基于ETM+影像的草地退化评价模型研究——以西藏自治区那曲县为例

在实地调查和样方测定基础上,选用建群种植株高度、草地植被盖度和草地生物量作为草地退化地面评价体系中的单一评价指标,并通过加权综合三个单一评价指标,构建草地退化地面综合评价指标;在分析退化草地光谱特征的基础上,从ETM+影像的波段数据中派生出草地退化的遥感评价指标。通过相关分析的方法,选出最能反映草地退化趋势、最适于用于线性拟合的地面评价指标（地面综合评价指标）和遥感评价指标（TM4/TM5）,采用线性回归技术构建草地退化遥感评价模型,并通过计算确定系数（R2）、均方根差（RMSE）和相对误差对模型精度做出评价。确定主要草地类型的不同退化等级标准,完成草地退化图的编制。通过分析草地退化地面评价指标与遥感评价指标之间的关系,探讨了西藏北部草地退化的遥感评价模型,为科学、快速评价草地退化提供一种新思路。     

草地退化遥感评价与监测研究进展

草地退化成为中国最主要的生态问题之一,研究其时空特征、影响以及驱动因子对退化草地治理和草地资源持续利用均有指导意义。从草地退化评价与监测研究的技术手段、基础、监测方法分类、常见的遥感分级指标及其局限性等方面的研究现状进行了综述,结果发现,目前草地退化遥感评价与监测工作中存在着草地退化与草地植被长势概念混淆、草地退化程度被"高估"、现有分级指标对某些特定的退化类型不敏感等问题,利用年降水量资料对植被覆盖度、地上生物量等现有分级指标进行校正,针对特定的退化类型,引入草地群落中退化指示植物的综合算术优势度、覆盖度的相对百分数等新的综合性分级指标并对其进行遥感反演是未来发展趋势,具有广阔的应用前景。     

藏北地区草地退化的时空分布特征

根据草地退化国家标准和藏北地区草地退化实际情况以及遥感数据特征,选择草地植被盖度为草地退化的遥感监测指标,建立藏北地区草地退化遥感监测和评价指标体系,并对藏北地区近24年的草地退化进行遥感监测和评价。结果表明：藏北地区草地退化现状 (2004年) 十分严重,重度和极重度退化草地面积分别占草地总面积的8.0%和1.7%,区域草地退化指数 (GDI) 为1.86,接近中度退化等级;其中藏北地区冰川与雪山及其周围等气候变化较为敏感区域和交通要道沿线等人类活动较为频繁区域的草地退化相对严重;从1981年到2004年的近24年以来,藏北地区及其各个区域草地退化较为严重,其草地退化等级分布比例和草地退化指数年际波动较大,草地退化等级在轻度退化至重度退化等级之间波动;近几年藏北全地区总体草地退化情况及中部、东部和北部地区的草地退化具有更加严重的趋势,而西部地区草地退化状况则略有减缓趋势。     

中国草畜平衡状态时空演变指示的草地生态保护格局

中国草原牧区作为重要生态安全屏障和草地畜牧业生产基地,其草畜平衡状态直接影响草地退化与恢复,进而影响草地生态系统服务能力的强弱。本文分析了2000—2015年主要草原牧区草地植被覆盖、牧草供给、草畜平衡状态的时空变化特征,深入探讨草地退化与恢复及载畜压力下草地生态系统保护与恢复空间格局。结果表明：过去16年主要草原牧区草地面积净减少约163万hm²,6.7%的草地出现植被覆盖退化,而5.4%的草地呈现植被覆盖明显恢复。天然草地牧草供给量以增加为主,年增率约0.3 kg/hm²,然而其载畜压力亦持续增加,不考虑补饲的载畜压力指数高达3.8,除内蒙古东北部、青藏高原中部仍有载畜潜力,其余多处于超载状态;考虑实际冷季补饲的载畜压力指数约3.1,内蒙古中东部有所缓解;假设冷季全额补饲则载畜压力指数减至1.9,内蒙古、青藏高原等区域明显缓解。叠加上述数据,本文针对自然保护地、牧区、半农半牧区和农区等不同区域的草地生态保护格局,提出了平衡草地生态保护与畜牧生产利用的不同发展策略。     

