祁连山东缘高寒草地植物群落叶绿素高光谱反演模型的建立

祁连山高寒草地是我国北方草地的重要组成部分,近年来退化较严重,导致其产量、质量下降.利用ASD地物光谱仪采集了祁连山东缘高寒草地植物群落光谱数据,并利用Person相关系数法、PCA主成分分析法和VIP变量投影重要性法等方法,筛选了与高寒草地植物群落叶绿素相关性较高的原始光谱波段与植被指数,通过多元逐步回归与多元线性回...     

甘肃省草地植被NDVI时空变化特征及驱动因素研究

本文基于甘肃省2000—2019年归一化植被指数（normalized different vegetation index，NDVI）数据及气象数据，研究了甘肃省草地NDVI时空变化特征及驱动因素。结果表明：近20年，生长季草地NDVI整体水平较低但呈波动上升趋势，增速为0.030·（10a）^-1，草地NDVI分布呈现东南高西北低的格局；20年间生长季NDVI呈显著增加趋势的面积占甘肃省草地的19.08%，主要分布在陇中黄土高原；甘南高原和祁连山地生长季NDVI保持稳定，其中高寒草甸NDVI整体较高且稳定性较强；生长季草地NDVI受夏季降水量的影响较大；人类活动主要促进了草地NDVI的增长。整体而言，甘肃省草地NDVI呈现增长趋势且稳定性较高，降水量对草地NDVI的影响较强。另外，生态工程也促进了草地NDVI增长，需长期实施。     

三江源高寒退化草原土壤有机质含量的光谱模拟估算

以三江源玛多县不同退化程度高寒草原土壤为研究对象,采集0～30 cm土层的90个土壤样品,测定土壤样品的光谱反射率和有机质（SOM）含量,分析不同光谱数据转换方式与土壤SOM含量的相关性,据此挑选P<0.001水平的显著波段作为特征波段,并与土壤SOM含量建立多元逐步回归（MLSR）、支持向量机（SVM）、决策树（DT）、随机森林（RF）模型。结果表明：1）高寒草原土壤SOM含量属中等变异,且与土壤原始反射率呈负相关,与倒数对数呈正相关;2）光谱数据的数学转换扩大了光谱的吸收特征,log(1/R)、R’、[log(1/R)]’与土壤SOM含量相关系数绝对值的最大值比R分别提高了0.099、0.156、0.160;3)RF反演模型精度高于其他反演模型,Log(1/R)-RF模型的预测效果较好,其建模组和检验组的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）分别为0.949 1、0.252 69和0.717 23、0.496 9,可以准确估算高寒草原土壤SOM的含量。     

甘肃省高寒草甸植被覆盖度反演及其时空变化研究

本研究以甘肃省高寒草甸为研究区,基于2000—2019年遥感数据和2014年实测数据,采用经验回归模型法构建植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)估算模型,并研究了过去20年高寒草甸FVC时空变化规律、稳定性及变化原因,以期为FVC动态监测提供科学依据.结果表明:在6种植被指数(v...     

山地草甸植被生物多样性及群落稳定性对坡向的响应

为研究不同坡向山地草甸的植被生物多样性与群落稳定性差异,本研究选取了东祁连山金强河流域4个坡向(阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡)的山地草甸,进行植被特征的调查,并分析了其功能群组成、多样性指数和群落稳定性的变化规律。结果表明：物种的盖度、高度、地上生物量、植被含水率、土壤含水量和莎草科地上生物量从阴坡到阳坡呈递减的趋势,禾本科和豆科呈先升高后降低的趋势,杂类草呈递增的趋势;Godron稳定性结果表明,阳坡群落处于不稳定状态。同一群落多样性大小与其群落稳定性并不存在相关关系。综上,山地草甸不同坡向草地植被特征差异显著,坡向影响着草地生产力与群落稳定性。建议在草地管理中考虑不同坡向草地植被特征变化,采取灌溉、施肥和割草等抚育措施,使植被进行正向演替更新,提高山地草甸群落的生物多样性和群落稳定性,增加其生态系统服务能力。     

东祁连山高寒草甸植被特征和生物多样性对生境的响应

为了探究海拔和坡向演变过程中高寒草甸植被的变化特征,本试验以东祁连山的高寒草甸为研究对象,采用相关性和聚类分析等方法,研究了不同海拔(2800m,3000m,3200m,3400m,3600m,3800m和4000m)和坡向(阳坡、阴坡)的植被特征、功能群组成和多样性指数的变化规律.结果表明:随着海拔升高,植被盖度、草...     

