孙义-基于小型无人机的草地植物物种多样性监测与分析.pdf

1、2025/9/3基于无人机的草地植物物种多基于无人机的草地植物物种多样性监测方法与应用样性监测方法与应用第六届全国生物多样性监测研讨会第六届全国生物多样性监测研讨会孙义孙义 宜树华宜树华草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院兰州大学草地农业科技学院哈尔滨哈尔滨2025082920250829提提 纲纲研究背景研究方法典型应用工作计划1提提 纲纲研究背景研究背景研究方法典型应用工作计划2研究背景研究背景 草地生态系统占地球表面积的草地生态系统占地球表面积的1515%，占陆地面积的占陆地面积的4040%，我国我国1 1/3 3 生物

2、多样性在生物多样性在系统稳定性和可持续发展等系统稳定性和可持续发展等方面作用重大方面作用重大 生态学研究的生态学研究的经典内容经典内容3研究背景研究背景4Trisos et al.(2020,Nature)全球变化全球变化人为影响（过牧等）人为影响（过牧等）草原主要分布于草原主要分布于脆弱生态区脆弱生态区，一，一旦破坏旦破坏难以短时难以短时间恢复间恢复多样性是管理、利用多样性是管理、利用和保护的核心指标，和保护的核心指标，高效监测高效监测是关键是关键研究背景研究背景玛曲玛曲，7 7月；0.50.50.5m0.5m2 2，3 3小时固定样方固定样方，周边破坏严重周边破坏严重5 传统的草地植物群落

3、就结构调查传统的草地植物群落就结构调查研究背景研究背景效率低效率低成本高成本高频率低频率低破坏性破坏性受限多受限多6 传统的草地植物群落就结构调查传统的草地植物群落就结构调查生态学研究通常要求长期、重复长期、重复监测来明确动态和机制 不同气候区气候区、不同植被类型植被类型、不同人为干扰强度人为干扰强度等大尺度大尺度研究亟待开展 我国草地群落结构普查草地群落结构普查尚未完整开展，高效高效、长期长期、定点定点、标准化标准化的监测方法为关键监测方法为关键 无人机在各领域广泛应用广泛应用，具备高时空分辨率，有草地植物物种多样性监测潜力研究背景研究背景7提提 纲纲研究背景研究方法研究方法典型应用工作计划

4、8研究方法研究方法20152015年年 大疆创新开发者大赛第大疆创新开发者大赛第3 3名名（300300支中国队伍，支中国队伍，200200支北美队伍）支北美队伍）9研究方法研究方法10T1T2T39.10m20.25m2 大范围、无损大范围、无损取样 实现快速、重复、定点快速、重复、定点监测11研究方法研究方法统一标准航拍统一标准航拍高分辨率航拍照片高分辨率航拍照片信息信息/样本提取样本提取频度统计频度统计/测算测算研究方法研究方法12X=频率频率/盖度盖度丰富度丰富度香农指数香农指数辛普森指数辛普森指数X=f(x)40m40m效率低效率低破坏性破坏性受限多受限多劳动密集劳动密集处理繁杂处理

5、繁杂X=数量数量/重量重量Belt方法方法传统方法传统方法非破坏性非破坏性长期定点长期定点受限因素少受限因素少野外时间短野外时间短高效率高效率高频率高频率整合资源整合资源拆分流程拆分流程数据提取数据提取由室外转入室内由室外转入室内提提 纲纲研究背景研究方法典型应用典型应用工作计划13应用应用-放牧放牧Azi research stationCampsitesHousehold ranches14Sun et al.2018 Ecological Indicators15应用应用-放牧放牧调查单元物种占总物种数的调查单元物种占总物种数的%样方样方无人机无人机UAV BeltTraditional

6、 QuadratR2=0.733,P=0.002R2=0.726,P=0.002(b)R2=0.872,P 0.001(c)R2=0.759,P=0.001(a)(d)无人机方法无人机方法传统方法传统方法丰富度香农指数辛普森指数皮卢指数 UAVBelt方法涵盖范围更大，具有更强的代表性方法涵盖范围更大，具有更强的代表性 基于无人机照片获取的多样性指数与传统样方法获取的多样性指基于无人机照片获取的多样性指数与传统样方法获取的多样性指数显著线性相关数显著线性相关2025/9/316IndexInverse distance(m-1)(grazing intensity)R2=0.794,P=0.0