干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响,本文基于2000~2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)和同一时期的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明:锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。

2000—2021年锡林郭勒草原生态环境质量变化及其驱动因素

[目的]对内蒙古自治区锡林郭勒盟草原生境质量动态变化及其影响因素进行研究,为该地区生态环境保护政策的制定和高质量发展提供科学理论依据。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)平台和MODIS数据构建生态遥感指数(RSEI)评价研究区的生境质量,并运用Moran指数和地理探测器分析遥感生态指数(RSEI)的空间异质性和影响因素。[结果]①2000—2021年研究区的生境质量经历了先恶化后改善的过程。生态环境得到了较大程度的改善,中部的典型草原和东部的草甸草原生境质量较好,而西部的荒漠草原区生境质量较差。②5个年份的全局莫兰指数(global Moran’s I)均大于0.935,表明研究区内RSEI的空间分布呈高度正相关,主要呈现高高和低低聚类分布。③地理探测器结果显示,绿度是影响RSEI的主要因素,模型因子与自然因子之间的交互作用最为显著,其次是模型因子与社会经济因子的耦合。[结论]锡林郭勒盟东部的生境质量高值区应继续加强对生态环境的保护力度,西部的生境质量低值区要注重对荒漠草原的修复与治理,遏制沙漠向东扩张。

锡林郭勒草原火灾时空动态变化特征研究

利用Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法对1981-2018年锡林郭勒草原火灾数据进行趋势和突变分析,使用分位数回归法研究海拔因素对草原火灾过火面积的影响,得出锡林郭勒草原火灾在空间上的变化趋势。结果表明:锡林郭勒草原火灾次数总体上呈“阶梯式”递减的趋势,草原火灾主要发生在春、秋两季,占全年火灾总次数超过90%;全年、防火期和春季草原火灾的突变年份均在1994—1995年,秋季火灾在1990年发生突变,夏季无突变年份;相较于法定防火期,锡林郭勒草原火险期向夏季偏移,且有缩短的趋势。锡林郭勒草原火灾在东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗等地发生次数较多,整体呈现由西南向东北递增的趋势,且草原火灾过火面积随着海拔高度的上升有减少的趋势。每年的春季、秋季到来之前应加强锡林郭勒草原的防火宣传工作,并关注夏季火情;着重对东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗和锡林浩特市等低海拔区域的草原火灾进行预防和监测工作,合理分配防火资源。

2013—2020年内蒙古锡林郭勒草地资源承载力变化

[目的]草地承载能力的高低影响草地利用的可持续性和草地生态系统的安全性。内蒙古锡林郭勒盟作为北方重要生态屏障,研究其草地资源承载能力变化,为区域草地生态安全与可持续利用、生态文明建设提供科学依据。[方法]利用2013,2015,2018和2020年土地利用及其他相关数据,基于三维生态足迹模型、生态赤字(ED)/盈余(ER)和生态压力指数等方法与指标,分析评价内蒙古锡林郭勒盟草地资源承载力状况。[结果]①2013—2020年锡林郭勒盟草地资源生态足迹持续高于生态承载力,总生态足迹与总生态承载力呈现先增后减趋势,7 a内分别下降了2.76%和7.35%;人均生态足迹与人均承载力7 a间变化率分别为-9.62%,-13.19%;生态足迹在空间上呈现出由东向西递减的变化规律,生态承载力东部及北部高于西部及南部;②草地资源生态足迹深度先上升后下降,总体上升4.95%,均大于1,草地生态系统持续处于生态赤字状态,草地生态系统呈现出不可持续性;③4个时期ER/ED均小于0,生态压力指数均大于1,草地生态承载状况多年连续超载,生态安全稳定性持续降低。[结论]锡林郭勒盟所处的干旱半干旱地理位置及其资源禀赋,叠加高强度的人类经济社会活动,导致全盟草地生态承载力降低,生态处于极不安全状态。

基于BO-CNN-LSTM的锡林郭勒草原干旱预测模型

【目的】建立基于BO-CNN-LSTM耦合神经网络的干旱预测模型,探索干旱预测的适用性。【方法】首先,基于长短期记忆网络(LSTM)的记忆功能,将其嵌入卷积神经网络(CNN)全连接层。其次,为确定最优超参数,将贝叶斯优化算法(BO)的概率代理模型和采集函数引入至LSTM。最后,建立BO-CNN-LSTM耦合神经网络模型用以预测干旱状况。【结果】1) BO-CNN-LSTM预测精度随时间尺度的增大而提高,对SPEI-12模拟精度最高,且判定系数R2均在98%以上;2)与LSTM模型SPEI-12的模拟结果进行比较,BO-CNN-LSTM表现出更高拟合精度。其中R2相对提高值为[4.63%,8.67%],MSE的数量级由10-2降至10-3;3)通过BO-CNN-LSTM预测2023年锡林郭勒草原干旱空间分布,结果显示该区域整体呈干旱态势。其中东乌珠穆沁旗站点区域属于中旱,其它区域均属于重旱。【结论】BO-CNN-LSTM具有较高的计算精度,尤其适用于预测SPEI-12,故可将其应用于年时间尺度干旱预测。

