基于微波植被指数的甘南草地生物量动态监测

利用2003-2007年AMSR-E每日亮温产品计算了甘南州每日微波植被指数,结合Terra/MODIS植被指数产品比较分析了两种植被指数之间的关系.在此基础上,建立了基于微波植被指数的生物量监测模型,并对其精度进行了评价.结果表明:基于升轨6.925,10.650 GHz亮温数据的微波植被指数与MODIS增强型植被指数EVI之间有良好的相关性,其,rR2和RMSEP值分别为0.69,0.54和0.044.基于微波植被指数的草地生物量干重监测模型能反映甘南草地生物量的基本变化规律.由西向东、由北向南生物量逐渐增加,生长季内(5-10月)生物量产量峰值出现在7,8月份,不同草地类型生长季内的干物质产量由高向低依次为暖性草丛类、沼泽类、高寒灌丛草甸类、温性草甸草原类、高寒草甸类、温性草原类,低平地草甸最低.     

祁连山典型小流域高寒草地生物量估算及空间分布特征

以祁连山八宝河流域为例,实地采集的数据为基础,利用统计分析方法,估算了流域内高寒草甸与高寒草原的生物量,并结合实测的归一化植被指数(NDVIGS)和同期的多光谱遥感影像(NDVILD),建立了流域内高寒草地生物量的估算模型,并对流域内草地生物量进行了估算。研究结果表明:研究区内草地地上平均生物量为216.78g/m2,地下平均生物量为2 985.07g/m2。基于遥感估算高寒草地地上生物量的最优模型为指数函数(n=40,R2=0.731,P0.01),经与实地数据检验,精确度达到72%,模型适合高寒草地地上生物量的估算。基于遥感估算八宝河流域高寒草地地上生物量最高为459.54g/m2,最低生物量为45.12g/m2,地上总生物量为0.198×109 kg。     

草地地上生物量高光谱遥感估算研究

以锡林郭勒草原为试验区,采集草地冠层高光谱反射率数据和对应样方的地上生物量数据,综合分析了高光谱主要变换形式(高光谱特征变量、小波能量系数和植被指数)与草地地上生物量间的相关关系.研究结果表明:在选取的13个高光谱特征变量中,草地地上生物量与红谷的吸收深度Rd、红边区一阶微分总和与蓝边区一阶微分总的比值SDr/SDb的相关系数最高(0.86);在11个小波能量系数中,第四小波能量系数与草地地上生物量的相关性最强,相关系数为0.85;在选用的8种常用植被指数中,ARVI与生物量之间的相关性最强(R=0.874),而DVI的相关性最差(R=0.578).在对不同近红外、红光和蓝光波段进行组合而获得的植被指数中,ARVI(R945,R620,R430)模型对草地地上生物量的预测具有最好的准确性,训练样本和验证样本的拟合方程R值分别为0.882和0.865.     

新疆草地植被的地上生物量

2004年对新疆地区的草地地上生物量进行了大范围的调查,据此估算了新疆6种主要草地类型的地上生物量密度和总量,并探讨了草地地上生物量与环境因子的关系。结果表明,草原类型中,荒漠草原的地上生物量密度最小 (34.9 g C·m^-2),草甸草原最大 (87.3 g C·m^-2),而典型草原 (53.2 g C·m^-2)和高寒草原 (47.7 g C·m^-2)介于两者之间;草甸类型中,山地草甸 (117.4 g C·m^-2)的地上生物量密度显著高于高寒草甸 (58.1 g C·m^-2)。6种草地的地上生物量总量为14.65 Tg C,约占全国的10%。地上生物量主要集中于高寒草原和高寒草甸,两者占总量的41.7%;其次是典型草原、山地草甸和荒漠草原,分别占19.0%、18.3%和14.6%;草甸草原因分布面积小而使得其地上生物量最小,仅占总量的6.4%。草原和草甸地上生物量的控制因子存在差异：草原地上生物量主要受降水控制,而草甸地上生物量则与温度相关。除受气候影响外,草原地上生物量还与土壤含水率、土壤总氮含量正相关,而草甸地上生物量与土壤含水率、土壤总氮含量均不相关。     

