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。     

高山草地的光谱反射特征及其估产模型

对祁连山东段高山草地中５种植物群落的光谱反射特征进行了测试研究。结果表明：１）草本植物和灌木种群的光谱反射率在可见光波段上无显著差异，但在近红外波段存在显著差异；２）土壤背景和测试仪器高度对群落的光谱反射产生显著影响；３）植物生长盛期，可用近红外波段的反射差异来区分草地植物群落的空间分布：４）草地植物群落的地上植物量与几种变换的植被指数呈显著或极显著的非线性相关。     

高山草甸植被光谱反射特征的研究

本文对甘肃省天祝藏族自治县乌鞘岭南侧金强河谷地高山草甸植被中4个草本植物群落和1个灌丛群落的光谱反射特征及其影响因素进行了测试研究,结果表明,不同植物群落在可见光波段和近红外波段的反射比存在显著或极显著的差异,因此,利用光谱反射特征区分草地植物群落是可行的。     

高山草地的反射光谱与牧草长势的相关分析

不同的草地群落，其反射光谱曲线差异显著，草地植被盖度对光谱反射有显著影响，在５５０ｎｍ波段，随着植被盖度增加，其反射率相应提高，在６５０ｎｍ波段，与之相反，盖度增加，光谱反射率下降；在近红外波段，光谱反射率的增加与植被盖度增长同步，植物群落的季相对反射光谱表现出与盖度相似的影响，在遥感图像上一定有响应。     

基于反射率及导数的草原植被冠层光合有效吸收分量高光谱反演

利用ASD便携式野外光谱仪和光量子仪实测了6种草原植被类型关键生育期的反射光谱数据和光合有效辐射值,利用可见光波段处反射率及近红外波段区处一阶导数分别与fPAR建立逐步回归方程,同时,将各波段反射率与各波段导数光谱建立逐步回归方程。结果表明:典型草原光合有效辐射分量与可见光反射率相关性好于近红外波段反射率,其中在405和470 nm波段相关性最好;fPAR与一阶导数相关关系在855和965 nm波段处较强。fPAR与405和470 nm反射率以及965 nm一阶导数的多波段逐步回归分析结果取得了较单波段和NDVI最优的估算效果,R²达0.939。利用高光谱数据进行fPAR估算时,需要综合考虑可见光和近红外波段信息,同时也要充分考虑反射率与反射率导数的方法。水分强吸收的光谱波段具有提高fPAR估算精度的潜力。     

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。     

内蒙古不同植被光谱特征分析

根据野外测定的不同植被光谱数据,分析了内蒙古典型草原、干旱草原、人工草场等植被的光谱特性及其变化的基本规律,其结果为:在可见光的550nm(绿处)附近有个反射率为百分之十五的小反射峰。在700～800nm之间反射率急剧增高,出现峰值;在500nm(蓝)和680nm(红)波段附近有两个明显的吸收带(谷)。同时不同植被光谱特征存在差异性:在可见光400～700nm波段,干旱植被反射率明显高于典型草原植被和人工草坪植被,可能受到叶绿素含量的影响;而在680～760nm波段则人工草地的植被红边斜率值最大,干旱草原的该值最低,典型草原的参数在二者之间,反映了不同植被覆盖度或叶面积指数的差异性。     

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。     

基于红光和近红外反射光谱特征参数反演草地地上生物量

2013年6~10月测定东非狼尾草+白三叶混播草地冠层反射光谱和地上生物量;分析红光波段和近红外波段反射光谱特征参数与牧草鲜重及干物质之间的相关关系;构建并检验基于红光单波段和植被指数(NDVI、RVI、DVI)反演草地地上生物量回归模型。结果表明:红光波段反射率与草地地上生物量之间存在显著相关性;地上生物量的增加能够显著降低"红谷"反射率,显著升高近红外850.0nm处反射率;选用红光单波段反射率、红光波段构建的植被指数RVI或红光与近红外波段构建的植被指数NDVI,均能够精确反演草地鲜草产量和干物质产量;适宜估产的植被指数因季节和草地生物量的差异而不同,在6月11日,植被指数RVI反演模型估测的草地生物量与实测值的模拟效果最好,10月12日,植被指数NDVI反演模型估测的草地生物量与实测值的模拟效果最好。     

