圍欄封育下伊犁絹蒿荒漠草地特征植物高光譜特征變化分析

夏小偉，靳瑰麗，安沙舟，范燕敏，梁 娜

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

圍欄封育下伊犁絹蒿荒漠草地特征植物高光譜特征變化分析

夏小偉，靳瑰麗，安沙舟，范燕敏，梁 娜

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

為研究圍欄封育對(duì)伊犁絹蒿(Seriphidiumtransiliense)荒漠草地的改善情況，利用便攜式光譜儀對(duì)不同封育年限的圍欄內(nèi)外實(shí)測(cè)的半灌木伊犁絹蒿、一年生草本叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)和短命植物澀芥(Malcolmiamaritima)的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，伊犁絹蒿、叉毛蓬和澀芥三者在可見光波段具有明顯的差異性，與植物生態(tài)生理特征有關(guān)，可利用350～680 nm內(nèi)三者光譜反射率的差異進(jìn)行區(qū)分；伊犁絹蒿的紅邊斜率在不同封育年限下均表現(xiàn)為圍欄內(nèi)大于圍欄外，而叉毛蓬的紅邊斜率表現(xiàn)為圍欄內(nèi)小于圍欄外，澀芥在平臺(tái)處光譜和紅邊特征上與其生理生態(tài)特征無明顯相關(guān)性。

圍欄封育；伊犁絹蒿；高光譜；荒漠草地；特征植物

伊犁絹蒿(Seriphidiumtransiliense)荒漠草地屬于中亞氣候型荒漠，僅分布于新疆，且主要位于北疆的低山與平原區(qū)，是當(dāng)?shù)刂饕拇呵锓拍翀?chǎng)，由于過度放牧導(dǎo)致草地出現(xiàn)不同程度的退化[1-2]?；哪莸刂参锷硹l件嚴(yán)峻，干燥少雨，蒸發(fā)量大，加大了荒漠草地恢復(fù)的難度；而圍欄封育成為該類退化草地恢復(fù)的重要手段，具有投入少、易于實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。但圍封后，如何對(duì)其恢復(fù)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)封育草地的管理具有重要的意義。高光譜遙感為解決這一問題提供了有效途徑，其波段多而窄且連續(xù)，光譜分辨率可達(dá)納米級(jí)，可探測(cè)地物吸收、發(fā)射診斷性光譜特征，目前已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、國防、農(nóng)林業(yè)等。針對(duì)伊犁絹蒿荒漠草地特征植物的生理生態(tài)、群落特征及生態(tài)位的變化已有大量研究[3-6]，也有從高光譜角度針對(duì)不同退化梯度下伊犁絹蒿荒漠草地光譜變化、圍欄封育下草地光譜特征和典型荒漠草地植物特征等方面做了一些研究[7-10]。本研究從伊犁絹蒿荒漠草地3個(gè)重要層片中各選出一種特征植物，分別為半灌木伊犁絹蒿、一年生長(zhǎng)營養(yǎng)期草本叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)和短命植物澀芥(Malcolmiamaritima)，對(duì)不同封育年限圍欄內(nèi)外植物的光譜特征進(jìn)行研究，明確其在不同圍欄年限下的變化趨勢(shì)，以期為伊犁絹蒿荒漠草地圍欄封育監(jiān)測(cè)與管理提供理論與技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆烏魯木齊市米東區(qū)蘆草溝鄉(xiāng)，43°53′30″-43°53′30″ N，87°45′53″-87°45′55″ E，海拔930 m，屬于大陸性中溫帶干旱氣候區(qū)，光照充足，蒸發(fā)量大，晝夜溫差大，年平均降水為212 mm，年均溫為7.3 ℃，無霜期165 d，全年多西北風(fēng)。該研究區(qū)伊犁絹蒿荒漠以伊犁絹蒿半灌木為建群種，伴生叉毛蓬、角果藜(Ceratocarpusarenarius)等一年生長(zhǎng)營養(yǎng)期植物，春季澀薺、彎果胡盧巴(Trigonellaarcuata)和葶藶(Drabanemorosa)等短生植物發(fā)育顯著。研究區(qū)內(nèi)圍欄內(nèi)外特征植物重要值[7]見表1。

