《Land》：Monitoring Variations in Forage Production and Grazing Capacity Across Grasslands in Different Altitudinal Zones in Northwestern Greece Using Remote Sensing Techniques
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希腊的草地因其饲草资源对生物多样性、生态系统服务和集约化畜牧业生产至关重要。本研究考察了位于希腊西北部弗洛里纳地区单元的半山地、山地和亚高山草地在两个年份间的季节变化及差异。研究人员将连续两年收集的田间测量数据与卫星衍生的植被数据相结合，以估算饲草生产力并生成
希腊的草地因其饲草资源对生物多样性、生态系统服务和集约化畜牧业生产至关重要。本研究考察了位于希腊西北部弗洛里纳地区单元的半山地、山地和亚高山草地在两个年份间的季节变化及差异。研究人员将连续两年收集的田间测量数据与卫星衍生的植被数据相结合，以估算饲草生产力并生成放牧资源的空间显式地图。草地通过使用最大似然算法（Maximum Likelihood Algorithm，MLA）的监督分类进行制图，并利用归一化差异植被指数（Normalised Difference Vegetation Index，NDVI）和优化土壤调节植被指数（Optimised Soil-Adjusted Vegetation Index，OSAVI）作为辅助光谱指数。结果揭示了饲草产量中清晰的季节性和海拔性规律。亚高山草地作为夏季饲草的高产库，产量高达1698.90 kg DM ha?1，而低海拔草地春季可提供更多饲草，但随着生长季推进至秋季，产量显著下降约37%。尽管亚高山草地的季节平均饲草生产力最高，但山地草地因具有较大的放牧面积和较长的放牧季节，支撑了最大的放牧容量，超过11000个动物单位（Animal Units，AU）。生成的地图有效展示了沿海拔梯度饲草可利用性的季节变化，且遥感得出的空间格局与田间测量结果一致。这些结果强调了将野外观测与遥感相结合以量化季节性饲草资源的重要性，从而增强地中海山地草地的适应性和可持续放牧管理。
**论文解读：基于遥感和地面观测的希腊西北部不同海拔草地饲草产量与放牧容量动态研究**
**1. 研究背景与科学问题**
全球草地面积约35亿公顷，占地球陆地表面近26%，是畜牧业的重要饲草来源。在希腊，天然草地约占国土面积的11.7%，支撑着大规模的羊、山羊和肉牛生产，并伴随传统的季节性转场放牧（transhumance）制度。然而，约75%的希腊牧场为公共共有草地，缺乏有效管理，导致放牧压力不均和过度放牧风险。地中海生态系统的强烈季节性使饲草供应在冬季出现短缺，而地形复杂的山地环境中，海拔梯度显著影响饲草产量和生长季长度。传统的地面调查方法费时费力，难以覆盖大范围空间异质性。因此，将卫星遥感与田间实测相结合，对季节性饲草资源进行动态监测，对于制定适应性放牧策略、防止草地退化、维持生态系统服务具有重要意义。
**2. 研究目标与假设**
本研究的总体目标是：通过整合季节性饲草测量与基于NDVI和OSAVI辅助的监督分类生产力地图，评估希腊西北部山地草地的放牧资源。具体目标包括：（i）量化不同海拔区域可放牧草地的季节性饲草生产力；（ii）基于饲草生产的时空动态估算季节性放牧容量；（iii）评估高分辨率生产力地图对山地牧系统适应性管理的贡献。研究检验了两个假设：（1）饲草可利用性沿海拔梯度呈现季节性向上迁移，春季低海拔地区为主要饲草来源，夏季高海拔地区维持最高生产力；（2）不同海拔区域的季节性饲草生产力差异并不必然转化为放牧容量的成比例差异，因为区域可承载的动物总数很大程度上取决于其总放牧面积和放牧季长度。
**3. 研究方法概述**
研究于2015年和2016年连续两年在希腊西北部弗洛里纳地区单元（40°30′–40°55′ N，21°15′–21°45′ E）进行，海拔范围480–2334 m。将研究区划分为三个海拔带：半山地（480–900 m）、山地（900–1500 m）和亚高山（>1500 m）。共设置30个放牧围栏样地（每个海拔带10个），样地内划分16个1 m
