基于BIOMOD的黄河源区黄帚橐吾分布

• 作者: 向波 孙义 宜树华 张欣雨 杜嘉星 马建海 马青山 黄波
• 来源期刊: 草业科学
• 关键词: 物种分布模型 FragMAP 无人机 气候变化 草地退化
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 前植物生产层
• 页码范围: 2198-2210
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11829/j.issn.1001-0629.2020-0341

摘要

黄河源区位于青藏高原东北部,属生态环境脆弱的高寒区.黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)广泛分布于黄河源区,是限制该区域草地畜牧业发展、导致该区域系统稳定性和服务功能下降的最主要毒杂草之一.目前鲜有黄帚橐吾区域尺度时空分布的研究,而缺乏大尺度、高精度、高效率的监测手段是其主要限制因素.本研究利用团队自主开发的基于无人机的协同航拍和分析系统(Fragmentation Monitoring and Analysis with Aerial Photography,FragMAP)对黄河源区黄帚橐吾的分布进行基础调查,获取有效样本(航拍照片)5000余个并提取黄帚橐吾存在/不存在数据.基于生物多样性模拟(biodiversity modelling,BIOMOD)模型集成平台,采用10种不同模型模拟该区域的黄帚橐吾潜在分布格局及其对气候变化的响应.结果表明:1)BIOMOD能降低预测的不确定性和误差,提高预测精度;2)广义增强回归模型(generalised boosting model,GBM)预测黄河源区黄帚橐吾当前潜在分布效果最好,而随机森林(random forest model,RF)模型则能更好地预测其未来分布,决定黄帚橐吾空间分布的主要因素有小生境[归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)最大值、平均值和范围]、年平均辐射、最冷季辐射、最湿季辐射、最湿期降水等;3)气温升高会导致黄帚橐吾分布范围增加,尤其是源区中部偏东南区域.本研究模拟了黄河源区黄帚橐吾的时空分布特征,为进一步开展其致害等级评价、合理利用和适时防控等工作提供数据支撑,也为该区域草地生态系统和畜牧业的可持续发展提供科学依据.同时,本研究利用FragMAP系统获取大量标准统一、时间序列长、尺度大、精度高的航拍照片,可为BIOMOD模型提供充足、有效的数据基础,从而为草地生态系统生物多样性的研究和保护提供了新方法和新手段.