重要值=(種群密度+蓋度+生物量)/3。

采用美國SVC HR-768便攜式光譜儀(350～2 500 nm)于2014年5月5日分別測(cè)定封育2年、7年、10年3個(gè)不同封育年限圍欄內(nèi)外不同層片植物光譜反射率。光譜采集盡量選擇在晴朗干燥微風(fēng)無云的天氣，為減少太陽高度角對(duì)反射率的影響，測(cè)定時(shí)間為北京時(shí)間12：00-14：00。在測(cè)量光譜反射率時(shí)，探頭與地面始終保持垂直，距植物冠層頂60 cm，每次開機(jī)進(jìn)行一次暗電流校正，在測(cè)量植物光譜反射率時(shí)，每隔10～20 min進(jìn)行1次白板校正，每種植物挑選3株(對(duì)于植株較小的植物選取由單一植物構(gòu)成的區(qū)域作為單種植物光譜)，每株測(cè)5條光譜反射率曲線。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

1.3.1 一階微分處理 不同階數(shù)微分值可以快速確定光譜的拐點(diǎn)及最大、最小反射率的位置，常用于減少土壤背景值影響，特別對(duì)于荒漠草地，植被稀疏，受土壤背景影響大，因而在荒漠植被光譜研究中較有效。本研究采用光譜的差分來近似一階微分[11]，公式如下：

R′(λi)=[R(λi+1)-R(λi-1)]/2Δλ

式中，λi為inm波段的波長(zhǎng)，R(λi+1)為波長(zhǎng)λi+1處的植物光譜反射率，Δλ是波長(zhǎng)λi+1到波長(zhǎng)λi的間隔，R′(λi)為反射率在λi的一階微分。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析 先對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，剔除異樣數(shù)據(jù)，再將每個(gè)樣方及單種每株的光譜數(shù)據(jù)歸類求平均，在Excel中實(shí)現(xiàn)光譜反射率求均值及一階微分，利用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析，Excel 2003制圖。

表1 蘆草溝鄉(xiāng)圍欄封育下圍欄內(nèi)外的特征植物重要值

好的作文盡量使用短句表達(dá)而少用或者不用長(zhǎng)句。由于長(zhǎng)句大多有較長(zhǎng)的并列成分、修飾限制成分等，使人讀來覺得繁瑣、冗雜。而短句則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，詞語較少，使意思表達(dá)更清楚。例如長(zhǎng)句：“現(xiàn)在許多國家都已經(jīng)能夠生產(chǎn)可以獨(dú)立操作機(jī)床、可以在病房里細(xì)心照料病人、可以在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人。”有三個(gè)并列修飾“機(jī)器人”的定語，句子復(fù)雜，讀來有累贅之感?？梢宰兂蛇@樣的短句：“現(xiàn)在許多國家都能夠生產(chǎn)這樣的機(jī)器人：它們可以獨(dú)立操作機(jī)床，可以在病房細(xì)心照料病人，可以在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)?！边@樣一改，變得清楚，簡(jiǎn)單。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物光譜特征對(duì)比

