内蒙古草原植被群落时空格局演变(1980-2020)：基于随机森林的多源数据融合分析

针对内蒙古草原持续退化问题，中国科学院团队创新性地结合植被图与多源遥感数据，构建随机森林分类模型，首次实现1980-2020年四期草原群落(formation)分布制图。研究发现针茅(Stipa)群落持续扩张而羊草(Leymus chinensis)群落锐减50%，灌木群落在2000年代显著扩张后回落，气候变暖与降水减少是主要驱动因素，为草原生态管理提供了群落尺度的科学依据。

　　

内蒙古草原作为我国最大的陆地生态系统，近半个世纪以来持续面临严重的退化问题。传统评估方法如叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(FVC)等指标易受降水和放牧干扰，难以准确反映群落水平的退化状况。更棘手的是，现有草原群落分布图多为单一时相，缺乏长期连续监测数据。面对这些挑战，中国科学院的研究团队在《Ecological Indicators》发表了一项突破性研究，首次通过融合历史植被调查与多源遥感数据，重建了1980-2020年间内蒙古草原群落的时空演变图谱。

研究团队创新性地采用随机森林算法，整合中国植被图(1:100万)和内蒙古植被类型图(1:25万)作为训练样本，结合NOAA地表反射率(640/860 nm)、ERA5-Land气候数据(0-7 cm土壤温度、积温AAT、降水AAP)、地形湿度指数(TWI)等36维特征变量，分五个草原类型区建立分类模型。通过Pauta准则剔除异常样本后，模型在测试集上达到79-87%的准确率，并利用2021年野外调查的145个样方进行验证，显示76.3%的样点优势种与预测结果一致。

研究结果揭示：1）针茅(Stipa)群落面积从1980年代的119,957 km²持续扩张至2010年代的195,050 km²，增幅达66.2%，主要取代羊草(Leymus chinensis)和灌木群落；2）羊草群落面积锐减50%，在锡林郭勒盟呈现明显碎片化；3）灌木群落在2000年代达到峰值，其中13%扩张源自蒿类(Artemisia)群落退化；4）退化指示种冷蒿(Artemisia frigida)群落50.2%被针茅取代。

地理探测器分析表明：2001-2010年间降水(AAP,q=0.42)和湿润系数(MC,q=0.41)是主要驱动因子，而2011-2020年温度(AAT,q=0.68)影响显著增强。放牧强度(单位面积载畜量)的交互作用仅次于气候因子，特别是在2000年代过度放牧期间，灌木群落扩张与载畜量变化斜率(sheepSlo)高度相关。

这项研究首次实现了内蒙古草原群落的多时期遥感制图，证实气候变暖导致的干旱化是群落更替的主因。针茅取代优质牧草羊草的过程被明确识别为新型退化路径，而2000年后生态工程的实施使灌木群落减少32%，表明政策干预的有效性。该成果为草原精细化管理提供了群落尺度的科学依据，建立的随机森林分类框架也为全球草原退化研究提供了方法论参考。值得注意的是，研究也暴露出历史数据标准不统一、验证样本空间覆盖有限等局限，未来需结合无人机高光谱等技术提升群落边界识别精度。