APP 溫帶稀樹(shù)草原分布廣泛，是我國(guó)開(kāi)展東部沙地生態(tài)恢復(fù)的理想目標(biāo)，但其分布和面積尚未明晰。中國(guó)林科院首席科學(xué)家盧琦團(tuán)隊(duì)，提出一套基于隨機(jī)森林算法，融合無(wú)人機(jī)和高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的稀樹(shù)草原遙感識(shí)別方法，首次生成了中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原空間分布圖。研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原集中分布于科爾沁沙地北部、渾善達(dá)克沙地中東部和大興安嶺南麓山地向平原過(guò)渡的區(qū)域，總面積為3.27×106ha。稀樹(shù)草原類(lèi)型主要為榆樹(shù)稀樹(shù)草原、櫟樹(shù)/槭樹(shù)稀樹(shù)草原和灌叢稀樹(shù)草原。該研究成果為制定該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)政策提供了精確的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)。
稀樹(shù)草原在全球陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力和碳匯的年際變化中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，分布于中國(guó)北方沙地的溫帶稀樹(shù)草原因其獨(dú)特的樹(shù)草共存景觀逐漸受到關(guān)注。其顯著特征其特征是連續(xù)或不連續(xù)分布的草本植物與稀疏分布的木本植物（喬木和灌木）。明確中國(guó)東部沙地現(xiàn)存溫帶稀樹(shù)草原的空間分布和范圍圖，對(duì)于中國(guó)東部沙地荒漠化防治和植被恢復(fù)至關(guān)重要。
目前，關(guān)于中國(guó)溫帶稀樹(shù)草原地理分布及類(lèi)型的資料非常有限?，F(xiàn)有全球生態(tài)地理區(qū)劃圖和地表覆蓋產(chǎn)品難以反映中國(guó)溫帶稀樹(shù)草原的實(shí)際分布情況。國(guó)內(nèi)對(duì)溫帶稀樹(shù)草原的分布研究主要基于學(xué)者實(shí)地考察和文獻(xiàn)挖掘，大多數(shù)溫帶稀樹(shù)草原植被遙感監(jiān)測(cè)是在樣方或局部區(qū)域開(kāi)展，對(duì)于區(qū)域尺度的稀樹(shù)草原面積和分布的定量結(jié)果仍是空白。
稀樹(shù)草原樹(shù)草混合帶來(lái)的空間異質(zhì)性高的特點(diǎn)，使稀樹(shù)草原識(shí)別和制圖一直是遙感制圖研究的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)基于隨機(jī)森林和分類(lèi)回歸樹(shù)算法，融合無(wú)人機(jī)和高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一套分離木本和草本植物并分別估算覆蓋度，準(zhǔn)確快速識(shí)別區(qū)域稀樹(shù)草原分布的新方法。繪制了科爾沁、渾善達(dá)克沙地溫帶稀樹(shù)草原分布圖，并闡明中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原的地理分布、降水和土壤空間特征。該研究主要的方法流程圖如圖1所示。
圖1 基于無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星影像的溫帶稀樹(shù)草原識(shí)別方法流程圖
結(jié)果表明，研究提出的方法對(duì)稀樹(shù)草原上木本和草本植物覆蓋度估算均方根誤差分別為10.69%和11.67%，決定系數(shù)分別為0.66和0.63，新方法可以精準(zhǔn)量化單一衛(wèi)星像元中的木本和草本植物覆蓋度。與其他數(shù)據(jù)產(chǎn)品的對(duì)比結(jié)果表明，該研究估算的木本植物覆蓋度具有更高的可信度，更接近該區(qū)域真實(shí)的木本植物覆蓋度。中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原分布圖識(shí)別精度較高，評(píng)估結(jié)果顯示總體精度為0.88，平均精度為0.85。
中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原集中分布于科爾沁沙地北部、渾善達(dá)克沙地中東部和大興安嶺南麓山地向平原過(guò)渡的區(qū)域，總面積為3.27×106ha（圖2）。木本植物覆蓋度范圍主要在5%~45%，草本植物覆蓋度范圍主要在30%~85%。稀樹(shù)草原類(lèi)型主要為榆樹(shù)稀樹(shù)草原、櫟樹(shù)/槭樹(shù)稀樹(shù)草原和灌叢稀樹(shù)草原。溫帶稀樹(shù)草原集中分布于年降水量在330~420mm的區(qū)域，土壤類(lèi)型主要為沙性土、栗鈣土、黑鈣土（圖3）。
圖2 溫帶稀樹(shù)草原(a)分布圖及(b)各稀樹(shù)草原類(lèi)別景觀特征
圖3 中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原分布區(qū)降水和土壤類(lèi)型特征
研究所繪中國(guó)東部科爾沁、渾善達(dá)克沙地溫帶稀樹(shù)草原空間分布圖，提供了兩大沙地溫帶稀樹(shù)草原地理分布和面積的精確信息。數(shù)據(jù)成果可支撐我國(guó)溫帶稀樹(shù)草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和利用、東部沙地荒漠化防治和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等相關(guān)科學(xué)研究和保護(hù)政策制定。研究方法為全球尺度稀樹(shù)草原精細(xì)分類(lèi)制圖及稀樹(shù)草原動(dòng)態(tài)變化分析提供了新思路。
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李曉雅, 王鋒, 段濤, 楊凱捷, 楊斌, 王春梅, 田昕, 盧琦. 2025. 中國(guó)東部沙地溫帶稀樹(shù)草原的分布與制圖. 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué), 55(1): 126–140
