專利名稱：一種基于可視化植被指標(biāo)評價高寒草地退化程度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種基于可視化植被指標(biāo)評價高寒草地退化程度的方法，是一種新的高寒草地退化程度評價方法。該發(fā)明屬于高寒草地退化程度診斷及評價技術(shù)領(lǐng)域，是草地保育及退化草地治理中重要的基礎(chǔ)性工作?；谝巴庹{(diào)查數(shù)據(jù)對高寒草地退化狀況進(jìn)行合理評價，才能相應(yīng)制定科學(xué)的保育及恢復(fù)規(guī)劃，采取有效的措施?？梢哉f高寒草地退化狀況診斷的合理性會直接影響決策，以至于影響高寒地區(qū)畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)的生態(tài)安全。
背景技術(shù)：
青藏高原是世界的“第三極”，是中國乃至世界重要的生態(tài)屏障。它是長江、黃河、 瀾滄江的發(fā)源地，被稱為“中華水塔”。該區(qū)域85%以上都覆蓋有高寒草地，是中國主要的天然牧場之一，并提供水土保持、土壤養(yǎng)分維持、基因保育等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。然而，近些年來由于氣候變化以及人為干擾等影響，高寒草地退化日益嚴(yán)重。草地退化面積每年以 1. 2-7. 44%增長。在這種情況下，退化高寒草地的恢復(fù)尤為迫切和重要，而恢復(fù)政策的合理制定則需要以對草地退化程度的可靠診斷為基礎(chǔ)。草地健康狀況的診斷與評價是退化草地生態(tài)恢復(fù)的前提和基礎(chǔ)。目前已有學(xué)者對中國草地退化水平進(jìn)行分類及界定。在這些研究中，草地退化等級主要是由一些可調(diào)查的植被指標(biāo)，如物種多樣性，植物的高度，植被覆蓋度、草地凈初級生產(chǎn)力和草地質(zhì)量等進(jìn)行劃分；或根據(jù)遙感圖像提取出的NDVI單項指標(biāo)來進(jìn)行劃分。但目前常用的高寒草地退化程度評價方法主要是對退化程度進(jìn)行定性描述。這些方法對高寒草地健康程度評價起到了積極的作用，但也存在一些不足，它們不能定量描述高寒草地健康程度。到目前為止，還未曾有根據(jù)草地退化的可見指標(biāo)對草地退化程度進(jìn)行量化的評價方法。原有的評價體系常會出現(xiàn)根據(jù)各單項指標(biāo)進(jìn)行退化程度診斷，評價結(jié)果不同的現(xiàn)象。且原有的評價體系也未明確體系中各指標(biāo)的權(quán)重，從而導(dǎo)致對于草地退化程度評價的不確定性。因此，在認(rèn)識到高寒草地生態(tài)系統(tǒng)退化程度評價指標(biāo)體系在科學(xué)性、合理性方面所具有的局限性的基礎(chǔ)上，鑒于草地生態(tài)系統(tǒng)退化所呈現(xiàn)的客觀特征，建立了基于可視的草地植被指標(biāo)評價方法，構(gòu)建高寒草地退化指數(shù)(⑶I)來評價高寒草地退化程度?？梢暬牟莸刂脖恢笜?biāo)即指可以通過野外調(diào)查直接獲得的草地群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高寒草地退化程度評價的新方法，即利用可視化植被指標(biāo)構(gòu)建草地退化指數(shù)，并對高寒草地退化狀況進(jìn)行綜合分析評價。評價方法簡單實(shí)用，易于在我國高寒草地退化程度評價工作中推廣，可直接根據(jù)可視化的植被指標(biāo)評價出草地退化等級，并可以量化草地退化程度，更易于對比草地退化狀況。高寒草地退化程度評價體系建立的首要環(huán)節(jié)即指標(biāo)體系的建立。為了保證指標(biāo)選擇的科學(xué)性及合理性，指標(biāo)的選擇應(yīng)遵循如下原則數(shù)據(jù)的可獲得性和代表性；指標(biāo)對變化響應(yīng)的敏感性；指標(biāo)的獨(dú)立性及可比性。草地退化直接導(dǎo)致草地群落組成及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，植被結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的直接反映。對大量高寒草地進(jìn)行植被調(diào)查，并對退化草地植被數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出四個最能體現(xiàn)草地退化狀況的植被指標(biāo)，包括蓋度、產(chǎn)草量比例、可食牧草比例、可食牧草高度作為綜合評價草地退化程度的指標(biāo)。這四個指標(biāo)均可以在野外調(diào)查中直接獲得，且均可以被準(zhǔn)確量化。各指標(biāo)的權(quán)重根據(jù)不同退化等級該指標(biāo)下降的比例來確定。草地退化是植被發(fā)生逆向演替的結(jié)果。根據(jù)演替理論(無論是單元頂級理論還是多元頂級理論)，對于高寒草地退化程度的評價需要以未退化草地為參照系統(tǒng)，運(yùn)用草地植被狀況的實(shí)測數(shù)據(jù)與未退化草地系統(tǒng)進(jìn)行對照，從而分析草地退化程度。草地退化指數(shù)(DGI)構(gòu)建如下GDI = (100-C) X28% +(100-P) X39% + (70-E) X26% + (25-H) X7%其中E = E1ZP1XlOOC為蓋度(％)，P為產(chǎn)草量比例(％)，E為可食牧草比例(％)，H為可食牧草高度(％ )，E1為實(shí)測可食牧草量，P1為實(shí)測產(chǎn)草量?？