相關(guān)研究表明，葉綠素與波段550 nm附近以及700 nm附近的光譜反射率有很好的相關(guān)性[12-13]。植被葉片在550 nm附近有一個(gè)反射峰，該峰的形成是由于葉子內(nèi)部葉綠素a、b以450 nm與640-680 nm為中心有兩個(gè)強(qiáng)烈的吸收帶，以及胡蘿卜素、葉黃素430-480 nm范圍內(nèi)有強(qiáng)烈的吸收帶所致[14]。不同植物葉片結(jié)構(gòu)、葉綠素含量及植物的葉面積與冠層結(jié)構(gòu)不同，所以不同植物應(yīng)該具有不同的反射率。半灌木伊犁絹蒿具有較明顯的綠峰，叉毛蓬與澀芥綠峰不太明顯，在可見光波段由于受土壤背景影響更接近線性(圖1)。在可見光波段(350-680 nm)，各特征植物平均光譜反射率大小依次為叉毛蓬>澀芥>伊犁絹蒿。其中，叉毛蓬和澀芥在可見光波段相對(duì)反射率大于伊犁絹蒿，主要是由于植物冠層差異所引起，澀芥和叉毛蓬葉片大且層片均勻，伊犁絹蒿葉片細(xì)小、冠層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在350-385 nm范圍內(nèi)叉毛蓬、澀芥的反射率具有下降趨勢(shì)而伊犁絹蒿呈上升趨勢(shì)，其中澀芥一階微分值在350 nm達(dá)到-0.12，叉毛蓬為-0.06(圖1)。叉毛蓬的紅邊位置為720.4 nm，而澀芥的紅邊位置為717.7 nm，且叉毛蓬的紅邊幅值大于澀芥的紅邊幅值。

圖1 3種特征植物的光譜曲線和一階微分光譜曲線Fig.1 Spectrum and first differential spectrum of three characteristic plants

2.2 圍欄封育下伊犁絹蒿高光譜特征分析

不同封育年限下，植物生境條件隨封育年限延長(zhǎng)逐漸改善，必定會(huì)影響植物生長(zhǎng)狀況。光譜反射率在可見光波段主要受葉綠素含量及蓋度影響，葉綠素含量少時(shí)，對(duì)可見光吸收減弱，伊犁絹蒿在可見光波段光譜反射率總體表現(xiàn)為圍欄外大于圍欄內(nèi)，在綠峰處圍欄內(nèi)光譜綠峰更加明顯(圖2)，這表明在圍欄封育下植被生境條件逐漸改善，生長(zhǎng)繁茂、構(gòu)件增加，植株的葉綠素含量有所增加。圍欄內(nèi)外伊犁絹蒿均具有較為明顯的綠峰與紅谷，表明伊犁絹蒿在封育過程中始終能進(jìn)行有效的光合作用，表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。楊紅飛等[8]認(rèn)為，在760 nm后光譜反射率形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的反射平臺(tái)，且該反射平臺(tái)主要由生物量與葉面積指數(shù)等決定。本研究中，在平臺(tái)處不同年限的圍欄內(nèi)反射率均大于圍欄外，這與圍欄內(nèi)伊犁絹蒿重要值大于圍欄外重要值相一致。

紅邊參數(shù)被廣泛應(yīng)用于綠色植物生物量、葉面積指數(shù)、光合作用能力和葉綠素含量的計(jì)算。伊犁絹蒿紅邊位置在710-730 nm波段間，紅邊位置基本相同，表現(xiàn)為圍欄7年內(nèi)外相對(duì)于圍欄2年、10年具有“紅移”現(xiàn)象；紅邊反射率在3個(gè)圍欄間差異不大，圍欄2年的圍欄外大于圍欄內(nèi)，圍欄7年、10年均與之相反；紅邊斜率在圍欄內(nèi)均大于圍欄外，圍欄內(nèi)外紅邊斜率間差異顯著(P<0.05)，不同年限間差異大小依次為封育7年>封育10年>封育2年(圖2、表2)。

圖2 不同封育年限圍欄內(nèi)外伊犁絹蒿光譜和一階微分光譜Fig.2 Spectrum and first differential spectrum of S. transiliens of inside and outside fence after different fencing times 表2 不同封育年限圍欄內(nèi)外伊犁絹蒿紅邊參數(shù) Table 2 Red edge parameter of S. transiliense of inside and outside fence after different fencing times

紅邊參數(shù)Rededgeparameter圍欄外Outsideoffence2年2years7年7years10年10years圍欄內(nèi)Insideoffence2年2years7年7years10年10years紅邊位置Rededgeposition/nm716．40720．40716．40716．40720．40716．40紅邊反射率Rededgereflectance/%16．4915．2514．9715．3217．4415．85紅邊斜率Rededgeslope0．37±0．03b0．47±0．04a

注：不同小寫字母表示圍欄內(nèi)外紅邊斜率差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lower case letters indicate siginficant difference at 0.05 level.

