基于日光诱导叶绿素荧光的植被干旱监测——以内蒙古自治区为例

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0853

中国农学通报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (2): 163-170.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0853

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基于日光诱导叶绿素荧光的植被干旱监测——以内蒙古自治区为例

张岚彪¹(), 杨丽萍¹, 张岚晶²(), 李彬¹, 张依尧¹, 董静²

¹ 内蒙古自治区生态与农业气象中心，呼和浩特 010051
² 呼和浩特市气象局，呼和浩特 010010

收稿日期:2025-10-10 修回日期:2025-12-26 出版日期:2026-01-25 发布日期:2026-01-22
通讯作者:
张岚晶，女，1989年出生，汉族，内蒙古呼和浩特人，工程师，硕士，主要从事气象服务方面的研究。通信地址：010010 内蒙古呼和浩特市赛罕区金桥二路世纪西街呼和浩特市气象局，E-mail：2890744915@qq.com。
作者简介:
张岚彪，男，1989年出生，汉族，内蒙古呼和浩特人，工程师，硕士，主要从事生态遥感监测方面的研究。通信地址：010051 内蒙古自治区呼和浩特市新城区海拉尔大街49号内蒙古自治区气象局，E-mail：737325014@qq.com。
基金资助:
内蒙古自治区气象局科技创新项目“基于高分卫星和机器学习的内蒙古天然牧草生物量估算研究”(nmqxkjcx202464); 内蒙古自治区自然科学基金项目“气候和冻土对内蒙古大兴安岭林区植被的影响”(2023LHMS04004); 内蒙古自治区自然科学基金项目“基于日光诱导叶绿素荧光的人工牧草（苜蓿）干旱监测技术研究”(2025LHMS04025)

Drought Monitoring of Vegetation Based on Solar-induced Chlorophyll Fluorescence: A Case Study of Inner Mongolia Autonomous Region

ZHANG Lanbiao¹(), YANG Liping¹, ZHANG Lanjing²(), LI Bin¹, ZHANG Yiyao¹, DONG Jing²

¹ Ecological and Agricultural Meteorological Center of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010051
² Hohhot Meteorological Bureau, Hohhot 010010

Received:2025-10-10 Revised:2025-12-26 Published:2026-01-25 Online:2026-01-22

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探索日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence, SIF)监测森林和草地生态系统植被干旱的可行性与优势，构建了基于GOSIF（SIF产品）数据的荧光健康指数(SHI)，并与植被健康指数(VHI)及气象干旱指标SPEI进行对比分析。结果表明：在2001—2024年期间，SHI与SPEI的相关性显著高于VHI的月份占比为57%，表明SHI对干旱事件的响应更强、更敏感。趋势分析显示，在年尺度及春、夏、秋季尺度上，SHI呈显著下降趋势，反映研究期内植被干旱程度总体缓解。干旱的空间分布呈“西重东轻”格局，且东北部、东南部和中西部的变化尤为显著，显示区域差异明显。本研究证实，基于SIF的SHI能更灵敏地反映植被受干旱胁迫的变化，是对传统VHI的重要补充或改进指标。SHI在内蒙古的应用可提高干旱监测的准确性与时效性，为生态脆弱区的干旱监测、风险评估与决策提供新的遥感技术路径，并具有在全球干旱遥感监测体系中推广的潜力。

关键词: 日光诱导叶绿素荧光, 植被干旱, SHI指数, 遥感监测, 内蒙古

Abstract:

The purpose of this study was to explore the feasibility and advantages of solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) in monitoring vegetation drought in forest and grassland ecosystems. A fluorescence health index (SHI) based on GOSIF (SIF product ) data was constructed and compared with vegetation health index (VHI) and meteorological drought index SPEI. Results showed that in 57% of the months, the correlation coefficient between SHI and SPEI was higher than that between VHI and SPEI, indicating that SHI was more responsive and sensitive to drought events. SHI showed a significant decreasing trend at annual and seasonal (spring, summer, autumn) scales, reflecting the overall alleviation of vegetation drought conditions during the study period. The spatial distribution pattern showed a “widespread drought in the west, less severe in the east”, with particularly significant changes in the northeast, southeast, and central-west of the region, demonstrating distinct regional differences. Overall, SHI based on SIF can more sensitively reflect changes in vegetation under drought stress, serving as an important supplement or improvement to the traditional VHI. The application of SHI in Inner Mongolia can improve the accuracy and timeliness of drought monitoring, providing a new remote sensing technology path for drought monitoring, risk assessment, and decision-making in ecologically vulnerable areas. This method has the potential to be extended to other regions or a global drought remote sensing monitoring system.

Key words: solar-induced chlorophyll fluorescence, vegetation drought, SHI index, remote sensing monitoring, Inner Mongolia

张岚彪, 杨丽萍, 张岚晶, 李彬, 张依尧, 董静. 基于日光诱导叶绿素荧光的植被干旱监测——以内蒙古自治区为例[J]. 中国农学通报, 2026, 42(2): 163-170.

ZHANG Lanbiao, YANG Liping, ZHANG Lanjing, LI Bin, ZHANG Yiyao, DONG Jing. Drought Monitoring of Vegetation Based on Solar-induced Chlorophyll Fluorescence: A Case Study of Inner Mongolia Autonomous Region[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(2): 163-170.

图/表 7

图1. 内蒙古自治区地理位置及土地利用分类

S	Z	SHI趋势变化	干旱趋势变化
≤-0.0005	≤-1.96	明显下降	明显减弱
≤-0.0005	-1.96~1.96	轻微下降	轻微减弱
-0.0005~0.0005	-1.96~1.96	趋势不明显	稳定不变
≥0.0005	-1.96~1.96	轻微上升	轻微加重
≥0.0005	≥1.96	明显上升	明显加重

表1. 基于Sen趋势分析和MK检验的干旱趋势划分标准

图2. 2001—2024年逐月SPEI与SHI及SPEI与VHI的相关系数绝对值分布

图3. 内蒙古SHI变化趋势

图4. 年际(a)、春季(b)、夏季(c)、秋季(d)和冬季(e)尺度SHI空间分布

图5. 年际(a)、春季(b)、夏季(c)、秋季(d)和冬季(e)尺度干旱变化趋势

干旱趋势变化	百分比
干旱趋势变化	年	春	夏	秋	冬
明显减弱	51.24	39.17	30.98	43.96	9.96
轻微减弱	33.01	47.09	53.58	40.75	32.99
稳定不变	6.28	4.99	4.13	4.26	6.10
轻微加重	8.97	8.42	11.18	10.34	46.17
明显加重	0.50	0.33	0.13	0.69	4.79

表2. 2001—2024年内蒙古干旱变化趋势面积统计表 %

参考文献 27

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基于日光诱导叶绿素荧光的植被干旱监测——以内蒙古自治区为例

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