基于HJ-1A卫星数据的高寒草地氮素评估-以青海省贵南县及玛沁县高寒草地为例

基于HJ-1A HSI卫星遥感资料,结合2014年青海省玛沁县、贵南县研究区高寒草地野外实测数据,建立了高寒草地氮素含量的估测模型,并对模型进行了精度评价,筛选出最优反演模型,分析了研究区高寒草地氮素的空间分布。结果表明,1)高寒草地HSI的原始光谱反射率、一阶导数光谱反射率及去包络线光谱反射率与地面实测氮素含量有一定的相关性,特别是吸收特征波段1(750.95~791.95 nm)和吸收特征波段3(889.03~921.30 nm)与氮素含量具有显著的相关性;2)基于吸收特征波段1构建的波段深度指数BD_767.99可以较好的估测研究区高寒草地氮素含量,利用此变量拟合的线性回归模型可以解释研究区高寒草地氮素含量变化的44%,模型估测精度可达81.6%;3)贵南研究区氮素含量的空间变异较大,整体而言,西北部和西南部地区氮素含量较高,东北部地区氮素含量较低;玛沁研究区氮素含量的空间变异较小,草地氮素含量水平整体较低。     

基于高光谱数据的高寒草甸主要毒草分类技术研究

毒草种类识别是开展毒草危害面积调查、危害程度评估以及科学防治的前提.研发快速、高效和适用于大范围的毒草种类识别技术对于退化草地生态修复具有重要意义.本研究利用SOC710VP近红外高光谱成像仪,获取了高寒草甸11种主要毒草的光谱数据.采用Savitzky-Golay平滑处理、导数变换、归一化变换、均值中心化和对数变换等...     

基于STARFM的草地地上生物量遥感估测研究——以甘肃省夏河县桑科草原为例

遥感数据具有实时、动态、大范围等特点,在草地资源监测与管理研究中获得了广泛应用。然而,单一的遥感植被指数无法同时满足草地地上生物量观测中时空分辨率的需求。因此,本研究基于时间序列Landsat NDVI和MODIS NDVI数据,结合时空融合算法（spatial and temporal adaptive reflectance fusion model, STARFM）,生成了2000-2016年高时空分辨率的植被指数数据集（NDVI_STARFM,时间分辨率为16 d,空间分辨率为30 m）,并基于2013-2016年地面实测草地地上生物量数据,构建了夏河县桑科草原高寒草地地上生物量遥感反演模型,分析了2000-2016年研究区草地地上生物量生长状况和变化趋势。结果表明：1）基于NDVI_STARFM的最优估测模型为乘幂模型,其R²为0.58,均方根误差（root mean square error, RMSE）为795.62 kg·hm^-2,模型的表现能力次于Landsat NDVI最优估测模型（R²=0.76,RMSE=634.83 kg·hm^-2）,而优于MODIS NDVI最优估测模型（R²=0.24,RMSE=937.79 kg·hm^-2）;2）基于NDVI_STARFM最优估测模型对各样区草地地上生物量总产的估测精度优于MODIS NDVI而次于Landsat NDVI,总体精度达84.05%;3）2000-2016年来,夏河县研究区草地地上生物量总体呈现增加趋势,其中90%左右的区域年增量大于30 kg·hm^-2,草地地上生物量呈现减少趋势的区域仅占2.30%。     

基于NDVI数据的高寒草甸产量及载畜状况研究——以2019年青海玉树州为例

为估算2019年盛草期青海省玉树州高寒草甸产量及理论载畜量,利用归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)和实测产量数据建立玉树州高寒草甸产量遥感估算模型,在此基础上利用玉树州高寒草甸面积可利用系数、草地可食植物系数和牧草采食率等建立理论载畜量估算模型.结果...     

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DNDC模型的高寒草甸土壤有机碳含量动态研究

研究发现以气温升高为主导的气候变化严重影响高寒草甸土壤有机碳含量的动态变化,然而,关于气候变化和放牧对土壤有机碳的耦合效应知之甚少。本研究采用增温-放牧试验结合DNDC(denitrification-decomposition)模型,检测气候变化和放牧对青藏高原高寒草甸土壤有机碳含量的影响,并评估气候变化和放牧对土壤有机碳含量变化的贡献率。结果表明:气候变化对土壤有机碳产生负面影响;放牧强度通过增加践踏、落叶和粪便返还影响土壤有机碳含量。温度、降水结合放牧强度,解释了高寒草甸土壤有机碳含量变化的63.4%。气候变化是导致土壤有机碳波动的主要因素,该因素解释了土壤有机碳变化的61.9%。相比之下,放牧强度解释了其变化的1.6%。持续的气候变化和放牧会影响土壤有机碳的动态变化,进而影响草地生态系统的服务功能。草地生态系统管理应考虑到潜在的气候变化,以实现该系统的可持续发展。     

高寒草原天然牧草营养品质近红外光谱预测模型的建立

本研究旨在探讨近红外光谱(NIRS)技术在定量分析高寒草原天然牧草营养品质的可行性.试验于2015-2018年,每年6-9月份,从青藏高原高寒草原放牧研究样地收集不同放牧强度(0、3.6、5.3、7.6只/hm2)的混合和4个优势种(莎草科矮生嵩草、蓼科珠芽蓼、蔷薇科金露梅和豆科锦鸡儿)牧草样品共计1 280份,随机分...     