近15 a来黄河源地区玛多县草地植被退化的遥感动态监测

 依据草地退化国家标准和黄河源区草地退化的实际情况,选取草地覆盖度、植株高度、地上生物量、牧草可食率、土壤有机质5个重要指标建立黄河源区玛多县草地植被退化监测和评价指标体系。利用遥感影像和GIS技术,结合实地调查和采样测定,对5个评价指标在遥感影像上进行反演,并进行图层的加权叠加,得出玛多县草地退化的时空特征。结果表明：玛多县草地在1994年已经出现了较为严重的退化现象,退化草地的空间分布格局已经基本形成,并且草地的退化过程一直在继续。2009年草地退化空间特征显示在气候变化较为敏感区域、河道两侧、鼠害严重以及靠近居民点等区域草地退化较为严重。通过对4期草地退化情况进行对比分析,发现1994-2001年间玛多草地植被退化情况最严重,重度退化面积高达1 355 943.30 hm2,占草地面积的86.53%。2001-2006年间和2006-2009年间重度退化、较大退化和中度退化草地的面积都下降较大,同时退化的速度已经有了较大缓和,黄河源头地区草地生态系统得到初步恢复     

基于信息熵的天然草地综合评价的模糊物元分析法

将信息熵、模糊理论和物元可拓集合有机地结合起来,充分考虑天然草地的覆盖度、可食风干牧草产量、牧草利用率、草群中优良牧草比率、草地可利用面积系数、羊单位需草地面积等指标,建立了基于信息熵的草地评价的模糊物元模型,对面向新疆准噶尔盆地西部的天然草地质量进行了综合评价,所得评价结果与灰色关联度模型基本一致,表明该方法是可行的,而且该模型理论清晰、简捷,便于计算机编程。     

天山北坡中东段天然草地光谱植被指数特征

据１９９２－１９９４年天山北坡中东段各种主要天然草地类型混合牧草群落光谱观测资料,牧草产量资料分析发现,天然草地牧草产量与光谱被指数都具有季节变化特征,呈现出低到高,再由高到低的变化规律;天然草地光谱植被指数可以较了地反映牧草产量的年际变化和不同类型天然草地的产量差异,由于降水等自然条件的影响,牧草产量的年份,光谱植被指数也高,牧草产量低的年份,光谱植被指数也低。     

江河源区的草地资源特征与草地生态变化

通过对江河源区草地生态类型与分布、草地资源特征及其利用现状的研究和生产力的评价，并根据70年代以来3期遥感资料和区域调查结果，分析了江河源区草地生态变化态势，结果表明：现状江河源区草地以高寒草原化草甸为主要草地类型，其分布面积占江河源区总草地面积的53.78%。组成草地牧草的主要植物种类的粗蛋白含量超过10%，粗脂肪含量在2%以上，能值储量在9.34KJ.g^-1以上；自70年代以来，由于区域畜牧业的迅速发展，江河源区冷季草场严重过牧，超载牲畜量达理论载畜量的1-5倍，大部分地区夏季草场亦超载，导致江河源区草地生态严重退化，年退化速度达6.64%-34.35%。合理利用草地资源，保护该区域脆弱生态环境已迫在眉睫。     

高原草地退化遥感监测对象的地学属性分析--以西藏自治区那曲县为例

本文通过分析那曲县草地退化遥感监测对象的空间分布特征、波谱响应特征和时相特征三个地学属性,得出以下结论:(1)那曲县的自然景观单元分异程度比较低;(2)退化草地植被在TM5、6波段具有高反射值,LAND-SAT TM信息源中具有对草地植被退化敏感的波段TM7,TM5和TM3;(3)高原植被返青比较晚,生长期短,7、8月份是牧草生长旺季。并根据地学属性分析结论选择7月下旬的LANDSAT TM图像作为草地退化动态监测的主要遥感信息源。     

