内蒙古阿鲁科尔沁旗草原蝗灾与植被光谱的关系研究

发布时间：2020-04-21 02:40

【摘要】：草原是我国重要的自然生态系统类型,不但是重要的地理屏障,同时也是我国最大的地表保护天然防线,在生态环境与生物多样性保护方面具有不可或缺的作用。但由于气候异常和人类活动等多种原因,致使生态环境日益恶化,近年来内蒙古自治区的草原蝗灾发生频率逐步增加,严重阻碍了草地植被的正常生长和地区畜牧业的健康发展,给当地牧民造成了严重的经济损失,影响了自治区畜牧业和草原生态的健康发展。阿鲁科尔沁旗是内蒙古自治区草原蝗灾易发区之一,每年均有不同程度的蝗灾发生,本文将该旗作为研究区,研究蝗灾发生与植被指数NDVI的关系,建立蝗虫虫口密度与NDVI之间的关系模型,为草原蝗灾监测预警等的研究工作提供科学依据和数据支持。本文以MODIS数据为基础研究数据,借助MRT、ENVI软件对MODIS影像数据执行一系列预处理,包括格式的变换、投影转换以及几何处理等,反演论文所需的植被指数值,即归一化植被指数NDVI,分析阿鲁科尔沁旗NDVI时空变化特征,揭示蝗灾发生与植被长势的关系,以蝗虫啃食的植被光谱数据为切入点,建立蝗虫虫口密度与NDVI的关系模型。基于上述研究,从MODIS遥感影像上提取蝗灾分布图,实现蝗灾大尺度的监测。经过一系列的研究工作得出了如下结论:(1)草原蝗灾发生面积、蝗灾严重发生面积与8月份的NDVI相关性最高,分别为-0.88(p0.05)、-0.977(p0.01),蝗灾与草原植被长势呈现显著的负相关关系。蝗灾易发生区域为中北部地区,该区域提供了适宜蝗虫的栖息场所和食物,这与实际情况相符合。(2)由于笼罩内蝗虫虫口密度的不同,植被的光谱反射率呈现出十分显著的变化。高虫口密度笼罩内的植被原始光谱曲线在“绿峰”至“红谷”波段逐渐趋于水平,与此同时,在近红外波段,植被的光谱反射率显著下降,一阶微分光谱曲线在可见光部分逐步趋于平缓,“红边”向短波方向明显的左移;其次“红边”斜率明显要低,“蓝边”向长波方向右移;植被由于受蝗虫啃食致使叶片结构发生变化,影响色素含量,植被出现“失绿”现象,“绿峰”向长波方向右移2.8nm,产生了“红移”现象,绿峰面积减少了13.9%。蝗虫虫口密度80头/m~2危害下的植被的“红谷”位置向短波方向移动了4.0nm,产生了“蓝移”,且反射率增加,红谷变浅。符合受病虫害威胁的植被光谱曲线的变化规律。(3)仅用单个波段或多个单波段数据对植被的生长状况进行描述已不能满足研究的需要。本文通过波段计算,选取650-670nm、760-850nm波段的反射率平均值分别作为为红波与近红外的波段反射率值,计算获得NDVI值。为消除一部分人为因素干扰,采用NDVI的变化量与蝗虫虫口密度进行方程拟合,建立关系模型,选用拟合度最佳的模型Y=54.42+402.311X-1471.66X~2(R=0.999,P=0.003),其中Y为蝗虫虫口密度,X为NDVI变化量,结合MODIS遥感影像中阿鲁科尔沁旗7-8月的NDVI变化量,与蝗灾等级划分标准,得出阿鲁科尔沁旗蝗灾发生面积图,完成蝗灾的大尺度监测。
【图文】：

示意图,阿鲁科尔沁旗,示意图,概况

介绍了研究区阿鲁科尔沁旗的概况，包括地理概况与蝗灾灾历史记录数据的获取方法、草原蝗灾发生等级划分方法绍了本文所用气象数据、遥感数据的下载方式及其处理方蝗虫笼罩实验的设立、植被光谱信息的获取及其实验中所理方法，，为第 3 章、第 4 章的研究工作奠定数据基础。概况地理概况沁旗位于内蒙古自治区中部，赤峰市的东北部，地处大兴构造系新华夏构造带东段、西拉沐沦河构造带北侧，地理4′20″，东经 119°02′15″-121°01′，如图 2-1 所示。阿鲁科尔m2，其中草牧场地 12940km2，占总土地面积的 91%。

蝗灾,阿鲁科尔沁旗

图 2-2 阿鲁科尔沁旗 2006-2016 年蝗灾发生情况从阿鲁科尔沁旗近 11 年蝗灾发生情况来看，草原蝗灾发生面积整体上渐下降的变化走势，但在个别年份出现大幅度增加的情况，例如 2014 年。发生面积呈现波浪形变化的形态，除 2008 年面积减少较大以外，其余年份连续的减少趋势。蝗灾每年治理，但次年依然发生，而且由于人力有限，防治面积相差不大，只在蝗灾严重发生年份治理面积略有上升。对于蝗灾力是有限的，研究阿鲁科尔沁旗蝗区植被与蝗灾的关系，实现大范围蝗灾解决蝗灾治理难这一问题提供科学合理的支持。2.2 蝗灾发生数据调查根据我国《草原蝗虫调查规范》，阿鲁科尔沁旗草原蝗灾发生面积、面积、虫口密度均通过区域普查来确定。
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S812.6

【参考文献】