草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例 .pdf

草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例--第1页

草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例

24生物技术世界BIOTECHWORLD

1引言

随着我国退耕还林、还草工程的实施,草原生态系统的固碳量呈现

增长趋势,研究草地的固碳作用具有十分重要的意义。本文将利用遥感

图像获得锡林郭勒盟典型草原的NDVI,通过建立生物量与NDVI的估

产模型,估算植被生物量,进而推算锡林郭勒盟草原植被的碳储量值。

2研究区概况

2.1自然地理条件

锡林郭勒盟位于内蒙古自治区中部偏东,驻地于锡林浩特市。可利

用草场面积1.78×108hm2,占草场总面积的90.6%[1]。

2.2气候条件

锡林郭勒盟的气候类型属于中温带干旱、半干旱大陆性气候,其大

部分地区年降水量可达200～300mm,呈现自西向东逐渐增加的趋势。

锡林郭勒盟总的气候特点为冬季寒冷、夏季炎热,降水不均、雨热同期。

3数据的获取

3.1遥感数据的获取与预处理

本研究使用的遥感数据来源于美国国家航空航天局(NASA)官方网

站下载的LandsatTM数据,以锡林郭勒盟2011年7～9月的数据为基

础,利用遥感图像处理软件ENVI5.0在锡林郭勒盟8景遥感影像上进行

拼接和裁减,并通过几何校正、大气校正等预处理工作,获得遥感基础数

据。

3.2野外实测样地数据的获取

在进行野外数据的采集时,选择具有典型代表性的草地类型地段,每

隔15～20km设置1个样地,样地大小为90m×90m,每个样地

中含3～5个1m×1m的样方,获取样方中植被的鲜重及干重。选

择30个具有代表性的地面样方点的生物量数据用于模型建立,9个用于

精度验证。

草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例--第1页

草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例--第2页

4研究方法与原理

4.1生物量与NDVI模型的建立

用GIS方法将30个模拟点提取与实测样方对应坐标点的NDVI值,

建立NDVI和生物量数据库并构建估产模型,笔者建立了五种模型,分别

为多项式模型、指数模型、一元线性回归模型、乘幂模型以及对数函

数模型,模型的拟合效果用R2表示,R2越大,表示拟合效果越好。其中,

多项式模型的R2值最高(0.705),指数模型的拟合效果次之(0.657),其次

为一元线性回归模型(0.612)。根据模型的拟合精度及模型适用从简的

原则,可认为多项式模型、一元线性回归模型是锡林郭勒盟草原植被生

物量的最优估产模型。

4.2模型精度的评估

在获得锡林郭勒盟草原植被模拟点的估产模型后,利用同期其

他9个实测点的生物量进行精度评估,并利用均方根误差(RMSE)和

平均相对误差(REE)检验模型的模拟精度,RMSE和REE的值越小,表明

精度越高。多项式模型条件下RMSE、REE的值分别为9.69g/m2和

0.16。一元线性回归模型的RMSE、REE的值分别为10.62g/m2和

0.21。多项式模型条件下生物量真值与模拟值的RMSE、REE均更小、

精度更高,故可用多项式模型y=318.41x2-158.53x+65.104