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天然草地地上生物量动态监测与预测

作　者: 包海明
导　师: 贠旭疆；张德罡；刘爱军
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 草业科学
关键词: 补偿性生长增强型植被指数时间序列地上生物量牧草产量预测植被动态变化
分类号: S812
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近些年,天然草地生态系统发展状况日益为人们所重视,草地生态系统的健康发展和草畜平衡的关系,也是众多学者多年来研究的焦点,本文以甘肃夏河县天然草地为研究对象,基于2000~2009年EVI时间序列数据,采用3S技术和草地植被动态监测的方法,对天然草地植被生长动态和地上生物量的预测方法进行研究,并就植被的补偿性生长在天然草地的作用作了简单阐述。主要研究成果如下:1)通过以夏河天然草原动态监测研究,得出夏河山地草甸和高寒草甸在无放牧干扰下以及在各自平均放牧率下植被的生长动态曲线规律和采食量变化规律。该研究结果不仅为天然草原补偿性生长动态研究提供依据,而且也为天然草地地上生物量动态预测方法的探索性研究提供了数据支持。2)天然草地植被生长补偿系数动态曲线表明:由于天然草地面积辽阔,植被种类繁多,其植被的补偿性生长状况,并不是某一个时间就能够定量或定性的,而是受水热条件、植被种类,时间和采食量等众多因子影响的一个渐变的过程。3)对天然草地整体来说,从开始放牧起,草地植被的补偿性生长状况一般会先表现为超补偿生长状态,并随时间和采食强度的变化而逐渐改变,进入欠补偿状态的时间主要由放牧强度和环境因素来决定。4)甘肃夏河山地草甸和高寒草地植被生长状况在同年表现基本一致,相对于近十年的平均状态,在2002、2005、2009表现为丰年,在2004、2006、2007、2008年表现为平年,2000、2001、2003年表现为欠年。5)由于NDVI的饱和性问题,使得EVI相对于NDVI植被指数更适合在高密度植被区域监测。6)以夏河山地草甸和高寒草甸的常年地上生物量时间序列为基础,用返青后某一个时间段的地上生物量预测后期产量,并用2009年平均放牧率状态下动态监测数据进行验证,平均预测精度分别达到:92.09%和88.82%;对实测值与预测值进行配对样本T检验,结果标明:实测值与预测值之间存在极显著的相关性(山地草甸r=0.988**,P<0.01;高寒草甸r=0.956**,P<0.01),说明该预测方法是可行的。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
1. 前言  8-10
  1.1 研究目的及意义  8
  1.2 研究主要内容  8-9
  1.3 技术路线  9-10
2. 研究综述  10-24
  2.1 国内外草地资源监测研究进展  10-13
  2.2 植被指数研究进展  13-18
    2.2.1 植被指数与地上生物量关系的遥感机理  13-14
    2.2.2 植被指数类型  14-17
    2.2.3 常用植被指数简介  17-18
  2.3 植被指数时间序列在植被动态的研究现状  18-21
    2.3.1 植被指数与植被动态变化国外的研究现状  18
    2.3.2 植被指数与植被动态变化国内的研究现状  18-21
    2.3.3 植被指数时间序列在草地植被动态应用现存问题  21
  2.4 植物生长动态研究与应用  21-24
    2.4.1 植被补偿性的研究  21-22
    2.4.2 植物补偿性在天然草地生态系统中的应用研究  22-24
3. 数据来源及研究方法  24-35
  3.1 试验区域概况  24
  3.2 试验数据与材料  24-25
    3.2.1 遥感影像数据  24-25
    3.2.2 地面采样数据  25
    3.2.3 实验研究工具  25
  3.3 地面数据采集和处理方法  25-28
    3.3.1 采样方法  25
    3.3.2 动态监测样地选择与样方布设  25-26
    3.3.3 动态监测数据采集流程  26
    3.3.4 动态监测数据处理方法  26-28
  3.4 遥感数据及处理方法  28-34
    3.4.1 MODIS/EVI 和NDVI 影像数据的来源与预处理  28
    3.4.2 MODIS/EVI 和NDVI 影像数据预处理  28-30
    3.4.3 草地时间序列EVI 均值提取  30-32
    3.4.4 样地点的EVI 和NDVI 值提取  32-34
    3.4.5 植被指数与地上生物量相关模型的建立与植被指数选择  34
  3.5 天然草地地上生物量预测与验证方法  34-35
    3.5.1 天然草地地上生物量预测方法  34-35
    3.5.2 天然草地地上生物量预测值精度验证  35
4 天然草地植被生长动态研究  35-46
  4.1 夏河天然草地植被生长动态监测  35-36
    4.1.1 夏河山地草甸植被生长动态监测实验数据  35-36
    4.1.2 夏河高寒草甸植被生长动态监测实验数据  36
  4.2 天然草地无放牧状态下植被生长动态状况  36-38
    4.2.1 夏河山地草地无放牧状态下植被生长状况  36-37
    4.2.2 夏河高寒草地无放牧状态下植被生长状况  37-38
  4.3 平均放牧率状态下植被生长动态状况  38-40
    4.3.1 夏河山地草甸平均放牧率下植被生长动态  38-39
    4.3.2 夏河高寒草甸平均放牧率下植被生长动态  39-40
  4.4 平均放牧率状态下的总采食量动态变化情况  40-42
    4.4.1 夏河山地草甸平均放牧率状态下总采食量动态  40-41
    4.4.2 夏河高寒草甸平均放牧率状态下总采食量动态  41-42
  4.5 平均放牧率状态下植被补偿系数动态  42-44
    4.5.1 夏河山地草甸平均放牧率下植被补偿系数动态  42-43
    4.5.2 夏河高寒草甸平均放牧率下植被补偿系数动态  43-44
  4.6 天然草地提高植被等、超补偿性生长发生的优化措施  44-45
  4.7 讨论与小结  45-46
5 天然草地地上生物量动态预测  46-68
  5.1 2000-2009 年夏河天然草地EVI 时间序列  46-56
    5.1.1 2000-2009 年夏河山地草甸EVI 时间序列  46-51
    5.1.2 2000-2009 年夏河高寒草甸EVI 时间序列  51-56
  5.2 夏河天然草地地上生物量遥感监测模型  56-59
    5.2.1 夏河山地草甸地上生物量遥感监测模型  56-57
    5.2.2 夏河高寒草甸地上生物量遥感监测模型  57-59
  5.3 夏河天然草地常年水平地上生物量时间序列动态  59-63
    5.3.1 非目标干扰值  59
    5.3.2 夏河山地草甸常年水平地上生物量时间序列  59-61
    5.3.3 夏河高寒草甸常年水平地上生物量时间序列  61-63
  5.4 夏河天然草甸地上生物量动态预测  63-66
    5.4.1 夏河山地草甸地上生物量动态预测及验证  63-65
    5.4.2 夏河高寒草甸地上生物量动态预测及验证  65-66
  5.5 讨论与小结  66-68
6 结论  68-69
参考文献  69-75
个人简介  75-76
导师简介  76-77
指导教师简介  77-78
指导教师简介  78-79
致谢  79-80

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