利用高光谱数据快速估算高羊茅牧草光合色素的研究

光合色素是植物体进行初级生产的重要物质, 能够间接反映植被的健康状况与光合能力,同时,高光谱遥感为快速、大面积监测植被的色素变化提供了可能。本研究以高羊茅牧草为材料,实测了高羊茅冠层的高光谱反射率与光合色素含量数据, 对二者进行了相关分析,从5大类12个高光谱特征变量{R_g、R₇₁₀、Dλ_r、Dλ₇₀₀、D[log(1/λ_i)]、S_g、RVI_a、RVI_b、PSSR、PSND、R_ch、CARI}中挑选了光合色素敏感参数,建立了植被指数光合色素估算模型。结果表明,光合色素叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素与原始光谱进行相关性比较分析时,叶绿素b效果最好;原始光谱、光谱一阶导和倒数对数一阶导3种光谱形式与光合色素进行比较分析时,光谱一阶导在700 nm附近与光合色素相关性最好,相关系数为-0.897;通过12个高光谱特征变量与光合色素相关性比较,选择达到极显著水平的6个变量:R_g、Dλ₇₀₀、D[log(1/R₇₃₀)]、RVI_b、R_ch、CARI进行光合色素含量的回归模型建立,这为利用物理方法快速、无损伤探测高羊茅牧草的营养状况及牧草质量提供了理论支持。     

基于高光谱数据的高羊茅SPAD快速估测研究

以不同生存环境下抽穗期的高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)为材料,测定叶片的光谱反射率和SPAD(soil plant analysis development,土壤-植物分析模式)值,采用相关、回归等多元统计方法分析叶片的SPAD值与光谱数据之间的关系;从光谱数据中提取红边参数、植被指数和微分光谱分别与SPAD值进行分析。结果表明:红边位置、NDVI和695~715 nm之间的平均微分光谱数据与SPAD值均具有很好的相关性,相关系数分别为0.906,0.842和0.826,建立的一元线性回归模型确定系数分别为0.820,0.709和0.681。高羊茅叶片的光谱特征与叶片中色素含量和叶肉细胞的结构密切相关,与其生存的环境条件无关;红边位置、NDVI和微分光谱均可以较好的反演SPAD值。相比而言,红边位置预测高羊茅叶片的SPAD值最为精确,NDVI次之,微分光谱最差。试验结果为利用高光谱遥感信息反演高羊茅抽穗期的叶绿素含量,进而分析其光合作用能力、碳代谢能力提供了理论依据。     

放牧干扰下高寒草甸植物功能群组成的时空变化——以甘肃省天祝县为例

在青藏高原东北缘高寒草甸,设置6个可控放牧强度样地,进行连续4年的植物功能群变化研究。应用多重比较和双因素方差分析研究了放牧干扰对禾本科、莎草科和杂类草3大功能群的影响。结果表明:(1)放牧干扰下,高寒草甸群落总多度和各功能群多度均随放牧强度的增加而降低;(2)不同放牧强度区,莎草科多度均随放牧年份基本保持不变。低强度放牧区,禾本科和杂类草多度显著增加;高强度放牧区,禾本科和杂类草多度显著降低;(3)不同放牧强度区禾本科相对多度比例随放牧年份降低,而杂类草相对多度比例增加。综述所得,高寒草甸莎草科对放牧干扰的抵抗能力较强,且禾本科与杂类草对放牧干扰的差异化响应导致了放牧干扰下高寒草甸群落特征的变化。     

施氮磷肥对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落组成的影响

对典型高寒草甸放牧不施肥(G),放牧施氮肥(GN)(5,10,15 g/m²)和放牧施磷肥(GP)(2,4,8 g/m²)条件下的土壤线虫群落组成进行研究,结果表明,放牧草甸施肥条件下,土壤线虫多样性升高、成熟度指数随施肥梯度升高而降低,但各处理间土壤线虫多样性指数、成熟度指数和数量没有显著差异。放牧施氮肥、放牧施磷肥处理中食真菌和捕食性土壤线虫数量降低,食细菌土壤线虫数量增加,且食细菌土壤线虫在施磷肥处理中增加显著。在少量施氮肥和磷肥时,植食性土壤线虫数量较低,但杂食性土壤线虫数量较高。土壤线虫cp-1和cp-3类群的数量随施肥梯度的升高而增多,其他类群的数量降低。除食细菌土壤线虫外,其他类群土壤线虫与土壤理化性质之间没有显著相关关系。     