基于MODIS植被指数的甘南草地生物量

利用2006-2008年MODIS植被指数和同期野外调查数据,建立草地地上部分干物质产量遥感监测模型.根据七种草地类型多年平均根冠比对2006-2008年甘南草地生物量(地上+地下部分)进行了估算,比较了不同时间尺度下的模拟效果,绘制了甘南草地生物量空间分布图,分析了不同地区、海拔高度和草地类型的草地生物量特征,探讨了甘南地区草地生物量的年际变化.结果表明:2006-2008年甘南草地生物量分别为3.784×1013,3.527×1013,3.26×1013g,其空间分布具有白西向东逐渐减少的趋势;在没有消除噪音的情况下,用月作为时间尺度的模拟效果较好;甘南草地生物量在3000～4000m处的产量最高,占草地总产量的84.69%;2006-2008年甘南草地生物量呈减少趋势,年均减少速率为97.91 g/(m2·a).     

利用MODIS增强型植被指数反演草地地上生物量

利用2002年5～9月MODIS增强型植被指数(EVI)、NDVI及同期地上生物量(ANPP)资料,分别按照5个月份、4种草地类型、2种植被指数,建立了VI-ANPP的线性模型和幂模型.研究结果显示,地面样地采样时间对模型影响较大,7月份模型相关性高,6,9月份相关性低.按照4种草地类型,草甸和典型草地模型相关性高,沙地和荒漠模型相关性低.按照植被指数,月份EVI-ANPP的相关性比NDVI-ANPP的相关性普遍提高,尤其是草地已经开始衰退的9月份;但草地类型EVI-ANPP的相关性只有在草甸和荒漠这两种草地中有明显改善,而在典型草地和沙地草地中相关性降低.按照不同模型类型,幂函数模型比线性模型的相关性普遍提高,只有当线性模型已经很好的草甸才例外.如果只使用5,7,8三个月的样地建立VI-ANPP模型,则相关性普遍提高.NDVI-ANPP线性模型的R2由原来的0.49增加为0.59,NDVI-ANPP幂模型的R2由原来的0.54增加为0.71;EVI-ANPP线性模型的R2由原来的0.52增加为0.63,NDVI-ANPP线性模型的R2由原来的0.55增加为0.73.在这种普遍增长趋势下,只有荒漠草地的EVI-ANPP线性模型的R2由原来的0.54降低为0.46.     

基于MODIS数据的甘肃省肃南裕固族自治县草地产草量估算

基于甘肃省肃南裕固族自治县323个监测点数据,与2012-2016年同期对应的MODIS-NDVI和MODIS-EVI植被指数结合,建立研究区草地估产模型,监测估算了肃南县草原生产能力.结果表明:5个估产区对应的模型方程均有较好的相关关系,通过预留的精度验证点进行验证后,模型精度都在90%以上,证明遥感估产可行;估算得出2012-2016年肃南县产草量自东南向西北递减;从各乡镇的产草量来看,皇城镇的草原质量和生产力水平居全县最高,祁丰乡最低;从肃南县草原类型的结构和生产力来看,低地草甸产草量在肃南县9种草地类型中质量等级和生产力水平最高,高寒草甸草原最低.     

中国青藏高原东部冷地早熟禾生长与潜在的繁殖对降水量缺乏的反应

在中国青藏高原的东部,2006年生长季节的降雨量比前一年少. 为了探索草对干旱年的反应策略,研究了降雨量丰富的2005年与降雨量贫乏的2006年高寒草甸优势种群冷地早熟禾生长与潜在的繁殖变化. 在降雨量贫乏的年份,冷地早熟禾生殖枝生物量、地上与地下生物量明显的减少,但地上/地下生物量之比和营养枝生物量增加. 在2006年花序C的含量明显增加,但根C的含量明显减少,植株各构件N的含量与C/N比并没有明显的不同. 2005年与2006年的有性繁殖没有明显的不同,季节降雨量的缺乏导致更高的早春萌蘖或分蘖死亡.     