紤]到產(chǎn)草量的季節(jié)波動，應(yīng)根據(jù)不同的測定月份對產(chǎn)草量比例做如下計算P = (P1X γ tl) /(P0X γ J X 100其中P1為實(shí)測產(chǎn)草量，P0為所選參照系統(tǒng)(未退化草地)的產(chǎn)草量。Y tl為實(shí)測期產(chǎn)草量比例系數(shù)，Yttl為所選參照系統(tǒng)t月時產(chǎn)草量比例系數(shù)，當(dāng)t為5月份是，γ =4； 當(dāng)t為6月份時，γ = 2 ；當(dāng)t處于8-10月時，γ = 1。實(shí)際應(yīng)用中只需實(shí)際測定高寒草地植物群落的蓋度、生物量、可食牧草量與可食牧草高度，并測定選定參照系統(tǒng)(未退化草地)產(chǎn)草量，即可根據(jù)上述公式進(jìn)行計算，得出草地退化指數(shù)，以評價其退化程度。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。該評價方法不僅能將所調(diào)查的樣地劃分為五類，即未退化、輕度退化、中度退化、重度退化和極度退化，還可以根據(jù)GDI 指數(shù)更加準(zhǔn)確的對比出不同樣地間的退化程度的差異。本指數(shù)的特征在于量化了高寒草地退化程度，運(yùn)用在野外調(diào)查中可以直接獲得的四個可視化指標(biāo)，計算出草地退化指數(shù)(⑶I)。與之前的評價指標(biāo)相比，⑶I指數(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)該方法采用可通過野外調(diào)查直接獲得的四個可視化指標(biāo)，即蓋度、產(chǎn)草量比例、可食牧草比例、可食牧草高度，對草地退化程度進(jìn)行評價，這四個指標(biāo)易于獲取使得該指數(shù)更易于在實(shí)際應(yīng)用中被接受，能有效促進(jìn)其在實(shí)踐中發(fā)揮其功能；(2)該指數(shù)第一次考慮到草地群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)動態(tài)，根據(jù)植被群落調(diào)查所處時期不同進(jìn)行換算，從而對草地退化程度進(jìn)行統(tǒng)一的評價；(3)該方法第一次量化的草地退化程度，可以更準(zhǔn)確的診斷草地的健康狀況。表1根據(jù)⑶I指數(shù)對草地退化程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種基于可視化植被指標(biāo)評價高寒草地退化程度的方法，其特征在于基于一組可通過野外調(diào)查獲得的可視草地植被信息，包括高度、產(chǎn)草量、可食牧草量、可食牧草平均高度，構(gòu)建草地退化指數(shù)，根據(jù)計算出的指數(shù)大小評價高寒草地退化程度。所述的草地退化指數(shù)⑶I由整數(shù)位和小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字組成，其結(jié)構(gòu)為GDI = (IOO-C) X28% + (100-P) X39% +(70-E) X26% +(25-H) X7%0其中C為蓋度，P為產(chǎn)草量比例，E為可食牧草比例，H為可食牧草高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高寒草地退化程度綜合指數(shù)評價方法，其特征在于，對于高寒草地，其⑶I指數(shù)小于13. 9時，草地為未退化草地；當(dāng)⑶I指數(shù)介于13. 9-33. 5之間時為輕度退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)介于33. 5-52. 4之間時為中度退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)介于 52. 4-68. 4之間時為重度退化草地；當(dāng)⑶I指數(shù)大于68. 4時為極度退化草地。
全文摘要
本發(fā)明基于可視化植被指標(biāo)，運(yùn)用草地退化指數(shù)評價其高寒草地退化程度。所述的草地退化指數(shù)(GDI)由整數(shù)位和小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字組成，其結(jié)構(gòu)為GDI＝(100-C)×28％+(100-P)×39％+(70-E)×26％+(25-H)×7％。其中C為蓋度，P為產(chǎn)草量比例，E為可食牧草比例，H為可食牧草高度。實(shí)際應(yīng)用中只需測定植物群落的蓋度、生物量、可食牧草量和可食牧草高度，即可計算其GDI指數(shù)。根據(jù)GDI指數(shù)判定其退化程度，當(dāng)GDI指數(shù)小于13.9時，草地為未退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)介于13.9-33.5之間時為輕度退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)介于33.5-52.4之間時為中度退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)介于52.4-68.4之間時為重度退化草地；當(dāng)GDI指數(shù)大于68.4時為極度退化草地。本發(fā)明可以完整表達(dá)草地退化狀況信息，對高寒草地退化程度進(jìn)行定性、定量評價。
文檔編號A01G7/00GK102323974SQ20111015108
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者朱磊, 李媛媛, 李小艷, 溫璐, 董世魁 申請人:北京師范大學(xué)