伊犁绢蒿光谱反射率及反演精度对覆盖度变化的响应

为探究覆盖度变化对植物光谱反射率的影响,实现覆盖度和生物量的高精度反演,以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象,通过室内控制试验获取不同覆盖度下植物光谱反射率,采用最大归一法、一阶微分和二阶微分变换分析其反射率变化,利用归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、增强型植被指数(EVI)和土壤调节型植被指数(SAVI)共4种植被指数对覆盖度与生物量进行反演,探讨反演精度对覆盖度变化的响应。结果表明：伊犁绢蒿植物种群的冠层光谱反射率在可见光波段随覆盖度增加逐渐减小,在近红外波段逐渐增加,在680 nm处形成植物特有的红边效应,最大归一化和微分变换突出了植物的光谱特征;光谱反射率差值在可见光波段随覆盖度增加基本稳定;利用植被指数逐级反演覆盖度与生物量时,精度随覆盖度增加整体呈上升趋势;利用土地利用/覆盖变化(LUCC)分覆盖度反演时,提高了覆盖度大于20%的伊犁绢蒿种群的数量特征反演精度,且最佳指数为SAVI。     

新疆典型草地土壤光谱特征研究

使用SVC-HR768便携式光谱仪,对新疆10种典型草地类型土壤进行了室内光谱采集。运用包络线去除法处理光谱数据。结果表明：10种典型新疆草地土壤在350～2500 nm范围内,除温性山地草甸土壤有4个光谱吸收谷（1个有机质吸收谷,3个水分吸收谷）,其余9种典型草地土壤都是5个光谱吸收谷（2个有机质吸收谷,3个水分吸收谷）;比较有机质吸收谷波段范围发现,10种典型草地土壤的光谱曲线下凹最明显的土层主要是0～30 cm;对同种深度的高寒类和温性类草地土壤光谱特征分析比较得出,同种气候类型的草地土壤0～5 cm 有机质吸收谷波段差异明显,高寒类的草地土壤有机质吸收谷波度范围窄于温性类草地土壤。干旱区新疆的草地土壤有机质光谱作用范围发生了“前移”。     

施氮水平对马蹄金草坪反射光谱特征及光合色素含量的影响

为促进高光谱遥感技术在草坪营养状况监测中的应用,以马蹄金(Dichondra repens)草坪为材料,研究了不同施氮水平马蹄金草坪反射光谱特征和叶绿素含量的变化,分析了马蹄金草坪高光谱反射率与叶绿素含量的相关性。结果表明,施氮可以显著增加马蹄金草坪草的光合色素含量(P0.05),降低其可见光区光谱反射率;马蹄金草坪草绿波段(520~570nm)光谱反射率与叶绿素含量呈显著负相关关系,以绿波段反射率R570nm与叶绿素b间相关性最高,利用R570nm的变化来反演其叶绿素含量的变化可以达到较好的拟合效果(R2达0.85,P0.01)。试验为利用高光谱遥感技术快速、无损伤探测马蹄金草坪草的色泽和营养状况提供了理论支持。     

藏北高原高寒草地土壤有效养分含量研究

选择藏北高原高寒草地不同海拔的12个样地对土壤有效养分进行研究,结果表明:在海拔4 480m优势植物为嵩草(Kobresiaspp)、苔草(Carex tristachya)的高山草原土速效氮含量较高;人工种植的在海拔4 530m的紫花苜蓿(Medicago sativa)和海拔4 300m燕麦草(Arrhenatherum elatius)有效磷含量较高;高山草原土壤速效钾含量较高;在海拔4 466m优势植物为早熟禾(Poasp.)的高山草原土有效铜和有效铁含量较高;在海拔4 481m高山草甸土的裸地有效锰含量较高;在海拔3 473m原生植被覆盖的亚高山草原土有效锌含量较高。有效氮、磷、铜、锌和锰在高山草原土中分布异质性较亚高山草原土、高山草甸土和高山荒漠土差;速效钾在各种类型土壤中分布异质性较均匀;有效铜在亚高山草原土中分布异质性较差。总体而言,藏北高原高寒草地中土壤有效养分含量高低和分布异质性,受到海拔高度、土壤质地、地上植被、人为开发利用及气候变化等多种因素影响。     