北疆地区不同草地类型MODIS植被指数变化动态及其与气候因子的关系

利用新一代卫星遥感数据TERRA/MODIS,结合地面20个气象台站提供的数据,以北疆地区为研究区域,分析了温性草原、低地草甸、山地草甸、温性草甸草原、温性荒漠草原和温性荒漠6种代表性草地植被指数的时空变化特征.以2004,2005年4～10月的月度变化为例,研究了不同草地类型在各个生长阶段植被指数的变化和草地的生长状况.研究结果表明,EVI对植被变化的敏感性要强于NDVI的,但是在植被生长状况较好的草地,NDVI比EVI更稳定.植被盖度比较好的草地类型(如温性草甸草原、山地草甸)的植被指数与温度和降水都表现出很强的相关性,但植被稀疏的草地(如温性荒漠、温性荒漠草原)的植被指数与温度的相关性比较弱,与降水的关系更弱.     

西双版纳地区橡胶林生物量的遥感估算

以西双版纳地区橡胶林为对象,设置93个900 m2样地并测量每株胸径等数据,根据经验式计算样地生物量,并分析了生物量与样地调查时间接近的2010年Landsat TM影像的反射率和植被指数的相关性,建立生物量估算模型,计算了该地区橡胶林生物量.结果表明:①生物量与可见光波段(TM1,TM2,TM3)(P<0.01)和中红外波段(TM5,TM7)反射率呈显著负相关(P<0.05),与NDVI,RVI和GI植被指数则呈显著正相关(P<0.01);②GI植被指数是生物量的最佳估算因子;③橡胶林生物量变化在1～291 t.hm-2之间,平均值为(75.90±58.75)t.hm-2,总生物量为1.97×107 t;④生物量在景洪市和勐腊县南部地区较高,且随海拔升高呈现出先增加后减少趋势,最大值出现在600～700 m.     

Changes in plant community diversity and aboveground biomass along with altitude within an alpine meadow on the Three-River source region

The grassland is an important component of terrestrial ecosystems and plays a significant role in biodiversity and ecosystem functions.In the present study,the changes of plant species diversity and aboveground biomass productivity were examined along with the altitude in natural alpine grassland in the source region of three rivers on the Qinghai-Tibetan Plateau.Eleven experimental locations were selected with altitudes ranging from 3862 to 4450 m above sea level(a.s.l.).The results indicated that Kobresia pygmaea meadow,Kobresia humilis meadow and Salix cupularis shrub meadow had higher indices of diversity and aboveground biomass.The distribution of species diversity,richness and aboveground biomass showed similarly unimodal patterns across the altitude gradient with the highest indices appeared at mid-altitudes locations.The changing trend of species diversity,richness and evenness also showed significant unimodal patterns with total aboveground biomass,and the highest species diversity occurred at intermediate level of productivities.This research would provide a valuable reference for the protection of grassland biodiversity and maintaining of the grazing ecosystem function in the source region of the Three Rivers.     

Dynamic of Grassland Biomass in Different Degenerative Stages

The dynamics of plant community and above- and belowground biomass of the different degenerative stages was researched of Kobresia hurnlis meadows of Nakchu prefecture in Tibet Autonomous Region. The results indicated that the aggravation of the degree of deterioration of alpine meadow is, the lower the vegetation coverage, percentage of excellent forage, and biodiversity are. The total aboveground biomass is highest in the lightly degraded stages while it is lowest in the extremely degraded stages. With the aggravation of degradation, the aboveground biomass of forbs increases while that of Cyperaceae decreases. We found that the belowground biomass was mostly distributed in the 0-10 cm soil depth in the alpine meadow with a ＂T＂-shape distribution feature, and with the acceleration of deterioration, the numbers of roots becomes less and less. Meanwhile, the above- and belowground biomass of the different degraded communities was significantly correlated（r= 0. 963）. There is an obvious positive correlation with the above- and belowground biomass in different degenerative stages, and their ratio increased with the aggravation of degradation.     

