干旱半干旱地区草地生产力遥感监测研究以内蒙古部分区域为例
本文利用CASA(Carnegie Ames Stanford- Approach)模型估算了近10年（2008-2017年）内蒙古自治区受温带大陆性气候影响区域年平均NPP（Net Primary Productivity，NPP）的值和30m分辨率土地利用和覆被数据，分析了近10年研究区域内草地平均净初级生产力（NPP）随环境的变化情况、草地流失的主要因素、NPP估算值与实际值的误差。结果表明（1）草地增加的主要来源为荒漠，次要来源为水体与耕地扩展。草地资源流失的主要因素是草地转化为人工建设用地。（2）根据试验获得的回归模型，草地NPP降低的主要影响因素根据重要性排序依次为草地初始质量<温度<降水量<高程（DEM）。海拔在1200m和1400m时，分别达到草地净初级生产力（NPP）的增加和降低面积的峰值，此区域人类活动频繁，说明人类活动因素对草地净初级生产力研究也有重要参考价值。在一定范围内，降雨量增加能够促进草地净初级生产力增长，气温上升反而产生负面影响。（3）使用改良后的CASA模型对草地年平均NPP估算准确性较高，精确度80%可以达到以上，对草甸草原和典型草原的预测精度甚至可以达到90%。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
前言 2
1研究背景和意义 2
2 国内外草地净初级生产力研究现状 3
2.1国外草地净初级生产力研究现状 3
2.2国内草地净初级生产力研究现状 4
3 本文主要研究内容 4
4研究的基本技术路线 4
材料与方法 5
1试验区域概况 5
2研究方法 5
2.1土地利用和覆被转移矩阵 5
2.2草地净初级生产力变化分析 6
2.3 自然因素对草地净初级生产力变化的影响 6
2.4 CASA模型的改进 7
2.5 数据来源 7
结果与分析 7
1土地利用和覆被变化特征 7
2草地净初级生产力分布格局与变化趋势 8
2.1草地净初级生产力分布格局 8
2.2草地 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
净初级生产力变化与温度、降水的关系 8
2.3用改良后的CASA模型模拟研究区域草地年均NPP 8
2.4模拟草地生产力与实测草地生产力比较 8
3自然因素对草地生产力的影响 9
3.1模型回归结果 9
3.2草地净初级生产力变化与温度和降水的关系 10
3.3草地净初级生产力变化与高程的关系 10
结论 10
致谢 11
参考文献 12
我国干旱、半干旱地区草地生产力遥感监测研究
—以内蒙古部分区域为例
引言
前言
1．研究背景和意义
内蒙古自治区是我国干旱、半干旱地区研究草原净初级生产力（NPP）比较合适的区域之一。这里草原面积广阔，草地生长状况对气候环境变化较敏感，草地生态观测研究机构技术成熟，草场数据和环境数据容易获取且准确性高，同时也是中国最适宜观察人类活动与草原覆被状态变化关系的研究区域之一。作为北方草地的代表地区和欧亚大陆板块内草原重要组成部分，对内蒙古自治区草地研究更是能够作为全球草地碳储量和气候因子变化关系研究的重要参考。
草地退化问题是世界范围内均存在的草地问题之一，它指的是草地生态系统在外界和内部负面因素的综合作用下，干扰程度超过其自身的复原能力，生态系统本身调节、恢复能力下降甚至消失，物质循环和能量流动稳态被破坏的现象。
内蒙古地区草地退化产生原因主要有以下几点：
（1）早期表现为天然草地的开垦
上世纪70年代开始，在人口增加带来的粮食缺乏，居住空间不足等问题的驱动下，人工开垦草地成为了内蒙古地区草地改造的主要趋势。但因为降水稀少，土地盐碱化、沙漠化和人口迁移等问题的出现，人工开垦的农田出现了较大规模的弃耕现象，水土流失严重，人工改造后的土地不再适合通过次生演替产生新的草地，导致草地退化，河流断流甚至干涸，土地沙化等现象。