祁连山自然保护区不同草地类型地上生物量和土壤微量元素特征分析

以祁连山保护区5个主要草地类型为研究对象,探讨了不同草地类型植被及土壤微量元素的分布特征,应用冗余分析(RDA)分析了微量元素对植被特征的解释关系.研究发现:1)不同类型草地植被总盖度依次为高寒草甸＞温性草原＞高寒草原＞温性荒漠＞高寒荒漠,草层高度依次为温性荒漠＞温性草原＞高寒草原＞高寒草甸＞高寒荒漠,地上生物量依次为...     

黄河源5种高寒植物光谱特征分析及识别

玛多县高寒草甸是黄河源区草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱特征和植被指数是实现物种识别的基础。本研究使用地物光谱仪采集黄河源头在旺盛生长时期的5种常见高寒植物的光谱,将原始光谱数据进行转换和分析,筛选敏感波段组合计算归一化植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）,以探索分类和识别5种植物的最佳方法。研究结果如下：1)5种高寒植物在可见光与近红外波段的光谱与植物特有的光谱特征相符,但相互存在明显差异;2）反射率（REF）和吸收率（ABS）的一阶微分（GREF和GABS）变换扩大了5种高寒植物的光谱特性,相对稳定的波长范围为520～595、880～1 100 nm、717～737和943～958 nm;3)5种植物在ABS及GABS转化下的490～530 nm和780～820 nm组合计算的NDVI’和RVI’差异明显大于全波段组合计算的NDVI’和RVI’,而且优于其他组合的NDVI’和RVI’。综上所述,运用一阶微分处理敏感波段反射率和吸收率优化植被指数可以提高黄河源区5种高寒植物的识别效果。     

Pb2+ 和Zn2+胁迫下3种草坪草光合特征及吸附重金属能力差异性

【目的】探索 Pb²⁺、Zn²⁺污染地区最适宜的修复草坪草品种。【方法】采用盆栽的方法,以黑麦草（Lolium perenne）、高羊茅（Festuca arundinacea）和草地早熟禾（ Poa pratensis）为研究对象,以河沙为栽培基质,测定各处理的光合指标和重金属含量。设置不加重金属（CK）、Pb²⁺ 胁迫（500、1 000、1 500、2 000 mg/L）、Zn²⁺胁迫（500、800、1 100、1 400 mg/L）处理。测定不同重金属浓度胁迫下的草坪草的光合特征及其对重金属吸收能力。【结果】研究表明：随着 Pb²⁺ 、Zn²⁺浓度的增加,3 种草坪草净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间 CO₂浓度均呈先升高后降低趋势,但是出现峰值的浓度梯度各异;当 Pb²⁺ 胁迫浓度为 500 mg/L 时,对高羊茅和黑麦草叶片光合能力具有促进作用;当 Pb²⁺ 胁迫为 1 000 mg/L 时,对草地早熟禾叶片光合能力具有促进作用。当 Zn²⁺胁迫为 800 mg/L 时对黑麦草和高羊茅叶片净光合速率具有促进作用;当 Zn²⁺ 胁迫为 500 mg/L 时,对草地早熟禾叶片净光合速率具有促进作用。【结论】综合分析 3 种草坪草的光合特征和对植物体内重金属富集能力表明,高羊茅和黑麦草适用于低于 1 000 mg/L 的 Pb²⁺、Zn²⁺污染土壤的修复。     

草坪草叶绿素高光谱估测模型的建立及Pb2+胁迫下的反演研究

本研究以3种常用草坪草种为材料，通过盆栽试验测定了生长旺盛期草坪草冠层成像光谱数据和叶绿素相对含量（Soil and plant analyzer develotrnent，SPAD），通过Person相关系数分析了1/SPAD与19个植被指数的相关性，筛选与叶绿素相关性较高的植被指数进行主成分分析，建立了1/SPAD估测模型，并利用所建模型反演了Pb²⁺胁迫下3种草坪草SPAD的变化。结果表明：植被指数NDVI₆₇₀、VARI、PSRI、ARVI、RGI和GI与1/SPAD极显著相关，可作为主成分分析原始变量；主成分分析得到的2个主成分，可清楚的区分"红象"高羊茅与"肯塔基"早熟禾；多元逐步回归模型y_1/SPAD=-0.117Z₁+0.062Z₂+0.041（R²=0.763，RMSE=0.01），总体估测精度为0.9248，说明利用主成分分析进行草坪草叶绿素的估测效果较佳；最优模型反演发现，除低浓度Pb²⁺（500 mg·L^-1）胁迫显著促进了"红象"高羊茅叶绿素的合成外，3种草坪草的SPAD均随Pb²⁺浓度增加极显著下降。