华北驼绒藜修复退化草地的案例

草原生态系统在陆地生态系统中占有举足轻重的地位,特别是在水土保持、发挥固碳潜力、保持生态稳定等方面起到了积极作用。近年来,人为活动加剧导致的草地生态环境破坏等问题凸显,各地区意识到该问题后也在积极采取措施进行草原生态修复与治理工作,目前也取得了一些可观的成绩,但仍然存在一些不足之处,需要进一步改善和优化。草原生态修复与治理工作的开展,要结合实际情况采取针对性的修复技术手段。在草原生态修复中应因地制宜,不同地区、草原类型需要采取不同的修复措施。该文分析了内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗的草原退化原因,并且提出了合理的修复方式。“锡林郭勒型”华北驼绒藜因具有抗旱、抗寒等特点,在该地区修复过程中具有显著成效,可在该地区广泛推广。

锡林郭勒草原土壤含水量遥感反演模型及干旱监测

土壤含水量是农牧业干旱监测系统的重要因子,对草原植被的生长及其与环境的相互作用具有重要意义。利用MODIS MOD16A2蒸散发(evapotranspiration,ET)月产品数据及测墒站实测土壤含水量,通过相关分析和回归分析等方法,建立了基于蒸散发亏缺指数(evapotranspiration deficit index,ETDI)的土壤体积含水量(soil volumetric moisture,SVM)反演模型SVM=-48.851×ETDI+54.669,该模型的均方根误差为3.27%,达到了区域土壤含水量快速反演的应用水平。基于国家标准确定该模型的干旱等级阈值,分析近15年(2000-2014年)锡林郭勒草原的干旱动态特征,结果表明,草甸草原的土壤含水量在14%上下波动,基本为无旱,只有2007和2009年发生轻旱;典型草原、沙地植被和总体的土壤含水量在11%上下波动,基本为轻旱,只有2007和2009年发生中旱;荒漠草原的土壤含水量在8%上下波动,基本为重旱等级,只有2002、2003和2012年为中旱。近15年锡林郭勒草原平均约66%的面积存在不同程度的干旱,无旱和重旱面积呈增加趋势,轻旱和中旱面积呈减少趋势,但变化均不显著(P>0.05)。

近三十年来锡林郭勒草原植被NDVI指数动态分析

利用线性倾向法和转移矩阵对过去三十年锡林郭勒草原植被NDVI指数的变化趋势进行分析的结果表明：1990~1999年是三十年中草原退化最为严重的时期,低指数区域（荒漠草原区）草原植被指数趋于提高,而部分高指数区域（植被指数最好的区域）却表现为降低趋势;2000年后锡林郭勒草原整体植被指数好转,载畜量的降低对草原植被恢复起到了积极作用,而降水量的变化对草原植被的影响程度在不同区域表现不一致。

基于MOD16的锡林郭勒草原14年蒸散发时空分布特征

基于MODIS全球陆地蒸散发产品（MOD16）,对锡林郭勒草原近14年蒸散发的年际和年内时空变化规律进行分析,同时探究不同类型草原蒸散发的变化特征。结果表明：（1）2000-2013年研究区蒸散发有波动中缓慢上升的趋势,在175.2-234.5mm间波动,多年年均值达204mm。月蒸散量高值集中在水分充足、气温较高、植被生长旺盛的6-8月份,在7月份达到最大值。（2）锡林郭勒草原多年平均蒸散发的空间格局由东北向西南逐渐减少,植被覆盖度高的区域蒸散量大,近14年来蒸散发的变化有增加趋势的面积大于呈减少趋势的面积,其中呈显著增加的像元主要位于东乌珠穆沁旗北部;减少的地区主要分布在二连浩特、苏尼特右旗及苏尼特左旗西部等。（3）不同草原类型蒸散发量由草甸草原向草原化荒漠、典型草原和荒漠草原逐渐减少。（4）在年际尺度上,在锡林郭勒地区降水是影响蒸散量的更为重要的因素。

