆昌吉阿什里乡进行,以新疆荒漠草地典型植物种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为研究对象,研究了不放(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)下伊犁绢蒿各级分枝数、营养枝和生殖枝的变化规律,通过在生长季内多次采样方法(每30d采样一次),比较不同放牧梯度下各级分枝数数目,营养枝与生殖枝的数目,以揭示伊犁绢蒿构件数目对放牧强度的响应机制。结果表明,各放牧梯度下伊犁绢蒿各级分枝数在CK区表现为二级分枝数一级分枝数,在LG、MG和HG区则表现为分枝级数越高,分枝数越低;营养枝数目也在LG区表现有最大值,占全株分枝数的20.5%以上,营养枝数目的变化趋势为LGCKMGHG;生殖枝数在各放牧处理间与不放牧条件下大部分差异显著(P0.05),变化趋势为CKLGMGHG。     

伊犁绢蒿荒漠草地围封后的土壤动态

本研究对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地的土壤理化性质及光谱进行测定,探讨围封对土壤理化性质的影响和草地光谱的响应。结果表明,土壤含水量在各土层随植物生长期呈递减趋势,5月与9月土壤含水量随围封年限的延长总体上呈增加趋势,并对群落光谱和土壤含水量间关系进行建模,R2=0.63;土壤有机质随封育年限增加呈升-降-升的趋势,围栏内外有机质差值在5月随封育年限的增加而增加,封育7年、10年草地有机质差值,植物生长期内呈线性递减。通过室内土壤光谱及野外裸地光谱对土壤有机质进行建模,均取得较好效果,R2分别为0.64与0.38。研究表明,草地土壤含水量及有机质对于草地恢复状况较为敏感,可用于该类草地封育状况的监测。     

禁牧后伊犁绢蒿荒漠植被特征年际动态变化

通过野外实地调查取样,于2017～2019年(禁牧2～4a)对新疆玛纳斯县和呼图壁县的禁牧区及放牧区的群落植被特征进行测定分析,探究不同禁牧年限下伊犁绢蒿荒漠草地植被特征年际动态变化.结果表明:(1)退化荒漠禁牧后一年生草本植物逐渐从群落中消退,半灌木和多年生草本植物的重要值增加;(2)荒漠植被禁牧2～4a后,植被高度...     

伊犁绢蒿在荒漠草原补播的效果分析

为了更加科学地评价乌鲁木齐市天然草原补播效益,笔者通过分析大量的实地调查数据,得出结论:补播改良措施可使草群结构发生改变,促进优良牧草的生长,表现为生物量显著提高,草群高度、盖度明显增加,退化草地群落逐渐向良性方向发展。     

基于光谱指数的伊犁绢蒿荒漠草地恢复状况的判定

为了从光谱角度探讨退化伊犁绢蒿封育的适宜年限,对未封育、封育2年、7年和10年的草地从群落数量指标、群落光谱特征及特征植物光谱进行研究。通过对植被数据与光谱数据进行回归分析,对比群落和特征植物光谱指数随封育年限的变化趋势,探讨植被高光谱对伊犁绢蒿荒漠草地恢复状况的响应及最佳封育年限判定的可行性。结果表明：随着封育年限的增加,草地的盖度、密度及生物量呈先增加后降低的趋势;对群落的数量指标、群落光谱指数及建群种光谱指数回归均指示在5年左右达到最大值,表明可以通过植物光谱来对草地恢复状况及封育最佳年限加以判定。     

增水对伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库种子萌发特征的影响

为探明土壤种子库种子萌发对未来降水变化的适应机制,研究不同降水量[对照(CK)、增加5% (W₅)、增加10% (W₁₀)、增加15% (W₁₅)、增加20% (W₂₀)、增加25% (W₂₅)]对伊犁绢蒿荒漠0~5 cm、5~10 cm土层土壤种子库种子萌发物种组成、萌发动态及密度的影响,并对土壤种子萌发库与地上植被的相似性进行分析。结果表明:随降水量的增加,伊犁绢蒿荒漠0~5 cm 土层土壤种子库萌发的物种数及其萌发总密度呈增加趋势,与对照(3种,146.5粒·m^-2)相比,增水20% 及25% 处理土壤种子库萌发的物种数依次显著增加3.7、4.3倍,萌发的总密度显著增加65.2%、195.6%,且土壤种子库平均萌发总量仅占种子储存量(7.2×10³粒·m^-2) 的2.8%,而5~10 cm土层也呈现相同的变化趋势,萌发数仅占土壤种子库种子储存量(1.2×10³粒·m^-2) 的6.2%。从萌发物种看,增水显著促进串珠老鹳草、木地肤、荒漠蒲公英的萌发。随降水量的增加,伊犁绢蒿土壤种子库萌发物种与地上植被相似性呈逐渐增加趋势,相似性系数最高达0.81,且各增水处理间相似性系数也逐渐升高。总之,增水促进了伊犁绢蒿荒漠土壤种子库种子的萌发数量,提高了萌发物种数,增加其与地上植被的相似性,利于退化草地的演替与恢复。     

伊犁绢蒿生物学特性的初步研究

伊犁绢蒿荒漠草地既是新疆天山北坡重要的春秋牧场,又是新疆草地退化最严重的一类草地。通过对伊犁绢蒿生长发育节律的观测及生物量动态分析,初步探究伊犁绢蒿的生物学特性。研究结果表明：草地植物年内产量变化曲线与伊犁绢蒿生长规律一致为“双峰”型,植物群落生长主要受降水的影响;伊犁绢蒿在5月到6月初生长速度较快,春季生长强度是秋季的1．6倍。     

伊犁绢蒿构件动态变化研究

为确定新疆蒿属荒漠草地建群种个体构件的自然生长规律,2005-2006年采用实地调查与室内分析相结合的方式,连续两年对蒿属荒漠草地建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)个体构件数量及产量进行动态监测。结果表明:伊犁绢蒿在整个生长季内株高和枝条重量基本呈线性生长,增长速度呈"快-慢-快"的趋势;枝条数量及叶片重量分别呈"升高-降低-升高"双峰曲线形式;根重变化不明显,均在6.1g/株左右;从整体上看,伊犁绢蒿地上部分和个体总产量均呈"S"型变化;各构件在年度之间存在一定的波动性,可能与当年的水热条件相关;从利用上看,伊犁绢蒿荒漠草地适宜在4-6月、9-10月进行放牧。