基于高分辨率遥感影像的家庭牧场草地利用单元划分及状态—转换模型的建立

摘要

不同的草地利用单元在地形、植被、土壤和生态过程的综合作用下，生态潜在性存在较大差异，导致草地利用和管理方式截然不同。草地利用单元通常与状态-转换模型并用，结合草地的利用现状与演替历史情况，对草地植物群落所处的状态退化与否具有指示作用，同时可以预测植物群落的演替发展趋势。家庭牧场作为现代畜牧业的基本单元，合理的对家庭牧场进行草地利用单元划分和状态评估，才能制定切实可行的利用方式和管理策略，真正实现草地资源利用的可持续发展。本研究在我国4大牧区（内蒙古、东北、新疆、青藏高原）的5种草地类型（草甸草原、典型草原、羊草草甸草原、山地草原、高寒草甸）上选取典型家庭牧场作为试验区域，采用高分辨率遥感影像ALOS、SPOT5，应用GIS技术和实地调查相结合的方法，在家庭牧场尺度上进行草地利用单元的划分。同时，在每个地带性的草地利用单元上，通过大量资料研究，确定其状态-转换模型。主要研究结果如下:
　　1.草甸草原区划分为高平原-冲积物暗栗钙土-羊草+贝加尔针茅和低地滩地-草甸土-灰脉苔草+委陵菜，面积分别为3966 hm2和70 hm2。典型草原区划分为高平原-砂质栗钙土-克氏针茅+糙隐子草和高平原-草甸土-低地盐化草甸，面积分别为749 hm2和87 hm2。羊草草甸草原区划分为平原-淡黑钙土-羊草和平原-淡黑钙土-芦苇，面积分别为30351 hm2和10298 hm2。山地草原区划分为山地-黑钙土-草地早熟禾+醉马草+苔草、山地-棕钙土-镰芒针茅+博洛塔绢蒿、山地-栗钙土-羊茅+博洛塔绢蒿和山地-灰漠土-叉毛蓬+角果藜+伊犁绢蒿，面积分别为330 hm2、320 hm2、655 hm2和118 hm2。高寒草甸区划分为高原-草甸土-矮嵩草+鹅绒委陵菜和高原-草甸沼泽土-矮嵩草+鹅绒委陵菜，面积分别为1126 hm2和148 hm2。
　　2.对草甸草原、典型草原、羊草草甸草原、山地草原和高寒草甸5种草地类型的家庭牧场进行了草地利用单元的划分。不同草地利用单元在地形、土壤和植被特征上存在较大差异，而相同的草地利用单元在上述特征上表现出一致性。
　　3.草原区地带性草地用单元的状态-转换模型反映了不同草地利用单元在干扰条件下的变化规律，对于认识草原演替具有参考价值。高平原-冲积物暗栗钙土-羊草+贝加尔针茅利用单元存在羊草占优势和羊草退化的生态状态，依据演替顺序，第一种生态状态包括羊草+贝加尔针茅+寸草苔、羊草+寸草苔、羊草+糙隐子草+寸草苔等3个群丛。第二种生态状态只有糙隐子草+寸草苔群丛，两者所占比例分别为77％和23％。若羊草的优势性逐渐下降，则群落还是处于羊草占优势状态。但羊草的优势性逐渐被糙隐子草和寸草苔所代替，则群落会处于羊草退化状态，这时一定要立刻采取措施，防止草地继续退化;高平原-砂质栗钙土-克氏针茅+糙隐子草利用单元存在克氏针茅占优势和克氏针茅退化的生态状态。第一种生态状态有克氏针茅+糙隐子草群丛，第二种生态状态包括羊草+冷蒿、糙隐子草+羊草+冷蒿和糙隐子草+冷蒿等3个群丛，两者所占比例分别为43％和57％，该区草地出现大面积的退化，克氏针茅的优势性逐渐被糙隐子草和冷蒿代替时，意味着草地处于克氏针茅退化状态，必须通过一些措施才能转换为克氏针茅占优势的生态状态;平原-淡黑钙土-羊草利用单元存在羊草占优势和羊草退化的2种生态状态。第一种生态状态有羊草群丛，第二种生态状态包括虎尾草+碱蓬+羊草和寸草苔+三棱草+羊草等2个群丛，两者所占比例分别为62％和34％。由于过度放牧和不合理利用导致羊草的优势性逐渐被虎尾草、碱蓬、寸草苔、三棱草等代替，当群落中出现大量的上述植物，则需要进行一定的恢复措施，以避免草地继续退化;山地-黑钙土-草地早熟禾+醉马草+苔草利用单元中，草地已处于草地早熟禾退化的生态状态，草群中醉马草和苔草的比例占50％～60％。山地-灰漠土-叉毛蓬+角果藜+伊犁绢蒿利用单元中，草地也处于伊犁绢蒿退化的生态状态，通过一定的恢复措施可恢复到参考基况状态;高原-草甸土-矮嵩草+鹅绒委陵菜以及高原-草甸沼泽土-矮嵩草+鹅绒委陵菜利用单元都处于矮嵩草退化的生态状态，矮嵩草的比例明显降低，需要围封禁牧等措施有利于草地的恢复。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外草地分类研究进展

