生态学杂志 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (2): 695-704.doi: 10.13292/j.1000-4890.202601.018
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高丽1,2,于灵雪1*,包伦1,李玄1,常馨悦1,高晓红1,于嘉鑫1,马红媛1
GAO Li1,2, YU Lingxue1*, BAO Lun1, LI Xuan1, CHANG Xinyue1, GAO Xiaohong1, YU Jiaxin1, MA Hongyuan1
摘要: 草原地上生物量(aboveground biomass, AGB)是衡量草原生态系统健康和生态服务功能的重要指标。准确评估不同放牧强度对AGB的影响是草原精细化管理的核心,然而传统监测方法存在局限:野外实测效率低、空间代表性不足,卫星遥感分辨率又难以捕捉放牧引起的细碎化植被变化。本研究利用无人机多光谱遥感数据结合5种机器学习模型,构建不同放牧管理下,能够精准量化草甸草原AGB及其空间异质性的高精度反演模型。结果表明:(1)本研究选取的单波段以及多光谱植被指数与地面实测生物量存在显著相关性;(2)在选用的5种机器学习模型中,梯度提升树(GBDT)模型在训练集和验证集上的精度最高(R2分别为0.98和0.92),其次是随机森林(RF)模型(R2分别为0.96和0.90);(3)模型预测结果揭示了不同放牧管理下的AGB梯度:无论是样方尺度还是样区尺度,AGB均值均表现出重度放牧区<轻度放牧区<禁牧区的显著递增规律,其中样区尺度均值从98.70 g·m-2递增至413.75 g·m-2。同时,AGB空间异质性(以标准差衡量)也随放牧强度的减弱而显著增大(从55.51 g·m-2增至154.00 g·m-2)。综上,本研究基于机器学习方法开展无人机精细尺度上单波段以及植被指数与草甸草原生物量的高精度反演,创新性地将地面实测与无人机遥感相结合,为草原生态系统的精准量化管理措施提供了技术支持,为地-空-天跨尺度的草甸草原生物量的精准推演提供重要参考。