新疆三种主要草地植被类型的高光谱反射特征研究

本研究利用便携式地物光谱仪,对新疆部分天然草地类型及植物进行了实地光谱测量,分析和比较了3种草地类型的光谱反射特征。结果表明,在可见光波段,干荒漠类草甸植被,除角果黎外,其冠层反射率要低于低地山地草甸和蒿属荒漠草地。而在近红外波段,角果黎、骆驼蓬、梭梭冠层光谱反射率明显高于低地山地草甸植被和部分蒿属荒漠草甸植被。同一类型草地中,由于植被类别间的差异以及叶片内部结构的不同,冠层光谱反射率差异较大。3类草地类型不同植被的红边特征参数表现为干荒漠类草甸的梭梭红边位置最高,低地山地草甸的博洛塔绢蒿红边位置最低;蒿属荒漠类草甸的骆驼蓬的红边斜率和红边面积最大,低地山地草甸的苔草红边斜率和红边面积最小。对6种代表性的植被指数分析得出,PRI、OSAVI、MCARI指数均表现为蒿属荒漠类草甸<低地山地草甸<干荒漠类草甸。NDVI植被指数则表现为低地山地草甸最大,而干荒漠类草甸最小。GNDVI指数表现为低地山地草甸最大,蒿属荒漠类草甸最小。总之,高光谱遥感对于草地植被的分类监测和遥感反演等具有重要的意义。     

基于MODIS数据的新疆草地枯黄期时空动态变化

植被物候是表征生态系统对气候变化响应的重要指标。草地枯黄期是研究陆地生态系统对气候变化响应的重要指标,然而,植被枯黄期研究较少,寻找适合提取当地的植被枯黄期的最佳模型显得尤为重要。本研究采用双逻辑斯蒂函数拟合法(D-L)、非对称性高斯函数拟合法(A-G)、Savitzky-Golay滤波法(S-G) 3种方法分别模拟了2001-2019年新疆地区草地枯黄期,对比草地枯黄期不同物候提取方法,确定新疆地区草地枯黄期的最佳遥感提取方法,并对草地枯黄期空间格局及变化趋势进行分析。结果表明：1)双逻辑斯蒂函数拟合法是提取新疆地区枯黄期的最佳方法。2) 3种方法估算的新疆地区草地枯黄期均呈现自北向南逐渐提前的明显地域差异。3) 3种遥感方法估算的草地枯黄期均呈现提前的趋势,显著提前(P <0.1)的区域分布于阿尔泰山以南、准噶尔盆地中部及西部边缘区。4)不同草地类型下,利用A-G和D-L两种方法提取的草地枯黄期年际变化趋势基本保持一致。     

施氮磷肥对黄土丘陵区典型草地优势种光谱特征的影响

探讨施肥后草地群落优势种光谱特征响应和差异,对准确评价草地施肥效应有重要意义。以黄土丘陵区6个典型优势种[白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum)]为对象,测定并提取了不同施氮磷处理下的7个光谱特征参数。结果表明：相比未施肥,单施氮或磷均降低6个优势种在“蓝谷”、“绿峰”和“红谷”处的光谱反射率;氮磷配施后,各优势种的红边幅值(AMP)和红边面积(S_red)呈增加趋势,白羊草、达乌里胡枝子、菊叶委陵菜和铁杆蒿的差值植被指数(DVI)均增大。结果表明,光谱特征参数可有效反映黄土丘陵区草地优势种的氮磷施肥效应,植被指数DVI,NDVI和GNDVI相比RVI更适合于评价草地群落优势种对施氮磷肥的响应和差异。     

基于高光谱影像的高寒牧区土地覆盖分类与草地生物量监测模型

利用环境减灾卫星HJ 1A高光谱图像数据,分析了研究区不同土地覆盖类型的波谱曲线特征,比较了监督分类和光谱角分类方法对高光谱影像的分类精度,研究了高寒牧区草地生物量超光谱遥感监测模型。结果表明,1）不同地物波谱曲线的吸收位置和吸收深度等波谱特征在可见光波段具有较大差异,在近红外波段吸收特征相似。在可见光波段,云和植被的吸收位置最少,都只有1处,但云的吸收深度小于植被;裸地吸收位置有5处;水域吸收位置最多,有6处。2）光谱角与监督分类均适于高光谱影像分类,但光谱角分类方法的总精度可达85.9%,远高于监督分类法。3）依据草地生物量与9种植被指数间的回归分析结果,选出了适合研究区草地植被生物量动态监测的两种植被指数,即归一化植被指数和比值植被指数。     