1．2．1 国外草地分类研究

1．2．2 国内草地分类研究

1．3 草地利用单元研究进展

1．3．1 草地利用单元理论的发展

1．3．2 草地利用单元的构建方法

1．4 状态-转换模型研究进展

1．4．1 状态-转换模型理论的发展

1．4．2 状态-转换模型的构建方法

1．5 草地利用单元和状态-转换模型的应用

1．6 研究目的和意义

2 研究区概况和研究方法

2．1 研究区自然概况

2．1．1 内蒙古草甸草原区

2．1．2 内蒙古典型草原区

2．1．3 东北草甸草原区

2．1．4 新疆山地草原区

2．1．5 青藏高原高寒草甸区

2．2 试验设计

2．3 研究方法

2．3．1 调查数据

2．3．2 高分辨遥感影像数据源

2．3．3 高分辨率遥感影像预处理

2．3．4 草地利用单元划分及信息提取方法

2．3．5 状态-转换模型构建与信息提取方法

3 草地利用单元划分

3．1 内蒙古草甸草原区草地利用单元

3．1．1 调查数据分析

3．1．2 利用单元

3．1．3 不同草地利用单元产草量分析

3．2 内蒙古典型草原区草地利用单元

3．2．1 调查数据分析

3．2．2 利用单元

3．2．3 不同草地利用单元产草量分析

3．3 东北草甸草原区草地利用单元

3．3．1 调查数据分析

3．3．2 利用单元

3．3．3 不同草地利用单元产草量分析

3．4 新疆山地草原区草地利用单元

3．4．1 调查数据分析

3．4．2 利用单元

3．4．3 不同草地利用单元产草量分析

3．5 青藏高原高寒草甸区草地利用单元

3．5．1 调查数据分析

3．5．2 利用单元

3．5．3 不同草地利用单元产草量分析

3．6 不同草原区地带性草地利用单元产草量分析

4 状态-转换模型的建立

4．1 内蒙古草甸草原区状态-转换模型的建立

4．1．1 主要物种密度变化

4．1．2 主要物种重要值变化

4．1．3 草地演替历史

4．1．4 状态-转换模型

4．2 内蒙古典型草原区状态-转换模型的建立

4．2．1 主要物种密度变化

4．2．2 主要物种重要值变化

4．2．3 状态-转换模型

4．3 东北草甸草原区状态-转换模型的建立

4．3．1 主要物种密度变化

4．3．2 主要物种重要值变化

4．3．3 草地演替历史

4．3．4 状态-转换模型

4．4 新疆山地草原区状态-转换模型的建立

4．4．1 主要物种密度变化

4．4．2 主要物种重要值变化

4．4．3 状态-转换模型

4．5 青藏高原高寒草甸区状态-转换模型的建立

5 讨论

5．1 与国内外草地利用单元研究之间的关系

5．2 不同草地利用单元间的差异性

5．3 状态-转换模型的构建方法

5．4 家庭牧场草地利用单元与其他分类系统间的差异

6 结论

6．1 草地利用单元在高分辨率遥感影像上呈现出规律性

6．2 不同草原区草地利用单元差异较大，相同的草地利用单元具有相似性

6．3 各个草原区状态-转换模型不同

致谢

参考文献

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