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高强度放牧对温带半干旱区榆树疏林草原木本植物的破坏更明显

10、干旱区环境与风沙科学 > 专题4：干旱区生态、水文前沿

木本植物是干旱生态系统植被碳储量的重要组分，木本植物的变化也是疏林草原生态系统功能和草原载畜量变化的重要指标。卫星遥感是监测植被长期动态的主要手段，但是即使空间分辨率达到米级精度的高分卫星影像，也难以准确区分温带疏林草原木本和草本植物，及其季节动态和年际动态。基于无人机的植被监测平台提供了一个在景观尺度上精确监测温带疏林草原植被动态的新手段。本研究构建了一个基于无人机的近地面植被遥感平台，利用无人机获取的厘米级正射影像，基于分类和回归树的机器学习算法计算2016-2018生长季不同时期榆树疏林草原上木本和草本植物盖度，评估了榆树疏林草原木本和草本植物对降水和放牧强度的敏感性。结果表明：1）无人机植被监测平台飞行高度100 m，获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元，远高于高分卫星影像，利用决策树算法基于数字正射影像实现了自动划分榆树疏林草原木本和草本植物类型和计算植被覆盖度；2）2016-2018年榆树疏林草原木本植物覆盖度为14.3%±1.4%，草本植物覆盖度为58.8%±4.0%，植被总覆盖度为73.1%±5.1%，木本植物和草本植物对植被总覆盖度的平均贡献分别为19.5%和80.5%，草本植物相对于木本植物覆盖度变幅较大，且植被总覆盖度主要受草本植物影响；3）年降水量低于多年平均降水量17.4%的干旱年（2017年）和高于多年平均降水量18.7%的湿润年（2016年）不会导致疏林草原植被发生显著变化，高强度放牧导致了疏林草原木本植物覆盖度在干旱和湿润年份发生了显著变化。本研究证明无人机近地面遥感平台是一种高效、灵活的植被监测工具，利用机器学习算法，可以自动、快速、准确分类疏林草原的木本植物和草本植物并计算各类型植被覆盖度；研究首次获取了浑善达克沙地榆树疏林草原地区木本植物和草本植物覆盖度的生长季动态，发现榆树疏林草原植被覆盖度主要受草本植物的影响，草本植物对植被覆盖度的贡献为80%；同时发现，相对草本植物，在高强度放牧条件下榆树疏林草原的木本植物对降水的响应更敏感。