2.3 圍欄封育下叉毛蓬高光譜特征分析

圍欄封育過程中，植被生境條件改善，種間競(jìng)爭(zhēng)加劇，植被群落發(fā)生改變，一年生植物重要值降低，代之以半灌木重要值增加，這勢(shì)必對(duì)一年生植被生長(zhǎng)狀況產(chǎn)生影響。封育2年的圍欄內(nèi)外和封育7年、10年的圍欄內(nèi)叉毛蓬光譜在可見光波段(380-680 nm)較封育7年與10年的圍欄外有明顯差異，前者在可見光波段綠峰不太明顯(圖3)。

叉毛蓬在不同圍欄封育年限下，紅邊位置表現(xiàn)為圍欄7年內(nèi)、外>圍欄10年外>圍欄10年內(nèi)=圍欄2年內(nèi)、外，圍欄外紅邊斜率大于圍欄內(nèi)，圍欄內(nèi)外紅邊斜率間極顯著差異(P<0.01)，不同年限間差異大小依次為封育7年>封育2年>封育10年，并且在紅邊反射率上均表現(xiàn)為圍欄內(nèi)大于圍欄外與紅邊斜率趨勢(shì)相反(圖3、表3)。

2.4 圍欄封育下澀芥高光譜特征分析

短命生植物作為荒漠中特殊的層片，利用早春積雪融化的水分快速地完成其生活史，主要受水分控制其生長(zhǎng)狀況。短命生植物澀芥在可見光波段內(nèi)3個(gè)封育年限下，均表現(xiàn)為圍欄內(nèi)相對(duì)反射率小于圍欄外，且圍欄內(nèi)相對(duì)圍欄外有明顯的綠峰，主要由于圍欄內(nèi)植物生長(zhǎng)優(yōu)于圍欄外(圖4)。在680 nm之后的平臺(tái)處表現(xiàn)為10年圍欄內(nèi)<7年圍欄外<10年圍欄外<7年圍欄內(nèi)<2年圍欄內(nèi)外。圍欄內(nèi)外澀芥的紅邊反射率與紅邊斜率間并沒有明顯規(guī)律，紅邊位置表現(xiàn)為封育7年>封育10年>封育2年(圖4、表4)。

3 討論

不同的植被類型其葉片葉綠素含量、含水量、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)以及葉片外結(jié)構(gòu)等不同，導(dǎo)致光譜相對(duì)反射率間的差異，植被光譜相對(duì)反射率在可見光波段主要受葉綠素與蓋度的影響。5月初，正好為荒漠植被的返青期，植被生長(zhǎng)繁茂，本研究中3種植物在可見光波段具有明顯差異，主要是由于植物冠層及分布密度差異所引起，澀芥和叉毛蓬葉片大且層片均勻，伊犁絹蒿葉片細(xì)小、冠層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且伊犁絹蒿構(gòu)件分布較疏松而叉毛蓬生長(zhǎng)密度特別大，導(dǎo)致本研究中3種荒漠植物冠層光譜反射率在可見光波段表現(xiàn)為叉毛蓬>澀芥>伊犁絹蒿。

圖3 不同封育年限圍欄內(nèi)外叉毛蓬高光譜特征和一階微分光譜Fig.3 Spectrum and first differential spectrum of P. sibirica of inside and outside fence after different fencing times 表3 不同封育年限圍欄內(nèi)外叉毛蓬紅邊參數(shù) Table 3 Red edge parameter of P. sibirica of inside and outside fence after different fencing times

紅邊參數(shù)Rededgeparameter圍欄外Outsideoffence2年2years7年7years10年10years圍欄內(nèi)Insideoffence2年2years7年7years10年10years紅邊位置Rededgeposition/nm716．40723．00720．40716．40720．40716．40紅邊反射率Rededgereflectance/%17．2817．4715．0117．9518．6315．54紅邊斜率Rededgeslope0．42±0．014A0．35±0．05B

注：不同大寫字母表示圍欄內(nèi)外紅邊斜率差異極顯著(P<0.01)。

Note: Different capital letters indicate siginficant difference at 0.01 level.

