基于RS的新疆荒漠草地地上/地下生物量估算及其不确定研究

【摘要】：草地是自然生态系统分布最广泛的系统,草地生物量是衡量草地生产力高低和固碳能力的重要参数,因此,准确估算草地生物量和开展新疆荒漠草地变化格局及其影响因素分析研究,对新疆天然草地的可持续利用和碳储量能力具有重要意义。本研究基于多种遥感产品数据及草地生物量数据,通过构建荒漠草地生物量最优反演模型,分析了新疆荒漠草地生物量时空分布和估算的不确定性,辅以趋势分析、相关性分析、精度评价等方法,揭示了荒漠草地生物量演变趋势与气温、降水的关系。得到的主要结论如下:(1)基于多种遥感产品数据及生物量实测数据构建的指数反演模型的相关系数和精度最高,适宜于新疆荒漠草地地上生物量变化监测研究;荒漠草地地下生物量构建的幂函数模型精度高于实测根冠比反演荒漠草地地下生物量;荒漠草地生物量估算的不确定来源于不同的遥感数据源与根冠比数据和异速生长模型的估算精度。(2)北疆荒漠草地分布集中,南疆分布较分散;2000-2019年新疆荒漠草地NDVI总体上呈现为由南向北增加的趋势,荒漠草地NDVI在2019年出现最大值(0.15),2010年出现最小值(0.12),其中,荒漠草地NDVI均值在0-0.2占比达到了85.43%。基于NDVI变化趋势发现新疆荒漠草地以稳定和改善为主,面积所占比重达到97.22%。(3)2000-2019年新疆气温和降水均呈现上升趋势,气候呈现明显暖湿化特征,新疆平均升温率和降水率达到了0.32℃·(10 a)~(-1)和2.18 mm·(10 a)~(-1),荒漠草地生物量、根冠比与降水的相关性优于气温。(4)2000-2019年新疆荒漠草地生物量具有明显的空间差异,荒漠草地生物量空间格局整体上呈西北高、东南低的分布特征,荒漠草地地下生物量远大于荒漠草地地上生物量。新疆荒漠草地地上、地下和总生物量均值分别为52.35 g·m~(-2)、1614.27 g·m~(-2)和1666.25 g·m~(-2);荒漠草地地上、地下和总生物量变化率大于零的区域占比分别为98.70%、87.17%和58.56%;荒漠草地地上、地下和总生物量平均碳密度分别为23.53 g C·m~(-2)、725.64 g C·m~(-2)和749.18 g C·m~(-2);荒漠草地地上、地下和总生物量碳总量分别为5.84 Tg C、179.81 Tg C和185.65 Tg C。