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。     

基于高光谱成像技术的伊犁绢蒿荒漠草地主要植物识别参数的筛选

为获得伊犁绢蒿荒漠草地主要植物最佳识别参数,本研究利用SOC710 VP成像光谱仪于4月采集群落影像,以伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）、角果藜（Ceratocarpus arenarius）、叉毛蓬（Petrosimonia sibirica）和裸地为识别对象,基于光谱学响应与峰谷特性选取8个位置参数、2个面积参数、4个植被指数,按照显著性差异从小到大逐一筛选敏感参数,并使用Fisher判别分析进行精度验证。结果表明：4种识别对象的反射率大小在可见光和近红外波段表现出不同的特征;用筛选出的红谷位置、红边位置、红谷幅值、蓝边面积、NDVI₁、RVI₁和RVI₂进行判别,精度分别为伊犁绢蒿91.11%、角果藜80.56%、叉毛蓬91.11%、裸地100%,总精度为92.13%。本试验筛选出的识别参数建立判别模型可为进一步对群落影像进行物种定量分类提供依据。     

基于CNN和SVM的地面高光谱遥感草地植物识别

物候期和识别模型的选择直接影响植物识别的精度。本研究以蒿类荒漠草地主要植物伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)以及裸地为识别对象,选择4月、6月、9月3个时期,通过SOC 710 VP高光谱成像仪采集草地群落高光谱数据,在分析地物光谱反射率差异的基础上,利用最佳指数因子(OIF)筛选特征波段,通过卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)建立识别模型。结果表明：1)不同物候期的伊犁绢蒿与角果藜在可见光波段均表现为“低-高-低”的光谱反射率趋势,并随月份增加峰谷现象逐渐不明显;红边波段这两种植物表现出快速上升;在NIR平台区4月各识别对象间反射率大小差异最明显。2)利用OIF筛选的识别波段组合在月份间表现一致,为638.64、789.49和923.79 nm。3)在识别精度上,SVM> CNN;4月> 9月> 6月;裸地>伊犁绢蒿>角果藜。综合来看,采用SVM在4月对蒿类荒漠草地主要植物进行识别的精度最高,为92.12%。     

四川红桔皮化学成分的研究——第一报 光谱、熔点和薄层分析的结果

经光谱、熔点和薄层分析等,自四川红桔皮(Citrus reticuiata Blano)中分离得到9种化学成分。其中5种为黄酮类化合物,分别鉴定为川陈皮素(nobiletin)、蜜桔素(tangeratin)、5—去甲川陈皮素(5—0—demethyl nobiletin)、4′,5,7,8—四甲氧基黄酮(4′,5,7,8—tetrahydroxylflavone)和异橙黄酮(isosinensetin);另两种为麝香草酚(thymol)和β—谷甾醇(β—sitosterol);还有两种化合物有待进一步鉴定。     

新疆阜康荒漠植被指数特征和时空过程分析

研究天山北坡典型荒漠区草地植被覆盖变化,对于荒漠区草畜平衡及畜牧业可持续发展具有重要现实意义。采用1990,1999和2008年同时相TM/ETM+遥感影像,经辐射校正和几何校正后,基于荒漠植被指数特征和垂直地带性特征,进行了专家知识决策树分类,研究了阜康市典型荒漠草地、农田等地物近20年间的归一化植被指数(NDVI)和面积变化特征。结果表明,1) 经辐射校正后的NDVI与实际地物情况更接近,大致呈高山草甸>农田>温性草甸>平原荒漠>山前荒漠的规律;2)近20年间农区面积大量占用平原荒漠草地和山前荒漠,新增农田面积296.3 km²,是1990年耕地总面积的1.54倍;3)高山冰盖消融随即转变成为高山草甸类型的趋势明显,20年间减少冰雪区74.7 km²,是1990年冰雪区总面积的0.345倍,这也印证了近20年来全球变暖的说法。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

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。     

基于HJ-HSI数据的伊犁绢蒿荒漠草地生物量估测

以地面实测数据为依据,通过获取其同步HJ-HSI影像光谱反射率,筛选出光谱变量、波段变量,对不同利用状态的退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地(围栏封育区N,围栏外重度退化区W_1,围栏外中度退化区W_2)的地上生物量进行估测。结果表明,1)各季节不同利用状态伊犁绢蒿荒漠草地群落HJ-HSI光谱反射率不同,春季为W_2NW_1,夏季为W_2W_1N,秋季为W_1W_2N;2)HJ-HSI可以实现对伊犁绢蒿荒漠草地地上生物量的估测,估测模型因群落类型和季节不同而存在差异。春、夏、秋3个季节的估测模型,N分别由DVI、NDVI、620.225-627.895nm反射率平均值所构建,W_1分别由近红外波段(Rn)、656.305nm和776.8199nm反射率归一化值、MSAVI构建,W_2分别由652.09和732.01nm反射率归一化值、红外波段(Rr)、584.52-598.295nm反射率平均值构建。     

