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理塘草地退化及遥感生物量监测模型研究

罗元佳  
【摘要】: 本文以川西北地区理塘高山草甸退化草地为研究对象,采用时空替换法结合历史资料与实地调查选取轻度退化、中度退化以及重度退化三类退化程度草地与对照草地,使用样方法对草地植被组成、群落高度、盖度、多度、物种优势度与地上现存量进行了分析;通过实验室测定研究了不同退化程度草地土壤有机质、土壤全价养分及土壤速效养分;同时,使用TM卫星影像提取的7种植被指数与地上现存量进行建模得到生物量监测模型。本研究揭示了理塘退化草地植被与土壤指标在不同退化演替阶段的主要数量特征与变化规律;初步拟定了川西北高山草甸草地退化程度诊断指标体系;同时获得了理塘高山草甸草地生物量监测模型。研究所得主要结论如下: (1)随着草地退化程度的增加,草地植被高度、盖度以及地上现存量呈不同程度的下降趋势,其中高度与对照相比,分别下降了28%、62%与72%;而地上现存量则分别下降了11%、55%与64%;有毒有害植物与耐牧植物物种数增加,有毒有害植物地上现存量占总地上现存量的比例由15.97%上升到28.40%,优良牧草种优势度下降。 (2)不同退化程度草地土壤0-10cm的有机质含量差异显著(p0.05),与对照相比,由轻度退化到重度退化分别减少了6.9%、11.3%、17.7%,土壤有机质含量呈下降趋势;整体来看,土壤有机质含量偏低,最高仅为53.48g/kg;全价养分中,全氮与全钾含量变化趋势不显著,而全磷含量呈上升趋势;速效养分中,速效氮、速效磷以及速效钾含量的变化规律均不明显。 (3)理塘县天然草地退化较为普遍,以中等退化程度的草地面积最大,分类结果为2813.18km2,占草地面积的55.89%。放牧使草地植被与土壤特征发生明显变化,退化特征显著,呈现群落的逆行演替。 (4)通过对轻度退化、中度退化、重度退化以及对照草地植被特征和土壤养分的分析,拟定出高山草甸草地退化程度诊断指标体系,筛选出了地上现存量、盖度、有毒有害草比例以及0-10cm土壤有机质含量等6个指标。 (5)利用TM影像为信息源,对TM432波段组合进行最大似然法监督分类,并进行精度评价,结果表明:总分类精度为87.7285%,Kappa系数为0.8386。监督分类结果中草地面积最大为5033.574km2,占整个研究区域的45.96%;其次林地为2359.821km2,占21.55%;湿地面积1526.711km2,占13.94%;沙地面积323.764 km2。 (6)通过使用ENVI与ArcGIS软件从TM影像上提取7种植被指数NDVI、RVI、DVI、SAVI、MSAVI、PVI以及GVI,并和同期地上生物量进行相关性分析,结果表明7种植被指数和地上生物量之间均具有极显著的相关关系,其中RVI与地上生物量的相关系数达到0.861。通过线性及非线性的回归运算得出理塘高山草甸地上生物量和植被指数RVI的最优关系模型为:y=14.922x3-106.47x2+328.33x-150.2。利用剩余样方验证模型精度,结果表明其拟合精度达到86%。说明利用此模型估算草地地上生物量是可行的。通过RVI和草地生物量的三次多项式模型估算得出,理塘县草地生物量呈现西北至东南区域内较高,西南部低的分布态势。


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