积雪厚度对锡林郭勒草原牧草返青的影响

在内蒙古锡林浩特市南50km的灰腾梁地区,通过实地定位观测的方法,研究积雪厚度对牧草返青的影响。结果表明,一定厚度的积雪有利于牧草的返青及生长,积雪过厚会造成牧草返青时间略晚,但并不影响牧草的总体长势。不同厚度的积雪区内牧草返青率差异较小,生长速度都呈由慢到快的趋势,总生物量在返青期都是不断增加的。在积雪较厚的区域(如40cm和50cm积雪区),牧草在返青初期高度及生长速度和地上部生物量增长速度比10cm、20cm和30cm积雪区慢,在返青中期明显加快,并在观测期末和其它样地达到同一水平。

锡林郭勒草原蒸散发月季动态及相关因子分析

蒸散发(Evapotranspiration,ET)的时空动态对理解水热对植被的影响具有重要作用。利用MODIS MOD16A2和MOD13A3月产品数据及气象数据,通过回归分析和相关分析等方法,研究了锡林郭勒草原不同类型草地近15年(2000—2014年)的ET月季动态及相关因子。结果表明:3—10月的ET均表现出草甸草原>典型草原和沙地植被>荒漠草原,1—2月和11—12月的ET均表现出草甸草原<典型草原和沙地植被<荒漠草原。荒漠草原11月ET最大,其余各类草原均在7月达到最大值;各类草原的最小ET均为5月。各类草原3—5月和10月的ET均为下降趋势,而1月、6月、7月和12月的ET均为上升趋势。春季、夏季和秋季的ET均表现出草甸草原>典型草原和沙地植被>荒漠草原,而冬季的ET表现出草甸草原<典型草原和沙地植被<荒漠草原。荒漠草原冬季ET最大,其余各类草原的ET均在夏季达到最大值。各类草原春季和秋季的ET均为下降趋势,而夏季和冬季的ET均为上升趋势。Pearson相关分析表明3—10月及春季、夏季和秋季的ET与NDVI和降水量显著正相关,与平均气温显著负相关(p<0.05);相反,1—2月、11—12月及冬季的ET与降水量负相关,而与平均气温显著正相关(p<0.05)。

保护区草原退化的多层面成因分析及对策——以锡林浩特草原自然保护区为例

内蒙古锡林郭勒草原保护区是我国唯一列入世界生物圈保护区网络的国家级草原保护区。从均衡与非均衡草原生态系统理论、草地资源利用的经济社会学角度以及自然保护区管理等多层面,深入分析探讨了保护区草原大面积退化的成因,提出调整锡林郭勒草原单一的经济结构、扶植牧民从事生态旅游、改变畜牧业自身结构、推广节约型畜牧业、健全与加强保护区管理机构的协调能力和重新规划保护区功能分区是实现锡林郭勒草原保护区生态保护与经济发展双赢的可行途径。

放牧对锡林郭勒草原植被生物量和土壤动物群落的影响

在内蒙古锡林郭勒草原选择放牧区和禁牧区两种生境研究植被生物量、干生中小型土壤动物密度及多样性,旨在探讨放牧对植被生物量和土壤动物的影响,为草地资源的持续利用和管理提供基础数据。结果表明:(1)放牧显著降低了草地植被的地上生物量;(2)放牧使草地干生中小型土壤动物密度和多样性均显著降低;(3)干生中小型土壤动物密度与植被地上生物量具有线性正相关关系。放牧对内蒙古草原地区土壤动物群落组成、多样性等具有重要影响。

沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境质量的影响

沙尘不仅是生态环境恶化的重要标志,也会污染大气环境,影响气象、气候和人体健康。为了探讨沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境的影响,综合利用遥感影像与地面观测数据,研究了沙尘天气对锡林郭勒盟草原城市大气环境质量的影响,以期为沙尘天气环境影响评价提供理论依据。研究表明利用MODIS(the moderate resolution imaging spectroradiometer)数据可以实现沙尘活动的遥感监测,结果与基于地面观测发生规律一致;并得到气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)AOD(aerosol optical depth)产品验证。沙尘天气引起草原城市能见度下降,空气环境质量下降。大气污染主要由颗粒物的增加引起;但伴随沙尘天气的大风使CO、NO_2、SO_2等污染物浓度下降,具有清除人为源所排放污染物作用。

“雪尘暴”灾情形成的多因素灰色关联分析——以2001年初锡林郭勒草原牧区特大“雪尘暴”为例

以2000年12月31日至2001年1月1日发生在内蒙古锡林郭勒草原上的“雪尘暴”为例,应用灰色系统理论的关联分析方法,以“雪尘暴”持续时间、能见度、积雪深度、退化草场比例、NDVI距平、冷季超载比例、畜棚圈面积等14个因子作为比较数列,对“雪尘暴”灾情形成进行了多因素关联分析。研究结果客观、定量地揭示了“雪尘暴”灾情形成与各因素间的相互关系,认为“雪尘暴”灾情的发生是偶然中的必然,其形成是自然因素和人类活动共同作用的结果,其中,人类活动对“雪尘暴”强度的加大起到了促进的作用。