（2）天然草地资源的过度利用
过度放牧一直是天然草场存在的主要问题。伴随着人口增长和畜牧业发展，牲畜数量增加自然增加了饲料作物产量的需求。过度放牧和刈割也成为了牧民饲养牲畜与天然草地保护之间存在的主要矛盾。内蒙古夏季饲草产量较大，降水主要集中在68月，秋冬牲畜主要以夏季剩余的干草和枯叶为主。春季干草不足的情况下，大部分牧民选择扩大放牧面积和时间，牲畜对草场的踩踏和过度采食严重阻碍了草场的返青和再生。另一种应对春季饲草缺乏的方式为刈割贮藏，但是不合理的刈割手段也对草地植被产生了不可挽回的损失，最终产生了碱斑现象。
（3）草地生态系统自身调节失衡
在外界干扰不超出草地生态系统自身恢复能力的前提下，草地生态系统都能在受到一定干扰后复原。近年来人们对草地生态系统高强度的利用使其矿物质、有机物、N、P、K等元素大量流失，破坏了其原有的修复能力，对于草地生态系统本身，也没有足够的外界物质对这些缺失进行补充，结果是出现了只有产出没有投入或者低投入低产出的畸形发展模式，使得草地退化进一步加剧。
（4）草地生态系统的气候变化
因为内蒙古所处的干旱、半干旱地区位置较特殊，生态脆弱，气候变化对草地退化有重要影响。降水量和温度的变化都与草地退化和再生息息相关。
（5）中药药材挖掘
内蒙古草地上多分布中药植物，且大多数药材作物都为根部入药，挖掘这些作物对草原造成的破坏也是不可估量的。据报道，内蒙古鄂尔多斯草原，每挖1kg干草，破坏约0.530.67hm2的天然草地[3]。
（6）其他环境因素
主要包括鼠灾、虫害、人为或自然火灾、挖地耳，土壤开采和外来作物入侵等。
草地净初级生产力（NPP）是目前全球化背景下进行草地碳循环研究的重要指标之一，该指标用来表示单位面积草地在单位时间内吸收CO2的量，是草地生态系统利用光合作用产生的有机物供自身生长和环境稳定的能力高低的一个体现。通过将遥感数据，气候因子和地理统计数据等条件结合，草地净初级生产力（NPP）的研究能够扩展到不同时空内，对草地碳储量和生产力进行全方位研究，同时，这些研究对农业生产和草地生态系统中的碳循环研究都带来较大便捷。因为草原生态环境的天然脆弱性以及其对气候变化响应较为敏感，温度和水分是影响草地生态系统演替重要气候驱动因子,同时也是影响草地生产力的关键因素和估算草地生态环境及NPP 的重要指标根据前期研究表明，草地植被NPP 与降水的相关性显著,所以在提取气象数据时，应注意数据的时效性和准确性。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
前言 2
1研究背景和意义 2
2 国内外草地净初级生产力研究现状 3
2.1国外草地净初级生产力研究现状 3
2.2国内草地净初级生产力研究现状 4
3 本文主要研究内容 4
4研究的基本技术路线 4
材料与方法 5
1试验区域概况 5
2研究方法 5
2.1土地利用和覆被转移矩阵 5
2.2草地净初级生产力变化分析 6
2.3 自然因素对草地净初级生产力变化的影响 6
2.4 CASA模型的改进 7
2.5 数据来源 7
结果与分析 7
1土地利用和覆被变化特征 7
2草地净初级生产力分布格局与变化趋势 8
2.1草地净初级生产力分布格局 8
2.2草地 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
净初级生产力变化与温度、降水的关系 8
2.3用改良后的CASA模型模拟研究区域草地年均NPP 8
2.4模拟草地生产力与实测草地生产力比较 8
3自然因素对草地生产力的影响 9
3.1模型回归结果 9
3.2草地净初级生产力变化与温度和降水的关系 10
3.3草地净初级生产力变化与高程的关系 10
结论 10
致谢 11
参考文献 12
我国干旱、半干旱地区草地生产力遥感监测研究