新疆阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳特征及其环境影响因素分析

为探究新疆阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳空间分布特征,采用路线调查和典型样地布设相结合的方法确定104个样地,对0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm土层土壤有机碳含量进行测定,同时运用数量生态学和地统计学方法,揭示荒漠土壤有机碳含量及密度空间变异的影响因素.结果表明:0～20 cm荒漠土壤有机碳含量为0.98～11.80 g·kg-1、平均值为3.79 g·kg-1,土壤有机碳密度为257.57～2904.19 g·m-2、平均值为1057.49 g·m-2;随土层深度的增加,土壤有机碳含量(0～5 cm,5～10 cm,10～20 cm)及土壤有机碳密度(0～10 cm,10～20 cm)呈现降低趋势.高值区均主要集中在富蕴县北部地区,低值区主要分布在哈巴河县、布尔津县和福海县南部地区;在0～20 cm土层中,不同荒漠亚类土壤有机碳含量及密度均表现为土质荒漠>砾砂质荒漠>砾石质荒漠>沙质荒漠,且土质荒漠土壤有机碳含量、有机碳密度分别是沙质荒漠土壤的1.74、1.72倍(P<0.05);从冗余分析结果来看,各环境因子对土壤有机碳的实际解释总量为30.93％,其中植被覆盖度、土石比、根部土壤湿度是引起阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳变化的主导因素.总之,研究结果更新与补充了阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳库数据,初步阐明了有机碳变化的主导因素,为荒漠草地管理和可持续利用及碳预算提供资料支撑.     

基于3S的新疆阜康典型草地产草量及草畜平衡分析

以西北干旱半干旱地区典型代表城市——新疆阜康市为例,根据遥感影像、气象资料、年鉴和前人研究结果,利用遥感分类结果和产量估测模型计算了1990年、1999年和2008年的草地地上生物量,并结合牲畜数量计算了各年份的草畜平衡状态。结果表明,1) 近20年研究区草地总面积和总产量均呈现持续下降的趋势,至2008年,牧草总产量较1990年减少了4.66%;2)1949－2008年,随着研究区年末牲畜存栏数的增加,1990年、1999年和2008年的可利用牧草总储量分别为3.77×105、3.64×105和3.63×105 t,这3年的草畜平衡状态为1990年和2008年分别欠载22.81%和4.91%,而1999年超载9.67%。结合研究区遥感分类图片、气候变化和牲畜存栏量分析可知,1990－2008年研究区农业开垦侵占草地导致草地地上生物量减少,加之年末牲畜存栏量的增加,单位面积草地载畜量压力加大,直至2005年前后实施退牧还草项目后,载畜量压力才得以缓解。草地生态和畜牧业要实现双赢发展,必须加大对草地生产力和牧区生产经营方式的实时监控力度。     

新疆草地类型高光谱特征分析

利用GER1500光谱仪实地测定新疆部分天然草地类型及植物的反射光谱数据,并对反射光谱曲线进行了初步分析。结果表明,不同草地类型、不同植物光谱曲线特征差异明显,同时环境因子也对植物的反射光谱影响显著。结合目前相关领域的研究进展,表明高光谱遥感在草地植物生理生化研究、草地调查和监测中的应用潜力巨大。     

新疆荒漠草地亮柔伪步甲虫害与草地变化关系研究—以昌吉州南山草场为例

探索亮柔伪步甲虫害发生与草地退化的耦合关系,定量分析虫害发生对草地植被的影响,为草原部门科学有效地防治虫害提供理论依据。本研究基于环境一号遥感影像、土地覆盖产品数据、气象数据分别反演草地植被覆盖度、土地利用状态、气候要素等环境变量,结合野外调查数据,使用线性趋势分析、叠加分析、土地利用状态转移矩阵、相关分析、方差分析等方法,分析亮柔伪步甲发生水平与草地植被覆盖度、气候等环境因素相互作用关系,总结亮柔伪步甲虫害的发生机制。结果表明：亮柔伪步甲虫口密度与归一化植被指数（NDVI）呈显著负相关性,NDVI随虫害发生程度的加重呈降低趋势：level 3（重度发生）相似文献   

艾比湖保护区荒漠植被时空过程变化及其植被指数影响因素分析

利用1990-2011年Landsat数据,结合了4个气象站点的年降水量、年均温数据,基于垂直地带性特征和荒漠植被指数对艾比湖保护区的遥感图像进行了专家知识决策树分类。研究了典型绿洲-荒漠交错带的荒漠草地等地物近20年的面积变化、NDVI及其与气候因子的关系。结果表明,1)近20年间植被类型的NDVI值大致呈山前荒漠>荒漠草原>盐生草甸>草本沼泽>荒漠的规律。2)近20年降水量与温度都呈上升趋势,植被NDVI和气温主体呈不显著负相关,与降水主体呈显著正相关。3)研究区在保护区建立前,荒漠植被退化十分严重,荒漠植被面积大量减小,大多向不可用地类转化,保护区建立后的生态环境有了很大改善。可见政府的政策导向对荒漠生态环境具有重要作用。