青海河南高寒草地生态系统健康评价

以青海省河南县高寒草地为研究区域,从"植被状况-土壤状况-干扰状况-生态系统价值"4个方面的17个指标构建高寒草地生态系统健康评价体系(目标层A、准则层B、因子层C).利用层次分析法确定评价体系中各指标权重,最后利用综合指数法进行高寒草地生态系统健康评价.结果表明:准则层中植被和土壤状况所占权重较大,分别为0.453 4和0.298 4,在高寒草地生态系统健康评价体系中占有主要地位,其中,因子层土壤有机质、地上生物量和植被盖度权重较大,分别为0.168 2,0.164 9,0.164 9,对高寒草地生态系统健康影响显著,虫口密度、土壤碳储能力和牧草生产对草地生态系统健康影响较小,其权重分别为0.007 5,0.010 5,0.010 5.青海河南高寒草地生态系统健康状况评价较好,除样地7外皆属于健康之列.但样地3和样地5评分较低,偏向恶化.应在草地处于初级退化阶段时,积极采取保护措施.     

格姆滩黑土滩人工草地植物量及营养季节动态研究

对地处三江源区“黑土型”退化草地上建植的垂穗披碱草7龄人工草地,从8月到翌年的4月进行了地上植物量及营养成分季节动态的研究。结果表明：在人工调控管理下,人工草地的群落组成仍然以垂穗披碱草为优势建群种。从8月到10月、10月到翌年的4月、8月到翌年的4月封育草地地上植物量分别损失了6。7％、32。8％、37．3％,植被盖度分别下降了5．6％、11。8％、16．7％,放牧草地地上植物量分别损失了6．7％、83．5％、84．6％,植被盖度分别下降了5．6％、35．3％、38.9％。草地的实际利用率为47。4％。从8月到翌年的4月粗蛋白、粗脂肪、磷均呈下降趋势,粗灰分、粗纤维、无氮浸出物均呈上升趋势,营养物质总量损失了3．51％。在夏季该草地属碳氮营养型（CN）,冬季属碳营养型（C）。     

小针茅荒漠草原地下生物量季节动态及其影响因素

 地下生物量实测数据的缺乏严重影响草地地下碳库的精确估计,本文以苏尼特右旗小针茅荒漠草原为研究对象,通过野外实地调查,选取6个样地,采集2160份根系样品,进行室内试验分析,获得小针茅荒漠草原生长季5—9月地下生物量数据,分析了小针茅草原植被地下生物量的季节动态.结果表明：(1)小针茅草原植被地下生物量季节动态表现为“N”型变化规律,最高值出现在7月下旬,最低值出现在8月下旬,狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草草地各月的地下生物量均高于小针茅+无芒隐子草草地类型.(2)小针茅草原不同层次地下部分生物量的季节变化不同,0~10cm的地下生物量表现出很大的波动性,与总地下生物量的变化趋势基本一致;10cm以下的变化曲线逐渐平缓.(3)5—9月生长季小针茅草原0~60cm土层地下生物量与土壤有机碳含量无显著相关性,0~10cm土层地下生物量与土壤有机碳呈显著正相关.(4)小针茅草原每月地下生物量和月降水量与月平均气温的相关性都不明显.(5)小针茅草原不同深度土壤含水量与地下生物量存在显著正相关,总地下生物量受0~10cm土壤含水量影响较大.     

早春类短命植物生物量研究(Ⅲ) ——顶冰花生物量特征及模型构建

以早春类短命植物顶冰花为研究对象,采用全收获法对其生物量进行统计.结果表明:顶冰花的单株生物量平均为0.316 2 g,地下部分较地上部分平均高出37.92%.随着叶长的增大,叶生物量、果生物量、总生物量、地上生物量与地下生物量均显著增加,而花生物量显著减小.有性生殖生长与植株个体大小的关系密切,占总生物量的5.47%~19.42%,平均为11.92%;占营养器官的比例平均为14.41%,表现出随叶长的增大呈先增加后下降再增加的变化趋势.根冠比介于0.93~1.86,平均为1.33,随叶长的增大呈单峰型变化.整体来看,顶冰花的生物量有随生长发育由地上生长转为地下生长,再由地下生长转为地上为主的变化和从营养生长逐渐转向有性生殖的趋势.以叶长为自变量拟合顶冰花地上、地下和全株的4种生物量估测模型,除地下生物量的指数模型外,拟合和验证结果均达到相关建模的精度要求.