青藏高原冬季枯草生物量遥感估算

摘要

草地生物量是高寒草甸生态系统功能状态与生产效益的基础指标。然而,青藏高原冬半年非生育期,包括生物量在内的牧草要素观测全面中止,使得冬季成为牧草观测的一个空白期。通过2020年8月—2021年4月在青海海北高寒草地逐月牧草参数与高光谱野外同步观测试验,进行了牧草不同月份、不同衰减状态下生物量、表观状态、光谱特征的观测及其动态变化过程分析。结果表明,高寒冬季牧草生物量总体呈迅速下降和相对稳定两个阶段。8—10月牧草生物量处于迅速衰减下降阶段,牧草生物量由8月的9225 kg/hm^(2)急剧下降至10月的3536 kg/hm^(2),降幅近160%,11月—次年4月则进入总体稳定阶段。利用衰减过程牧草生物量与反射光谱间关系,提出了一种修订的归一化枯草植被指数(R⁃DGVI),该指数在低覆盖与高覆盖植被区均表现出较好的枯草识别能力,具有相比NDVI更强的枯草识别能力与更宽的阈值范围。在此基础上,建立的中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星冬季枯草生物量遥感估算模型R2达到0.5627(P<0.01),进一步,通过给出5个等级枯草生物量遥感估算的R⁃DGVI阈值指标,实现了枯草生物量的卫星遥感的较好估算。研究工作为揭示冬季枯草衰减规律以及构建冬季枯草遥感监测业务提供了关键参数与可行的技术方法。