圖4 不同封育年限圍欄內(nèi)外澀芥高光譜特征和一階微分光譜Fig.4 Spectrum and first differential spectrum of M. maritima of inside fence after different fencing times 表4 不同封育年限圍欄內(nèi)外澀芥紅邊參數(shù) Table 4 Red edge parameter of M. maritima of inside and outside and outside fence after different fencing times

紅邊參數(shù)Rededgeparameter圍欄外Outsideoffence2年2years7年7years10年10years圍欄內(nèi)Insideoffence2年2years7年7years10年10years紅邊位置Rededgeposition/nm711．10716．40715．10711．10720．40715．10紅邊反射率Rededgereflectance/%19．0117．2416．1914．8619．8712．59紅邊斜率Rededgeslope0．31±0．050．38±0．07

植物光譜的相對(duì)反射率在一定程度上可以反映植物的生物量、蓋度以及冠層結(jié)構(gòu)等，但受光照、太陽高度角等的變化，具有限制性。王戀戀等[9]在天山北坡研究發(fā)現(xiàn)，不同草地類型光譜反射率有顯著差異，封育前后草地光譜曲線在綠峰及水分吸收谷方面有差異，本研究從同一草地類型單種植物角度，得出單種植物的光譜特征在圍欄封育前后存在差異。不同層片的植物由于株體大小、生活習(xí)性及生態(tài)位的不同，其對(duì)圍欄封育具有不同的響應(yīng)，其中在可見光波段內(nèi)伊犁絹蒿、澀芥光譜反射率表現(xiàn)為圍欄內(nèi)小于圍欄外，而叉毛蓬則相反，同時(shí)在1 400 nm和1 900 nm左右的水分吸收谷處伊犁絹蒿與叉毛蓬在圍欄內(nèi)外并無明顯差異，而澀芥在圍欄內(nèi)較圍欄外具有明顯的波谷。表明不同植物對(duì)于圍欄封育有各自的敏感波段，且光譜反射率對(duì)于不同植物的水分、葉綠素、蓋度等敏感程度不同，其中紅邊的光譜反射率與植被的恢復(fù)狀況相關(guān)，但對(duì)于不同植被其敏感程度不同，其中以叉毛蓬的規(guī)律性最好。相對(duì)于光譜反射率，紅邊特征可以更好地反映出圍欄封育下植物的變化，表明紅邊斜率可用于指示圍欄封育植物恢復(fù)狀況的反演，但并沒有得出定量的關(guān)系，需更進(jìn)一步研究紅邊特征與恢復(fù)狀況間的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，隨封育年限的增加，圍欄內(nèi)外光譜反射率間差異呈先增加后減小的趨勢(shì)，其中伊犁絹蒿紅邊斜率在圍欄內(nèi)外差異大小表現(xiàn)為封育7年>封育10年>封育2年，叉毛蓬紅邊斜率在圍欄內(nèi)外差異大小表現(xiàn)為封育7年>封育2年>封育10年，這主要因?yàn)榉庥?年與10年的圍欄外叉毛蓬重要值大，種間競(jìng)爭(zhēng)影響較小，叉毛蓬能獲得更好的生存條件，植被生長(zhǎng)旺盛。結(jié)合不同年限間對(duì)比，說明圍欄封育過程中植被群落組成發(fā)生改變，群落中叉毛蓬重要值減小，伊犁絹蒿重要值增大。這表明隨著圍封年限的增加，草地恢復(fù)到一定的階段便達(dá)到生物量高且穩(wěn)定的群落，之后由于枯落物的積累，降低了草地的生物量。但還無法確定圍欄最佳封育年限，對(duì)此需要進(jìn)一步跟蹤研究，同時(shí)需要結(jié)合土壤方面的研究來進(jìn)行確定。

