宁夏20年禁牧封育政策对草原植被恢复贡献评估

为揭示草原对宁夏国土增绿贡献和草原植被恢复驱动因素,本研究首次结合近20余年遥感数据和40余年降水量数据,采用Mann-kendall非参数估计方法、植被指数残差趋势分析等方法对宁夏草原禁牧封育成效进行评估。结果表明:2000-2022年,宁夏草原NDVI呈显著增加趋势,23年累计增长幅度69.92%;草原植被恢复区域占草原总面积的76.88%,退化区域仅占草原总面积的0.27%;宁夏草原对国土增绿面积的贡献约59%,在各类生态系统中面积贡献比例最大;在禁牧封育政策实施后,宁夏草原植被恢复力强劲,应对气候变化能力不断增强;气候因素和政策因素共同主导的草原植被恢复面积占64.34%,政策因素主导的面积占33.94%,气候因素主导的面积仅占1.72%。表明禁牧封育的实施有效促进了草原植被生长,基本上遏制了草原退化,较气候因素更显著促进了草原植被恢复。

草原资源管理“一张图”智慧管理平台建设实践与探讨——以新疆生产建设兵团智慧草原管理平台为例

实现以草原小班(图斑)为基本单位的精细化管理,是我国草原高质量管理的基本要求。以2021年我国各省级草原行政主管部门启动的草原基况监测(本底调查)为契机,以新疆生产建设兵团智慧管理平台建设为案例,提出我国草原调查监测体系下省级行政区草原信息化管理解决方案,将国家提出的草原资源管理“一张图”的新理念率先落地兵团,为草原资源监测与管理的常态化、动态化和智能化提供有力支撑,为促进林草融合、实现林草资源一张图奠定基础。该平台普适性好,可为其他正开展或已完成草原基况监测的省级行政区提供方法借鉴和实践经验。

1981—2013华北平原气候时空变化及其对植被覆盖度的影响

基于1981—2013年华北平原气象数据,对华北平原近30a的气候时空变化趋势与突变情况进行分析,并结合GIMMSNDVI(1981—2006年)和MODIS-NDVI(2000—2013年)遥感数据,探讨气候突变影响下,华北平原1981—2013年植被覆盖度的空间分布和变化特征。结合生态学分区,从不同时空尺度出发,分析华北平原不同生态分区内气候因子与植被覆盖度在年代际、年际和月变化的相关关系。结果发现:(1)1981—2013年,华北平原气温整体呈现显著上升趋势(0.20℃/10a,P<0.01),春季气温的升高、>15℃等温线控制范围的扩大和年均温0℃等值线在华北平原的消失,是区域平均气温升高的诱因。华北平原降水整体呈现显著减少趋势(-1.75mm/10a,P>0.05),其中秋季降水量减少过快,400—600mm降水等值线控制范围的扩大、600—800mm和800—1000mm降水等值线的范围的缩小,共同造成区域降水量的减少。四季气候倾向率的特征变化敏感区域主要位于北纬35°—39°之间。1991—1994年为华北平原气候的突变时期。(2)华北平原植被覆盖度总体呈现上升的趋势,呈增加趋势的面积占总面积的55%。人类活动不仅加速了区域植被覆盖度的降低,也加剧了降低速率的变快。(3)总体上,研究区月尺度植被覆盖度与气候因子的相关性高于年尺度的值。植被覆盖度与年降水量的偏相关性高于其与年均温的偏相关性。年均温对农业生态区和森林生态区的植被覆盖度的影响更大,草原生态区的植被覆盖度对年降水量的依赖性更强。在月尺度上降水量对植被的影响具有时滞效应。气温对草原生态区具有时滞效应,降水量对农业生态区具有时滞效应。(4)华北平原干热化的气候突变降低了植被覆盖度的增加趋势。从植被覆盖度出发,草原生态区对气候突变的响应最明显;从变化速率角度出发,农田生态区的响应最明显。就整体而言,人类活动的影响力还在持续增强,且呈现出在退化区的作用力高于改善区的趋势。气候突变后,出现了人类活动在植被覆盖度的改善区的相对作用力高于退化区的变化。

基于高光谱遥感的植被生物量反演方法研究

高光谱遥感技术能够为反演植被生物量提供快速无损的数据采集与分析处理方法.基于高光谱遥感在植被生物量反演中的研究成果和进展,对其反演方法进行研究:阐述高光谱遥感反演植被生物量的原理;探讨高光谱遥感反演植被生物量的估算模型;分析比较不同估算模型的特点.结论表明,利用高光谱遥感分析植被的光谱特性进而估测植被生物量是一种精度较高且应用广泛的方法.