基于高光谱数据的高寒草甸氮磷钾含量估测方法研究——以青海省贵南县及玛沁县高寒草甸为例

以青海省玛沁县和贵南县高寒草甸作为典型研究区,利用地物光谱仪采集了20块样地的高光谱数据,并测定了对应样地所有样方中牧草的养分含量,分析了牧草中氮磷钾素含量与冠层原始光谱反射率和一阶微分光谱反射率之间的相关关系;采用回归统计方法,基于光谱位置变量,光谱面积变量及植被指数变量构建了高寒草甸氮磷钾素的估测模型,并对模型进行了精度评价.结果表明,1)与原始光谱反射率曲线相比,一阶微分光谱反射率曲线能较好地反映牧草中N,P,K素所对应的敏感波段;2)高寒草甸牧草中N,P,K素含量与冠层高光谱相关性较强的波段大多分布在红光区域(680~760 nm);3)基于光谱位置变量构建的估测模型能更好地反演高寒草甸N,P,K素含量.其中,以光谱位置变量R'_708.88为自变量的对数模型对氮素含量估测效果较好,R²为0.67,估测精度达到83.56%;以光谱位置变量R'_704.85为自变量的对数模型对磷素含量估测效果较好,R²为0.55,估测精度达到92.15%;以光谱位置变量R'_697.36为自变量的对数模型对钾素含量估测效果较好,R²为0.86,估测精度达到82.44%.     

三江源区土地利用方式对草地植物生物量及土壤特性的影响

以三江源区高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的地上、地下生物量,土壤容重和土壤主要养分有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷含量,结果表明总生物量的排序为高寒草甸草原 >退化高寒草原 >退化高寒草甸草原 >人工草地,退化草地和人工草地的生物量明显降低,尤其是地下生物量,退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地的地下生物量分别为高寒草甸草原的31.9%,54.8%和13.9%,总生物量分别仅为高寒草甸草原的32.8%,49.4%和29.5%。人工草地的表层土壤容重显著降低,而退化对土壤容重没有明显影响,3种天然土地利用方式土壤容重在土壤剖面的变异也不明显。4种类型草地土壤碳氮磷养分含量均处于很低的水平,退化主要造成表层土壤碳氮的严重损失,平均分别损失了53.0%和52.4%,4种利用方式土壤有效氮和有效磷含量极低,而退化对土壤的全磷和有效磷影响不大。     

锡林郭勒不同草原类型群落生物量及多样性研究

物种多样性和生物量是表征草地生态系统数量特征的两个重要指标,深入探讨物种多样性和生物量的变化,为草原生态系统的物种保护和生产力维持提供理论依据.本文以锡林郭勒草原为研究对象,利用样方法对草甸草原、典型草原和荒漠草原三种草原类型的植被特征进行调查,分析不同草原类型植被的地上生物量和物种多样性变化及二者与环境因子之间的关联...     

不同草坪草冠层反射光谱特征的比较研究

选用高羊茅、多年生黑麦草、草地早熟禾、狗牙根、匍匐翦股颖5种草坪草的24个品种为试验对象,测定冠层反射光谱,比较可见光和近红外区域反射率的差异性,分析多种红边参数与草坪色泽目测评分值之间的相关性。结果表明,高羊茅8个品种在450～900 nm的反射率无显著性差异;草地早熟禾5个品种可见光450～650 nm的反射率存在差异显著性(P<0.05);多年生黑麦草8个品种在近红外750～900 nm的反射率存在差异显著性(P<0.01)。高羊茅美洲虎、多年生黑麦草威士、草地早熟禾蓝宝石、狗牙根太阳城、匍匐翦股颖普特在550、565、8008、50 nm处均表现出差异显著性(P<0.05),红边斜率与草坪色泽目测评分值之间存在显著相关关系。利用高光谱分析技术可以快速、准确地反演草坪冠层叶绿素含量,并且能够区分同一草坪草种品种间的反射率差异。     

呼伦贝尔草原异质生境羊草有性生殖及其生物量分配的研究

在呼伦贝尔草原典型草原的栗钙土围栏草地、草甸草原暗栗钙土围栏草地和草甸草原暗栗钙土割草地等3个异质生境对羊草的有性生殖特征和生物量分配进行研究。结果表明,各个生境羊草生殖分蘖株的有性生殖和生物量分配的指标在一定范围变化,变异系数为8.234%～84.237%。典型草原栗钙土围栏场羊草生殖分配Ⅰ小于草甸草原暗栗钙土围栏场...