略论锡林郭勒草原生态旅游资源和发展生态旅游的问题与对策

本文论述了生态旅游的特征及锡林郭勒草原生态旅游资源的特色，以及促进发展草原生态旅游的若干建议。

基于遥感与BPNN-CA模型的草场保护区模拟--以锡林浩特温带典型草原为例

过度放牧等人类干扰活动是目前干旱、半干旱区草原退化的重要原因之一。建立草场保护区,对过度放牧等人类行为进行合理的管理和控制,是防止草原退化,改善草原生态环境的一项重要措施。利用遥感影像,土地利用/覆盖类型图以及相关数据,提出了一种遥感技术和BPNN-CA模型技术相结合建立草场保护区的新方法,并在中国内蒙古锡林浩特草原进行了实例研究。该方法包括:①通过遥感技术监测研究区草原现状,提取覆盖度高,质量好的区域作为种子区;②利用BPNN-CA模型,根据政府规划草场保护区总量要求,模拟建立草场保护区。结果表明,本文提出的方法能够快速有效的提取草场保护区,在快速监测草原状况的基础上,能够同时兼顾草场内在适宜性和空间分布合理性,模拟出不同规划要求下的草原保护区空间分布格局,相对于传统人工作业方法更加节约人力和物力,能够有效地为政府部门的规划决策提供科学依据。

锡林郭勒草原国家级自然保护区蝴蝶群落多样性调查及分析

于2016—2018年在内蒙古锡林郭勒草原国家级自然保护区内选择湿地、山地草原、稀树草地、草甸和典型草原5种生境对蝴蝶群落多样性进行了调查,对保护区不同生境条件下蝴蝶群落结构开展分析,可为昆虫多样性保护提供理论和数据支撑。调查共采集、记录蝴蝶1174只,隶属于3科18属24种;其中蛱蝶科(Nymphalidae)的属数(10)、物种数(14)及个体数(650)均为最多;灰蝶科(Lycaenidae)的属数(4)、物种数(4)及个体数(68)均为最少。对保护区蝴蝶群落多样性特征的分析结果显示,蛱蝶科的丰富度指数(2.0071)和多样性指数(1.6547)均为最高;粉蝶科(Pieridae)均匀度指数(0.6359)最高;灰蝶科优势度指数(0.6181)最高。不同生境的蝴蝶群落组成和多样性差异明显:稀树草地生境蝴蝶的属数(15)、物种数(19)和个体数(487)均为最高,其多样性指数(1.9628)和丰富度指数(2.9087)在5种生境中最高;湿地生境的优势度指数(0.4306)最高;草甸生境的均匀度指数(0.8061)最高。山地草原与典型草原蝴蝶Jaccard相似性系数(0.6000)最高,其余生境间相似性系数主要集中在0.25~0.50之间,为中等不相似。保护区蝴蝶群落多样性具有明显的季节性特征,7月的多样性指数(2.3356)和丰富度指数(2.6568)最高,5月的多样性指数(1.5192)和丰富度指数(1.4560)最低。

锡林郭勒典型草原生态系统服务功能的探讨

生态系统是地球上的生命支持系统。但是,由于人们对草原生态系统功能缺乏全面的认识,致使草原生态环境不断恶化,并已威胁到草原生态系统的安全,降低甚至丧失了草原生态系统的部分功能,严重影响了人们的生活和经济的发展,这一现象在锡林郭勒典型草原区尤为突出。因此,应深刻认识草原生态系统的健康状况及其服务功能,并采取相应的恢复措施,充分发挥其功能,从而实现环境—经济—社会效益的同步增长。

锡林郭勒草地NDVI和牧草估产产量的变化特征

为及时准确了解草地牧草生长状况，利用EOS／MODIS遥感资料结合地面同步调查数据，分析锡林郭勒草原草甸草原、典型草原和荒漠草原3种草地类型NDVl和草地生物量的月际变化特征。结果表明，利用s曲线回归估产模型测算的草地生长季逐月牧草产量能较好地反映其生长状况变化，体现了各类草地地上生物量的分布特征。其中，草甸草原牧草生长季NDVI和牧草平均估产产量变化范围分别为0．208～0．560和39．8-168．6g／m^2（干重），峰值出现在8月；典型草原牧草生长季NDVl和牧草平均估产产量变化范围分别为0．194-0．480和33．7-146．2g／m^2（干重），峰值出现在7月；荒漠化草原牧草生长季NDVI和牧草平均估产产量变化范围分别为0．130-0．185和10．0-29．8g／m^2（干重）．峰值出现在7月。