已有大量研究[15-17]表明，高光譜遙感可用于對(duì)植物的生理生化指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與反演。應(yīng)進(jìn)一步研究圍欄內(nèi)外葉綠素含量、光合效率以及光合產(chǎn)物并試圖尋找敏感波段、建立相關(guān)模型，以便定量化監(jiān)測(cè)圍欄封育效果。

4 結(jié)論

1)在可見光波段(350-680 nm)，光譜相對(duì)反射率大小表現(xiàn)為叉毛蓬>澀芥>伊犁絹蒿，結(jié)合3種植物在350-385 nm的光譜反射率變化趨勢(shì)及叉毛蓬與澀芥的紅邊特征可對(duì)3種特征植物進(jìn)行識(shí)別。

2)伊犁絹蒿的紅邊幅值在圍欄內(nèi)大于圍欄外，叉毛蓬紅邊斜率在圍欄內(nèi)小于圍欄外，兩種植物表現(xiàn)截然相反，但兩種植物紅邊斜率在圍欄內(nèi)外的差異均表現(xiàn)為先增后降，表明圍欄內(nèi)外紅邊斜率差異程度與草地恢復(fù)狀況相關(guān)，圍欄7年左右為圍欄封育最佳年限，澀芥的紅邊斜率在圍欄內(nèi)外并無差異。在圍欄封育過程中群落中各種植物重要值發(fā)生改變，同時(shí)各植物的紅邊特征發(fā)生相應(yīng)變化，表明高光譜可用于群落動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Spectral characteristics of typical plants inSeriphidiumtransiliensedesert grassland under enclosure

XIA Xiao-wei, JIN Gui-li, AN Sha-zhou, FAN Yan-min, LIANG Na

(Department of Grassland Science, Xinjiang Agriculture University; Xinjiang Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology, Urumqi 830052, China)

In order to understand the improvements of enclosure onSeriphidiumtransiliensedesert grassland, the spectrum of 3 half-shrubby species including perennialS.transiliense, annualPetrosimoniasibiricaand ephemeralMalcolmiamaritimefrom inside and outside fence after different fencing times were measured by portable spectrometer. The results showed that there were significant difference between these 3 plants in visible spectrum which correlated with the plant ecophysiological characteristics. These 3 plants can be distinguished based on the difference of spectral reflectance between 350 and 680 nm. The red edge slope ofS.transilienseinside fence was always greater than that of outside fence no matter how long the enclosure whereas the red edge slope ofP.sibiricawas contrary. There was no significant correlations between the spectrum at platform or red edge ofM.maritime’s and its eco-physiological characteristics

enclosure;Seriphidiumtransiliense; hyperspectral; desert grassland; typical plants

AN Sha-zhou E-mail:xjasz@126.com.

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0444

2014-10-08 接受日期：2014-12-11

國家自然基金項(xiàng)目(31360571)

夏小偉(1990-)，男，安徽合肥人，在讀碩士生，研究方向?yàn)椴莸刭Y源與生態(tài)。E-mail：646452300@qq.com

安沙舟(1956-)，男，陜西富平人，教授，博導(dǎo)，博士，研究方向?yàn)椴莸刭Y源與生態(tài)。E-mail：xjasz@126.com

S812;Q948.112+1

A

1001-0629(2015)06-0870-07

夏小偉，靳瑰麗，安沙舟，范燕敏，梁娜.圍欄封育下伊犁絹蒿荒漠草地特征植物高光譜特征變化分析[J].草業(yè)科學(xué),2015,32(6):870-876.

XIA Xiao-wei,JIN Gui-li,AN Sha-zhou,FAN Yan-min,LIANG Na.Spectral characteristics of typical plants inSeriphidiumtransiliensedesert grassland under enclosure[J].Pratacultural Science，2015,32(6)：870-876.