基于哨兵2号多光谱遥感数据的草原植被盖度反演--以内蒙古自治区为例

建立高精度草原植被盖度遥感估算模型对定量评估草原资源质量和支撑草原精细化管理至关重要。研究利用内蒙古自治区草原样地调查数据,基于哨兵2号多光谱遥感数据进行了草原植被盖度分类遥感建模及反演。研究表明:1)23种植被指数与实测植被盖度均呈现显著相关性(P<0.001),其中相关性最强的为NDVI,相关系数为0.834;2)正弦函数在高值部分(植被盖度>75%)的低估现象更明显,而线性函数在低值部分(植被盖度<25%)的高估现象更明显,通过采用两种函数对植被盖度进行分段模拟,结果较好;3)按照草地类分为6组分别进行植被盖度建模后,内蒙古自治区1 894个符合质量要求的样地模拟植被盖度与实测植被盖度的相关系数R^(2)=0.722,显著性水平P<0.01,RMSE=12%;4)内蒙古自治区不同草地类植被盖度从高到低分别为山地草甸78.91%,温性草甸草原73.7%,低地草甸53.89%,温性草原52.57%,温性荒漠草原32.76%,温性草原化荒漠25.52%,温性荒漠19.29%。

基于高光谱信息的芦苇和香蒲地上干生物量反演方法研究

植物生物量是反映湿地生态系统功能与健康状况的重要指标,高光谱技术可以为定量监测挺水植物生物量提供快速、无损的数据采集与分析处理方法。利用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了北京市门城湖湿地公园内典型挺水植物芦苇（Phragmites australis）和香蒲（Typha angustifolia）的冠层高光谱数据,同步采集了对应区域两种挺水植物的样品,测定了其地上干生物量;分别采用原始光谱、微分光谱、植被指数、归一化和比值光谱指数、＂三边＂参数、吸收特征参数6种方法,分析了芦苇和香蒲的冠层高光谱数据与其地上干生物量关系的差异,选择与地上干生物量显著相关的高光谱特征参数,利用一元线性回归、逐步多元回归和偏最小二乘回归方法,建立反演模型;利用交叉检验中的3K-CV（Three K-fold Cross Validation）方法,对反演模型的估测精度进行了检验。结果表明,在通过6种光谱分析方法获得的高光谱特征参数中,与芦苇地上干生物量相关系数最大的高光谱特征参数为550～800 nm波段的吸收深度,相关系数为0.847;与香蒲地上干生物量相关系数最大的高光谱特征参数是由680 nm、735 nm两波段构建的归一化光谱指数,相关系数为0.953。从3种回归模型的反演结果来看,偏最小二乘回归模型的反演结果最好,其次是逐步多元回归模型,而一元线性回归模型的反演结果相对较差。3K-CV法的交叉检验结果显示,反演芦苇和香蒲地上干生物量的3种模型都取得了较理想的估测精度,最小估测精度为90.86%,最大为95.23%。利用挺水植物冠层高光谱信息,可以反演其地上干生物量。

不同水氮梯度下典型挺水植物叶绿素荧光的响应特性

叶绿素荧光测量分析可以揭示植物叶片光化学效率的变化,已越来越多地应用于植物生态监测。以再生水为主要补给水源的北京门城湖湿地公园为研究区,选取典型湿地挺水植物芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha angustifolia)和茭白(Zizania latifolia)为研究对象,通过野外测量叶片尺度的叶绿素荧光参数和室内测定对应样点的水体总氮含量指标,研究了再生水补给条件下,不同水氮梯度植物叶绿素荧光的响应特性。结果表明,3种典型挺水植物的初始荧光(Fo)与最大荧光(Fm)随着水体总氮含量的增加呈现上升的趋势;PSII的量子效率(F_v/F_m)与实际量子效率(ΦPSII)受水氮含量的影响先升高,达到15–20 mg·L^(–1)区间时,则与之持平;光化学淬灭(qP)参数则呈现先升高后降低的变化趋势,而非光化学淬灭(NPQ)参数的变化没有明显的规律。当水氮含量为15–20 mg·L^(–1)时,光化学反应减弱,光合作用出现抑制。不同类型植物的荧光参数也有所不同,处于生长期(6月)植物的光合作用显著强于生长成熟期(9月)。