藏东横断山区草地利用变化对土壤质量的影响

草地利用变化导致的土壤质量演变已经引起了全球广泛关注,然而有关西藏高原这方面的研究目前还很少.为此,探讨藏东横断山区草地转变成坡耕地后土壤质茸变化.选择3种土地利用类型:草地、短期耕作坡耕地、长期耕作坡耕地,采集土壤表层样品,并测定土壤理化性质.利用土壤退化指数(DI)与土壤质量综合指数(I_Q)评价了3种土地类型的土壤质量.结果表明:草地垦殖后的短期耕作造成表层土壤容重、砂粒含量明显增大(容重:从1.11 g/cm~3增大至1.32 g/cm~3;砂粒含量:从43.3%增大至54.7%),粘粒、粉粒含量明显减小;长期耕作导致土壤表层厚度明显增加(从23.6 cm增加到30.6 cm),有机质与全氮含量显著降低(分别降低29%、22%);两种坡耕地全磷与全钾含量变化均不明显.短期、长期耕作坡耕地DI与IQ均低于草地,表明坡耕地土壤质量出现退化.利用DI与I_Q评价出来的短期耕作坡耕地与长期耕作坡耕地土壤质量退化程度不一致,表明这两种指数不能等效地评价该区不同土地利用类型下的土壤质量.土壤质量综合指数被认为是评价本研究区土壤质量状况的一种更合理方法.据此断定,长期耕作坡耕地土壤质量退化较严重.     

藏北地区草地退化的时空分布特征

1 Introduction Commonly known as the “Weather System Sensitive Spot”, “Watertower of China” and “Rivershed”, the Naqu Prefecture of Northern Tibet is the source region of such major rivers as the Yangtze, the Nujiang and the Lancang in China (Gansu     

Grassland degradation in Northern Tibet based on remote sensing data

This study selected vegetation cover as the main evaluation index, calculated the grassland degradation index (GDI) and established the remote sensing monitoring and evaluation system for grassland degradation in Northern Tibet, according to the National Standard (GB19377-2003), based on the remote sensing data such as NDVI data derived from NOAA/AVHRR with a spatial resolution of 8 km of 1981-2000, from SPOT/VGT with a spatial resolution of 1 km of 2001 and from MODIS with a spatial resolution of 0.25 km of 2002-2004 respectively in this area, in combination with the actual condition of grassland degradation. The grassland degradation processes and their responses to climate change during 1981-2004 were discussed and analyzed in this paper. The result indicated that grassland degradation in Northern Tibet is very serious, and the mean value of GDI in recent 20 years is 2.54 which belongs to the serious degradation grade. From 1981 to 2004, the GDI fluctuated distinctly with great interannual variations in the proportion of degradation degree and GDI but the general tendency turned to severe-grade during this period with the grassland degradation grade changed from light degraded to serious degraded in Northern Tibet. The extremely serious degraded and serious degraded grassland occupied 1.7% and 8.0% of the study area, the moderate and light degraded grassland accounted for 13.2% and 27.9% respectively, and un-degraded grassland occupied 49.2% of the total grassland area in 2004. The grassland degradation was serious, especially in the conjunctive area of Naqu, Biru and Jiali counties, the headstream of the Yangtze River lying in the Galadandong snow mountain and glaciers, the area along the Qinghai-Tibet highway and railway, and areas around the Tanggula and Nianqingtanggula snow mountains and glaciers. So the snow mountains and glaciers as well as their adjacent areas in Northern Tibet were sensitive to climate change and the areas along the vital communication line with frequent human activities experienced relatively serious grassland degradation.     

高寒牧区草地沙化问题研究——以玛曲草原为例

 针对玛曲草原草地退化问题,运用Cobb-Douglas生产函数和Chow分割点检验定量分析原料型畜牧业和制度对草地沙化的影响,并得出制度是导致草地沙化的根本原因;针对存在的问题,运用环境机会论探索可持续的生产、经营和管理模式。通过优化发展模式,实现经济发展与草原生态的良性循环,为其他高原牧区畜牧业经济发展提供借鉴意义。     

甘肃省肃南县草地过度放牧的社会经济成因分析

我国草地资源位居世界第二位,但目前退化情况非常严重,已经成为牧区生态环境保护和经济发展的主要制约因素。导致草地退化的原因多种多样,其中自然因素是不可调控因素,但在近50年内并非为导致我国草地大面积退化的主要原因,实际上,人为因素才是最为主要的原因。在导致草地退化的诸多人为因素中,过度放牧被认为是造成草地退化的主要因素。通过对肃南县草地退化进行的农户问卷调查,结合有关统计资料,从农户角度阐释过度放牧行为产生的外在机制和内在机制,认为农户追求更高的家庭收入与现实经济状况之间的矛盾是导致其过度放牧行为产生的根本原因。     

