西北研究院在利用非光合植被改进风蚀模型研究方面获新进展
发表日期:2024-05-11来源：
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从植被的功能角度出发，植被可分为光合植被和非光合植被，非光合植被是指枯枝落叶层、农田残茬以及处于休眠和枯死状态的草、叶、枝和干等。非光合植被作为生态系统中不可忽视的部分，是非生长季地表植被的主要组成部分。
中国西北地区非生长季风蚀灾害严重，此时，非光合植被主要承担降低风蚀的任务。而在众多主流风蚀模型中，植被覆盖度的计算一般采用NDVI数据，但是NDVI数据对于非光合植被不敏感，无法准确计算非光合植被的覆盖度，进而造成风蚀量估算的不确定性。因此，亟需准确估算非光合植被盖度并将其嵌套进风蚀模型中以提高风蚀模数的估算精度。
Revised Wind Erosion Equation (RWEQ) 模型集成了植被-残茬模块，是嵌套非光合植被的理想模型。同时，毛乌素沙地非生长季风蚀严重，且在非生长季保有大量非光合植被，是研究嵌套非光合植被的理想区域。
中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队对毛乌素沙地非光合植被的高光谱数据进行了采集,并基于Landsat 8-OLI数据估算了毛乌素沙地2014-2017年的非光合植被覆盖度。同时，研究人员对毛乌素沙地的风蚀量进行了观测，用于验证模型模拟的结果。
研究结果表明，使用Landsat 8-OLI计算的非光合植被覆盖度为使用NDVI数据计算的非光合植被覆盖度的2.71倍。在将非光合植被嵌套进RWEQ模型后，经过野外观测数据验证，模型的模拟精度得到了明显提升，用于评估模型模拟精度的RMSE和Re仅为未嵌套非光合植被时的二分之一，模型模拟值和观测值之间的R2上升5%。
研究表明，未嵌套非光合植被的RWEQ模型高估了毛乌素沙地的风蚀模数。2014-2017年高估的风蚀模数分别为130.48 t/km2/a，91.79 t/km2/a，85.51 t/km2/a 和 93.76 t/km2/a，高估率分别为26.52 %，16.9 %，21.47 % 和31.33 %。风蚀模数的高估率与区域的风蚀模数和非光合植被覆盖度有关。
本研究将非光合植被嵌套进RWEQ模型，提高了模型的模拟精度，为风蚀模型的发展提供了新的视角。
该成果以An improvement of the Revised Wind Erosion Equation by considering the effect of non-photosynthetic vegetation为题发表于Geoderma。
西北研究院博士研究生刘秀帆为论文第一作者，杜鹤强研究员为论文通讯作者。该研究获国家重点研发计划和国家自然科学基金等联合资助。
图1 嵌套非光合植被后与嵌套非光合植被前的RWEQ模型模拟精度
图2 未嵌套非光合植被时风蚀模型的高估量
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116880
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