基于MODIS數(shù)據(jù)對錫林浩特生物量與枯落物年度動態(tài)研究

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、研究背景

草地資源是十分可貴的再生性自然資源,是發(fā)展畜牧業(yè)必不可少的物質(zhì)基礎。我國草地覆蓋率大于百分之四十，它具有調(diào)節(jié)氣候、防風固沙、減少水土流失等一系列功能來維持生態(tài)環(huán)境的平衡。近年來，錫林浩特地區(qū)由于氣候變化和過渡放牧等人類活動因素，草場正呈現(xiàn)出嚴重退化的趨勢遙感科學技術的迅猛發(fā)展，可以利用不同影像數(shù)據(jù)，進行對地植被、水體、礦石的觀測與研究，遙感技術[1]正廣泛地滲透于各行各業(yè)。本文利用MODIS數(shù)據(jù)對錫林浩特境內(nèi)不同區(qū)域一年的草原綠色植被、枯落物植被蓋度的動態(tài)變化研究，具有重要的意義。

二、研究區(qū)概況

錫林浩特市位于內(nèi)蒙古高原的中部，地理坐標為北緯43°02′—44°52′，東經(jīng)115°18′—117°06′。該研究區(qū)擁有南高北低的地勢分布，市中心以北大部分區(qū)域為起伏不大的波浪狀平原，市中心以南區(qū)域大多是丘陵地形地貌，海拔高度總體處于1000m-1300m。錫林郭勒河貫穿研究區(qū)的中部區(qū)域，導致形成了河間盆地，其中時常有沼澤地。該研究區(qū)海拔高，天氣寒冷且干燥，無霜期較短，年降雨量也比較少，溫度差大、風級大、日照時間很長，日照資源條件尤其豐富，空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)占全年95%。靚麗廣闊的錫林郭勒大草原，有典型的草原生態(tài)景觀，蒙古族風情濃厚，獲中國優(yōu)秀旅游城市、“中國馬都”等榮譽稱號，被譽為“草原明珠”。

三、數(shù)據(jù)來源與處理

本文所挑選的是MOD09GA影像數(shù)據(jù)，選取地表反射率為500米的上午數(shù)據(jù)該影像數(shù)據(jù)由EOS-Terra衛(wèi)星提供。在NASA網(wǎng)站(http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html)下載2008年1月1日到12月31日的MODIS每日數(shù)據(jù)，并選擇行列帶為h26v04，它涉及了我國內(nèi)蒙古省錫林浩特市。用MRT軟件提取4個波段并設置分辨率為500米，設置地理坐標為WGS84、投影坐標為Albers。

根據(jù)一元線性回歸方法對不同分段的天數(shù)來進行的綠色植被覆蓋度的相關趨勢性分析，斜率的計算公式如下：

(1)

式中，n為每個階段的總天數(shù)；NDVIi為第i天的NDVI值。

基于每個像元所采取利用的相關系數(shù)的方法對綠色或枯落物植被覆蓋度的情況和時間的關系進行分析討論，相關系數(shù)r的計算公式如下：

(2)

式中，Xi所代表的意思為第i天的綠色植被覆蓋度NDVI值，Yi所代表的第i天，(x為每個階段植被的NDVI均值,n為每個階段的總天數(shù)。本文采用F檢驗對錫林浩特區(qū)域的植被覆蓋度情況進行顯著性分析,F檢驗的公式如下：

(3)

式中，n為總天數(shù)，k為自變量。

四、結(jié)論與討論

天然草地牧草長勢情況比較正常，大概來講，草地生長發(fā)育的季節(jié)，研究區(qū)絕大多數(shù)區(qū)域溫度較高[2]，然而降雨量較低。2008年進入春季氣溫有著較為明顯的波動，絕大部分放牧區(qū)草地發(fā)芽期比最近5年稍早，較2007年稍晚；在5月到7月，草地生長發(fā)育早期溫度不高，普遍偏低，因此草地的長勢較為緩慢。主要是因為2008年從5月開始，研究區(qū)大部分地區(qū)溫度低并且降雨量少，中部以及中西部很大部分區(qū)域的土壤墑情表現(xiàn)為有下滑的趨勢，干旱的現(xiàn)象早早露頭；6月的時候東部等相關區(qū)域降水量稍多，土壤的墑情比較好，西部區(qū)域的降水量較東部區(qū)域稍少，土壤的墑情較差；從7月一開始，研究區(qū)就主要是晴天加上高溫天氣，以及時空分布不均的降雨量，不同區(qū)域便顯現(xiàn)不同程度的干旱情況，西北大部分區(qū)域的草地由于不存在有效的降水，導致草地長勢較為緩慢。所以，這就是東南部草地長勢相對于西北部強，但整體上草地的生長速度緩慢，天氣是主要原因，也可能是由于放牧的原因，導致部分區(qū)域出現(xiàn)異常的生長情況，這得需要更深一步的研究與考察。8月到9月，受到持續(xù)不斷的干旱，研究區(qū)的中部加上西部大部分地區(qū)出現(xiàn)生長持續(xù)受阻的情況，長勢十分緩慢，而東南部地區(qū)草地開始出現(xiàn)枯萎和提前衰敗的情況等，氣溫干旱對于草地生產(chǎn)量的影響十分巨大[3]?？偟膩碚f，9月份降水量比7到8月較高，加上溫度也比較適合綠草生長，大部分的草地黃枯時節(jié)較往年有所推遲，綠色植被覆蓋度在8月到9月階段最高，從九月份開始，綠色植被開始枯萎，符合實際。2008年夏季較為干旱，草地生長發(fā)育受阻，研究區(qū)的草地長勢總體不太理想。一進入10月，溫度下降較快，草地進入整體快速枯黃期，降水量急劇減少，也導致綠草枯黃得較快。在10月到12月階段，一年中枯落物植被覆蓋度是最高值。當?shù)搅?月到4月，因為東南部枯落物覆蓋度較高，加上隨著時間的推移，這些地方溫度較西北部高，于是便出現(xiàn)了東南部地區(qū)的枯落物覆蓋度衰敗速度較快的現(xiàn)象。