2子样方用于重复采样。利用Landsat 8影像（多光谱30 m分辨率、全色15 m分辨率）进行正射校正、融合（Pansharpening）后，结合数字高程模型（DEM）和地面控制点（GCPs）进行坐标转换至希腊国家坐标系EGSA'87。计算归一化差异植被指数（NDVI）和优化土壤调节植被指数（OSAVI）作为辅助光谱通道，采用最大似然分类算法（MLC）进行监督分类，生成草地分布主题图。田间每月采集可食性地上生物量（AGF），以2 cm留茬高度刈割，并施加50%利用率（根据希腊放牧管理规范），以干物质（kg DM ha
?1）表示季节性产量。放牧容量按小反刍动物单位（SAU）计算，假设每SAU日干物质采食量1.5 kg，半山地和山地放牧季为9个月，亚高山为7个月，再按1 AU = 6.67 SAU换算为动物单位（AU）。统计上采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和Fisher最小显著差数法（LSD）检验差异（α=0.05）。
**4. 主要研究结果**
**4.1 草本植物区系组成与生活型**
研究区共记录到80个植物分类群（taxa），其中阔叶杂类草最多（36种），禾草25种，豆科19种。山地草地具有最高的分类群丰富度（31种），其中阔叶杂类草占54.8%；亚高山草地三类植物（禾草、豆科、阔叶杂类草）比例相对均衡。多年生植物在所有海拔带均多于一年生植物，其中山地草地多年生分类群最多（27种）。
**4.2 可食性饲草产量的季节和年际动态**
两个实验年份中，各海拔带饲草产量均呈春季增长、夏季达峰、秋季下降的季节模式。亚高山草地夏季平均产量最高（第一年1231.00 ± 118.76 kg DM ha
?1，第二年1030.90 ± 70.06 kg DM ha
?1），显著高于其他区域。春季各海拔带产量差异不显著；第一年秋季亚高山草地显著高于其他区域，第二年夏季亚高山和山地草地显著高于半山地。两年间产量数值上第二年均低于第一年，但差异均未达到统计显著水平。
**4.3 放牧容量**
各地带放牧面积不同：山地草地面积最大（33435.70 ha），半山地次之（20057.49 ha），亚高山最小（11761.81 ha）。放牧容量在两年中的季节平均值和夏季均表现出显著差异，山地草地始终具有最高放牧容量（夏季超过11000 AU），其次为半山地和亚高山。春季第一年各地带无显著差异，秋季亚高山与半山地数值相似。放牧容量从春季到夏季增加，秋季下降，两年间未发现显著年际差异，但第二年在夏季和秋季数值普遍较低。
**4.4 空间分布与制图**
通过将田间实测与遥感分类整合，生成了春季、夏季、秋季的可食性饲草产量空间分布图（图4a–c）。半山地草地在春季为高产区域，但随季节推进出现明显干燥化（产量从夏季到秋季下降约37%）；山地和亚高山草地在夏季表现为高生产力的“绿色岛屿”。遥感所得季节生产力沿海拔迁移的格局与地面实测高度一致，验证了NDVI和OSAVI作为辅助光谱信息在草地分类中的有效性。
**5. 讨论与结论**
讨论部分指出，植物区系组成差异可能影响冠层光谱反射，但生活型与物候的详细关系需进一步研究。夏季产量峰值与地中海山地气候（温度和土壤水分）的季节变化有关，高海拔草原因生长季延迟在春季产量优势不明显，但夏季持续的较高生产力使其成为关键的季节性饲草储备库。亚高山草地对年际气候波动（如干旱）更为敏感，第二年夏秋季产量的数值下降即为佐证，这要求放牧率必须灵活调整。放牧容量不仅取决于单位面积饲草产量，还受放牧面积和放牧时长制约。本研究中，亚高山草地单位面积生产力最高，但山地草地因面积大、放牧期长而具有最高放牧容量。研究还验证了MLC分类方法结合NDVI和OSAVI在植被稀疏、地形复杂区域的有效性，生成的季节地图可清晰展示饲草资源的时空动态，为管理者提供可视化决策工具。
结论强调：亚高山草地是夏季高产的饲草库，低海拔草地春季贡献大但夏秋衰退明显；年际差异要求适应性管理，放牧容量比单纯饲草生产力更具管理指示意义。将地面实测与遥感集成能有效监测饲草生产时空动态，为地方当局、林业部门和自然环境和气候变化机构（N.E.C.C.A）制定可持续放牧管理计划提供科学依据。