—以内蒙古部分区域为例
引言
前言
1．研究背景和意义
内蒙古自治区是我国干旱、半干旱地区研究草原净初级生产力（NPP）比较合适的区域之一。这里草原面积广阔，草地生长状况对气候环境变化较敏感，草地生态观测研究机构技术成熟，草场数据和环境数据容易获取且准确性高，同时也是中国最适宜观察人类活动与草原覆被状态变化关系的研究区域之一。作为北方草地的代表地区和欧亚大陆板块内草原重要组成部分，对内蒙古自治区草地研究更是能够作为全球草地碳储量和气候因子变化关系研究的重要参考。
草地退化问题是世界范围内均存在的草地问题之一，它指的是草地生态系统在外界和内部负面因素的综合作用下，干扰程度超过其自身的复原能力，生态系统本身调节、恢复能力下降甚至消失，物质循环和能量流动稳态被破坏的现象。
内蒙古地区草地退化产生原因主要有以下几点：
（1）早期表现为天然草地的开垦
上世纪70年代开始，在人口增加带来的粮食缺乏，居住空间不足等问题的驱动下，人工开垦草地成为了内蒙古地区草地改造的主要趋势。但因为降水稀少，土地盐碱化、沙漠化和人口迁移等问题的出现，人工开垦的农田出现了较大规模的弃耕现象，水土流失严重，人工改造后的土地不再适合通过次生演替产生新的草地，导致草地退化，河流断流甚至干涸，土地沙化等现象。
（2）天然草地资源的过度利用
过度放牧一直是天然草场存在的主要问题。伴随着人口增长和畜牧业发展，牲畜数量增加自然增加了饲料作物产量的需求。过度放牧和刈割也成为了牧民饲养牲畜与天然草地保护之间存在的主要矛盾。内蒙古夏季饲草产量较大，降水主要集中在68月，秋冬牲畜主要以夏季剩余的干草和枯叶为主。春季干草不足的情况下，大部分牧民选择扩大放牧面积和时间，牲畜对草场的踩踏和过度采食严重阻碍了草场的返青和再生。另一种应对春季饲草缺乏的方式为刈割贮藏，但是不合理的刈割手段也对草地植被产生了不可挽回的损失，最终产生了碱斑现象。
（3）草地生态系统自身调节失衡
在外界干扰不超出草地生态系统自身恢复能力的前提下，草地生态系统都能在受到一定干扰后复原。近年来人们对草地生态系统高强度的利用使其矿物质、有机物、N、P、K等元素大量流失，破坏了其原有的修复能力，对于草地生态系统本身，也没有足够的外界物质对这些缺失进行补充，结果是出现了只有产出没有投入或者低投入低产出的畸形发展模式，使得草地退化进一步加剧。
（4）草地生态系统的气候变化
因为内蒙古所处的干旱、半干旱地区位置较特殊，生态脆弱，气候变化对草地退化有重要影响。降水量和温度的变化都与草地退化和再生息息相关。
（5）中药药材挖掘
内蒙古草地上多分布中药植物，且大多数药材作物都为根部入药，挖掘这些作物对草原造成的破坏也是不可估量的。据报道，内蒙古鄂尔多斯草原，每挖1kg干草，破坏约0.530.67hm2的天然草地[3]。
（6）其他环境因素
主要包括鼠灾、虫害、人为或自然火灾、挖地耳，土壤开采和外来作物入侵等。
草地净初级生产力（NPP）是目前全球化背景下进行草地碳循环研究的重要指标之一，该指标用来表示单位面积草地在单位时间内吸收CO2的量，是草地生态系统利用光合作用产生的有机物供自身生长和环境稳定的能力高低的一个体现。通过将遥感数据，气候因子和地理统计数据等条件结合，草地净初级生产力（NPP）的研究能够扩展到不同时空内，对草地碳储量和生产力进行全方位研究，同时，这些研究对农业生产和草地生态系统中的碳循环研究都带来较大便捷。因为草原生态环境的天然脆弱性以及其对气候变化响应较为敏感，温度和水分是影响草地生态系统演替重要气候驱动因子,同时也是影响草地生产力的关键因素和估算草地生态环境及NPP 的重要指标根据前期研究表明，草地植被NPP 与降水的相关性显著,所以在提取气象数据时，应注意数据的时效性和准确性。
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