Quantitative Assessment of the Effects of Climate Change and Human Activities on Grassland NPP in Altay Prefecture

Grassland degradation in Altay Prefecture is of considerable concern as it is a threat that hinders the sustainable development of the local economy and the stable operation of the livestock industry. Quantitative assessment of the relative contributions of climate change and human activities, which are considered as the dominant triggers of grassland degradation, to grassland variation is crucial for understanding the grassland degradation mechanism and mitigating the degraded grassland in Altay Prefecture. In this paper, the Carnegie-Ames-Stanford Approach model and the Thornthwaite memorial model were adopted to simulate the actual net primary productivity (NPP_A) and potential net primary productivity (NPP_P) in the Altay Prefecture from 2000 to 2019. Meanwhile, the difference between potential NPP and actual NPP was employed to reflect the effects of human activities (NPP_H) on the grassland. On this basis, we validated the viability of the simulated NPP using the Pearson correlation coefficient, investigated the spatiotemporal variability of grassland productivity, and established comprehensive scenarios to quantitatively assess the relative roles of climate change and human activities on grassland in Altay prefecture. The results indicate three main points. (1) The simulated NPP_A was highly consistent with the MOD17A3 dataset in spatial distribution. (2) Regions with an increased NPP_A accounted for 70.53% of the total grassland, whereas 29.47% of the total grassland area experienced a decrease. At the temporal scale, the NPP_A presented a slightly increasing trend (0.83 g C m^?2 yr^?1) over the study period, while the trends of NPP_P and NPP_H were reduced (?1.31 and ?2.15 g C m^?2 yr^?1). (3) Compared with climate change, human activities played a key role in the process of grassland restoration, as 66.98% of restored grassland resulted from it. In contrast, inter-annual climate change is the primary cause of grassland degradation, as it influenced 55.70% of degraded grassland. These results could shed light on the mechanisms of grassland variation caused by climate change and human activities, and they can be applied to further develop efficient measures to combat desertification in Altay Prefecture.     

国际草地资源遥感研究新进展

系统地评论了国际上有关草地资源遥感研究的最近文献。首先,分析了草地遥感的可行性,确定了监测和评估草地资源最有效的光谱波段,阐述了各种遥感影像在草地资源调查与评估中的实用价值。之后,介绍了草地资源遥感的常用方法,即植被指数和其他指数法,对比和分析了各种指数在草地资源遥感应用中的有效性及应用范围。这些草地资源遥感的应用包括草地盖度监测与制图、生物量估算、草地退化监测及草地资源定量分析。最后,探讨了草地资源遥感的发展趋势,包括摄像遥感、高分辨率影像(如CASI,AVIRIS和IKONOS)和GPS的运用。此外,GIS的引入及其与数字影像处理的集合会使草地资源遥感由简单监测逐渐向动态预报和模拟过渡。这些研究新动向对国内相关科学家在选题时具有极大的参考意义。     

藏北高寒草地退化现状、原因与恢复模式

藏北高寒草地系统生态脆弱且区位重要,草地退化和沙化的治理是目前学者们重点关注的领域之一。本文采用遥感解译、模型模拟、地面取样验证等相结合的方法,分析了藏北高寒草地生态系统退化的现状、趋势和原因,以实验为基础,总结了退化草地恢复的几种重要模式。数据分析表明：藏北羌塘高原轻度退化草地占62．0％,中度和重度退化草地占15．1％,1991年以来,退化面积快速增加,2000年以来重度退化面积增加趋势明显。藏北西部的草地轻度退化可能由气候暖千化所引起,而中部、东部的重度退化主要由超载过牧引起。总结出轻度退化草地的“封育”、中度退化草地的“施肥＋封育”、重度退化草地的“补播＋施肥＋封育”三种草地恢复模式。提出了退化草地恢复和保护的间接途径“南草北上”生态工程的战略构想。