长江源区高寒草地土壤有机质和氮磷含量的分布特征

土壤养分是高寒草地生态系统维系健康的基础。本研究分析了长江源区沼泽化草甸、典型草甸、草原化草甸和沙生草地的土壤养分特征,以期为高寒草地合理管理提供理论依据。研究表明,不同类型高寒草地的土壤有机质和全氮含量存在明显的差异,表现为沼泽化草甸＞典型草甸＞草原化草甸＞沙生草地,土壤有机质和全氮含量在各个草地类型内均随着土层深度增加而显著降低(P＜0.05);土壤速效氮含量为草原化草甸＞典型草甸＞沼泽化草甸＞沙生草地,草原化草甸含量高达65.5 mg·kg-1,而沙生草地含量仅为11.5 mg·kg-1,除沙生草地外,其他草地类型土壤速效氮含量最大值出现在10-20 cm土层;土壤全磷和速效磷含量在高寒草甸不同退化演替阶段及其各土层中差异不显著(P0.05);高寒草甸退化演替过程中,土壤养分各因素间相互影响,其中,土壤全氮、全磷、速效氮和速效磷与土壤有机质之间呈显著正相关关系,土壤速效氮与全氮和土壤速效磷与全磷之间亦呈显著正相关关系,而土壤pH值与土壤各养分之间的相关性均不显著。     

氮、磷养分添加对高寒草甸土壤酶活性的影响

本试验以典型的青藏高原高寒矮嵩草草甸(Kobresia humilis meadow)为研究平台,以表征土壤碳、氮、磷、硫养分循环的6种土壤酶为研究对象,研究土壤酶以及土壤速效养分在4年氮、磷养分添加的累积效应下的变化规律,分析和评价氮、磷养分添加对土壤养分循环方面的影响。试验结果为:氮、磷养分添加改变了土壤中速效养分的含量;氮添加与010 cm土层中的碱性磷酸酶活性有正效应,磷添加抑制了010 cm土层中的碱性磷酸酶活性;氮、磷养分添加均抑制了010 cm土层中的脲酶活性;氮添加抑制了2个土层中的纤维素酶活性;芳基硫酸酯酶活性和蔗糖酶活性没有表现出显著差异性;1020 cm土层中的几丁质酶活性在氮、磷养分添加处理下均增强,其中磷添加对几丁质酶活性的增幅最显著。结果表明:外源添加的氮在调控磷的矿化方面有促进作用,磷的添加对氮素的释放也有一定的作用;青藏高原高寒草甸受磷限制的程度可能更大。     

青藏高原东缘沙化草甸植物氮磷的分配和耦合特征

植物氮、磷元素及其耦合关系对揭示植物群落变化乃至生态系统的功能与过程具有重要意义.本研究以青藏高原东部高寒草甸为研究对象,分析沙化胁迫下植物地上、地下部分的氮、磷含量与氮磷比的变化特征、分配差异及影响因素.结果表明:(1)植物地上部分的氮含量(平均值为15.3 mg·g-1)和氮磷比(平均值为5.2)整体低于地下部分的...     

天然草地牧草营养品质的高光谱遥感研究进展

天然草地牧草营养品质的优劣不仅影响家畜的生长发育,同时也影响畜产品的品质,对草牧业的发展具有至关重要的意义。高光谱遥感技术的飞速发展使深入研究天然草地牧草品质的动态变化成为可能。本研究综述了目前可利用的高光谱遥感数据以及天然草地牧草营养品质遥感反演的主要成果、常用方法和最新研究动态,分析了我国在天然草地牧草营养品质监测与评价方面尚存在数据获取困难、相关研究缺乏、软硬件性能不足等问题;在多种观测平台及相关技术不断革新背景下,探索星载、机载和地面高光谱数据的有机结合,强化高光谱遥感仪器性能,提高关键营养成分的反演精度是未来研究的重点。     

东祁连山高寒草甸灌木和牧草营养成分含量季节变化动态

比较分析了高寒草甸和灌丛草甸中分布的几种优势牧草和灌木的营养成分，发现灌木蛋白质含量高，利用价值大，是一种重要的蛋白质饲草资源。     

基于MODIS数据的青海省草地地上生物量估算及影响因素研究

利用EOS/MODIS植被指数产品（NDVI）、实测草地地上生物量和气象监测资料,结合实测资料和NDVI之间的关系建立了青海省草地地上生物量卫星遥感估算模型,并通过研究青海省气温和降水量变化特征分析了影响草地地上生物量的主要因素。结果表明：在草地生长季,生态监测站草地地上生物量与NDVI之间具有较好的正相关关系（P<0.01）。利用模型估算的青海省草地地上生物量在2003-2017年表现出弱的增加态势,2003年平均草地地上生物量最低,仅为2622 kg·hm^-2,2010年最大,达3252 kg·hm^-2; 2003-2017年,青海省草地地上生物量变化表现出明显的空间分布特征,从东南向西北逐渐递减;其中,青海省果洛州东南部、玉树州南部、黄南州东南部和海北州东南部草地地上生物量最高;西北部的柴达木盆地最低;2003-2017年青海省绝大多数地区草地地上生物量均呈现保持不变或者趋好的变化特征,其中曲麻莱、都兰以及甘德等地区部分草地地上生物量明显减少。气温升高热量条件充足的背景下,青海省草地受降水量增多带来的水分条件趋好的有利影响,对高寒地区草地植被的生长发育起到了促进作用,最终导致草地NDVI升高,地上生物量增加。