基于MODIS数据对锡林浩特生物量与枯落物年度动态研究

(成都理工大学 四川 成都 610059)

一、研究背景

草地资源是十分可贵的再生性自然资源,是发展畜牧业必不可少的物质基础。我国草地覆盖率大于百分之四十，它具有调节气候、防风固沙、减少水土流失等一系列功能来维持生态环境的平衡。近年来，锡林浩特地区由于气候变化和过渡放牧等人类活动因素，草场正呈现出严重退化的趋势遥感科学技术的迅猛发展，可以利用不同影像数据，进行对地植被、水体、矿石的观测与研究，遥感技术[1]正广泛地渗透于各行各业。本文利用MODIS数据对锡林浩特境内不同区域一年的草原绿色植被、枯落物植被盖度的动态变化研究，具有重要的意义。

二、研究区概况

锡林浩特市位于内蒙古高原的中部，地理坐标为北纬43°02′—44°52′，东经115°18′—117°06′。该研究区拥有南高北低的地势分布，市中心以北大部分区域为起伏不大的波浪状平原，市中心以南区域大多是丘陵地形地貌，海拔高度总体处于1000m-1300m。锡林郭勒河贯穿研究区的中部区域，导致形成了河间盆地，其中时常有沼泽地。该研究区海拔高，天气寒冷且干燥，无霜期较短，年降雨量也比较少，温度差大、风级大、日照时间很长，日照资源条件尤其丰富，空气质量优良天数占全年95%。靓丽广阔的锡林郭勒大草原，有典型的草原生态景观，蒙古族风情浓厚，获中国优秀旅游城市、“中国马都”等荣誉称号，被誉为“草原明珠”。

三、数据来源与处理

本文所挑选的是MOD09GA影像数据，选取地表反射率为500米的上午数据该影像数据由EOS-Terra卫星提供。在NASA网站(http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html)下载2008年1月1日到12月31日的MODIS每日数据，并选择行列带为h26v04，它涉及了我国内蒙古省锡林浩特市。用MRT软件提取4个波段并设置分辨率为500米，设置地理坐标为WGS84、投影坐标为Albers。

根据一元线性回归方法对不同分段的天数来进行的绿色植被覆盖度的相关趋势性分析，斜率的计算公式如下：

(1)

式中，n为每个阶段的总天数；NDVIi为第i天的NDVI值。

基于每个像元所采取利用的相关系数的方法对绿色或枯落物植被覆盖度的情况和时间的关系进行分析讨论，相关系数r的计算公式如下：

(2)

式中，Xi所代表的意思为第i天的绿色植被覆盖度NDVI值，Yi所代表的第i天，(x为每个阶段植被的NDVI均值,n为每个阶段的总天数。本文采用F检验对锡林浩特区域的植被覆盖度情况进行显著性分析,F检验的公式如下：

(3)

式中，n为总天数，k为自变量。

四、结论与讨论

天然草地牧草长势情况比较正常，大概来讲，草地生长发育的季节，研究区绝大多数区域温度较高[2]，然而降雨量较低。2008年进入春季气温有着较为明显的波动，绝大部分放牧区草地发芽期比最近5年稍早，较2007年稍晚；在5月到7月，草地生长发育早期温度不高，普遍偏低，因此草地的长势较为缓慢。主要是因为2008年从5月开始，研究区大部分地区温度低并且降雨量少，中部以及中西部很大部分区域的土壤墒情表现为有下滑的趋势，干旱的现象早早露头；6月的时候东部等相关区域降水量稍多，土壤的墒情比较好，西部区域的降水量较东部区域稍少，土壤的墒情较差；从7月一开始，研究区就主要是晴天加上高温天气，以及时空分布不均的降雨量，不同区域便显现不同程度的干旱情况，西北大部分区域的草地由于不存在有效的降水，导致草地长势较为缓慢。所以，这就是东南部草地长势相对于西北部强，但整体上草地的生长速度缓慢，天气是主要原因，也可能是由于放牧的原因，导致部分区域出现异常的生长情况，这得需要更深一步的研究与考察。8月到9月，受到持续不断的干旱，研究区的中部加上西部大部分地区出现生长持续受阻的情况，长势十分缓慢，而东南部地区草地开始出现枯萎和提前衰败的情况等，气温干旱对于草地生产量的影响十分巨大[3]。总的来说，9月份降水量比7到8月较高，加上温度也比较适合绿草生长，大部分的草地黄枯时节较往年有所推迟，绿色植被覆盖度在8月到9月阶段最高，从九月份开始，绿色植被开始枯萎，符合实际。2008年夏季较为干旱，草地生长发育受阻，研究区的草地长势总体不太理想。一进入10月，温度下降较快，草地进入整体快速枯黄期，降水量急剧减少，也导致绿草枯黄得较快。在10月到12月阶段，一年中枯落物植被覆盖度是最高值。当到了1月到4月，因为东南部枯落物覆盖度较高，加上随着时间的推移，这些地方温度较西北部高，于是便出现了东南部地区的枯落物覆盖度衰败速度较快的现象。