APP 溫帶稀樹草原分布廣泛，是我國開展東部沙地生態(tài)恢復(fù)的理想目標(biāo)，但其分布和面積尚未明晰。中國林科院首席科學(xué)家盧琦團(tuán)隊，提出一套基于隨機(jī)森林算法，融合無人機(jī)和高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的稀樹草原遙感識別方法，首次生成了中國東部沙地溫帶稀樹草原空間分布圖。研究發(fā)現(xiàn)，中國東部沙地溫帶稀樹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渡的區(qū)域，總面積為3.27×106ha。稀樹草原類型主要為榆樹稀樹草原、櫟樹/槭樹稀樹草原和灌叢稀樹草原。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)。
稀樹草原在全球陸地凈初級生產(chǎn)力和碳匯的年際變化中發(fā)揮著重要作用。近年來，分布于中國北方沙地的溫帶稀樹草原因其獨特的樹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）。明確中國東部沙地現(xiàn)存溫帶稀樹草原的空間分布和范圍圖，對于中國東部沙地荒漠化防治和植被恢復(fù)至關(guān)重要。
目前，關(guān)于中國溫帶稀樹草原地理分布及類型的資料非常有限?，F(xiàn)有全球生態(tài)地理區(qū)劃圖和地表覆蓋產(chǎn)品難以反映中國溫帶稀樹草原的實際分布情況。國內(nèi)對溫帶稀樹草原的分布研究主要基于學(xué)者實地考察和文獻(xiàn)挖掘，大多數(shù)溫帶稀樹草原植被遙感監(jiān)測是在樣方或局部區(qū)域開展，對于區(qū)域尺度的稀樹草原面積和分布的定量結(jié)果仍是空白。
稀樹草原樹草混合帶來的空間異質(zhì)性高的特點，使稀樹草原識別和制圖一直是遙感制圖研究的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊基于隨機(jī)森林和分類回歸樹算法，融合無人機(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)確快速識別區(qū)域稀樹草原分布的新方法。繪制了科爾沁、渾善達(dá)克沙地溫帶稀樹草原分布圖，并闡明中國東部沙地溫帶稀樹草原的地理分布、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 基于無人機(jī)和衛(wèi)星影像的溫帶稀樹草原識別方法流程圖
結(jié)果表明，研究提出的方法對稀樹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)域真實的木本植物覆蓋度。中國東部沙地溫帶稀樹草原分布圖識別精度較高，評估結(jié)果顯示總體精度為0.88，平均精度為0.85。
中國東部沙地溫帶稀樹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%。稀樹草原類型主要為榆樹稀樹草原、櫟樹/槭樹稀樹草原和灌叢稀樹草原。溫帶稀樹草原集中分布于年降水量在330~420mm的區(qū)域，土壤類型主要為沙性土、栗鈣土、黑鈣土（圖3）。
圖2 溫帶稀樹草原(a)分布圖及(b)各稀樹草原類別景觀特征
圖3 中國東部沙地溫帶稀樹草原分布區(qū)降水和土壤類型特征
研究所繪中國東部科爾沁、渾善達(dá)克沙地溫帶稀樹草原空間分布圖，提供了兩大沙地溫帶稀樹草原地理分布和面積的精確信息。數(shù)據(jù)成果可支撐我國溫帶稀樹草原生態(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草原精細(xì)分類制圖及稀樹草原動態(tài)變化分析提供了新思路。
了解詳情，請閱讀全文
李曉雅, 王鋒, 段濤, 楊凱捷, 楊斌, 王春梅, 田昕, 盧琦. 2025. 中國東部沙地溫帶稀樹草原的分布與制圖. 中國科學(xué): 地球科學(xué), 55(1): 126–140
