归一化物候指数能否反映高寒草地生物量变化

作     者：于惠 杨世君 李晶 蔡海珍 李丽 

作者机构：甘肃省水土保持科学研究所 甘肃省水文站 

出 版 物：《生态学报》 (Acta Ecologica Sinica)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：甘肃省委组织部2022年度陇原青年创新创业人才项目(甘组通字 77号) 国家自然科学基金资助项目(41801191) 

主　　题：高寒草地 归一化物候指数 地上生物量 植被指数 Sentinel-2 

摘      要：准确评价草地地上生物量(Above-ground biomass,AGB)对草地资源的可持续利用和保护具有重要意义。本研究以甘南为典型研究区,利用2019—2021年Sentinel-2地表反射率和野外实测地上生物量数据,借助GEE(Google Earth Engine)平台和数理统计方法评价了9种植被指数对高寒草地AGB的估算精度,构建了高寒草地地上生物量反演模型,在此基础上分析了2019—2021年甘南州草地产量的时空动态变化。结果表明:在所有植被指数中,归一化物候指数(Normalized difference phenology index,NDPI)与草地AGB的R2值最高(0.72),其次为归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)(R2=0.68),拟合效果最差的为增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)(R2=0.37)和差值植被指数(different vegetation index,DVI)(R2=0.40),NDPI对高寒草地AGB更为敏感;在NDPI构建的4类估算模型中,乘幂模型的预测精度最高,基于NDPI的回归模型明显提高了高寒草地AGB预测精度;2019—2021年甘南高寒草地地上生物量空间分布差异明显,表现为西南部较高,东部和北部较低;对不同草地类型而言,山地草甸AGB多年平均值略高于高寒草甸和沼泽;过去3年间,高寒草甸和山地草甸地上生物量呈先增加后减小的趋势,沼泽草地则呈持续降低的趋势。基于本研究的结果,NDPI能够反映大范围的高寒草地生物量的时空变化特征。