温带稀树草原分布广泛，是我国开展东部沙地生态恢复的理想目标，但其分布和面积尚未明晰。中国林科院首席科学家卢琦团队，提出一套基于随机森林算法，融合无人机和高分卫星影像数据的稀树草原遥感识别方法，首次生成了中国东部沙地温带稀树草原空间分布图。研究发现，中国东部沙地温带稀树草原集中分布于科尔沁沙地北部、浑善达克沙地中东部和大兴安岭南麓山地向平原过渡的区域，总面积为3.27×106ha。稀树草原类型主要为榆树稀树草原、栎树/槭树稀树草原和灌丛稀树草原。该研究成果为制定该区域生态系统保护和恢复政策提供了精确的基础地理空间数据。
稀树草原在全球陆地净初级生产力和碳汇的年际变化中发挥着重要作用。近年来，分布于中国北方沙地的温带稀树草原因其独特的树草共存景观逐渐受到关注。其显著特征其特征是连续或不连续分布的草本植物与稀疏分布的木本植物（乔木和灌木）。明确中国东部沙地现存温带稀树草原的空间分布和范围图，对于中国东部沙地荒漠化防治和植被恢复至关重要。
目前，关于中国温带稀树草原地理分布及类型的资料非常有限。现有全球生态地理区划图和地表覆盖产品难以反映中国温带稀树草原的实际分布情况。国内对温带稀树草原的分布研究主要基于学者实地考察和文献挖掘，大多数温带稀树草原植被遥感监测是在样方或局部区域开展，对于区域尺度的稀树草原面积和分布的定量结果仍是空白。
稀树草原树草混合带来的空间异质性高的特点，使稀树草原识别和制图一直是遥感制图研究的挑战。研究团队基于随机森林和分类回归树算法，融合无人机和高分卫星影像数据，构建了一套分离木本和草本植物并分别估算覆盖度，准确快速识别区域稀树草原分布的新方法。绘制了科尔沁、浑善达克沙地温带稀树草原分布图，并阐明中国东部沙地温带稀树草原的地理分布、降水和土壤空间特征。该研究主要的方法流程图如图1所示。
图1 基于无人机和卫星影像的温带稀树草原识别方法流程图
结果表明，研究提出的方法对稀树草原上木本和草本植物覆盖度估算均方根误差分别为10.69%和11.67%，决定系数分别为0.66和0.63，新方法可以精准量化单一卫星像元中的木本和草本植物覆盖度。与其他数据产品的对比结果表明，该研究估算的木本植物覆盖度具有更高的可信度，更接近该区域真实的木本植物覆盖度。中国东部沙地温带稀树草原分布图识别精度较高，评估结果显示总体精度为0.88，平均精度为0.85。
中国东部沙地温带稀树草原集中分布于科尔沁沙地北部、浑善达克沙地中东部和大兴安岭南麓山地向平原过渡的区域，总面积为3.27×106ha（图2）。木本植物覆盖度范围主要在5%~45%，草本植物覆盖度范围主要在30%~85%。稀树草原类型主要为榆树稀树草原、栎树/槭树稀树草原和灌丛稀树草原。温带稀树草原集中分布于年降水量在330~420mm的区域，土壤类型主要为沙性土、栗钙土、黑钙土（图3）。
图3 中国东部沙地温带稀树草原分布区降水和土壤类型特征
研究所绘中国东部科尔沁、浑善达克沙地温带稀树草原空间分布图，提供了两大沙地温带稀树草原地理分布和面积的精确信息。数据成果可支撑我国温带稀树草原生态系统保护和利用、东部沙地荒漠化防治和生态系统恢复等相关科学研究和保护政策制定。研究方法为全球尺度稀树草原精细分类制图及稀树草原动态变化分析提供了新思路。
中文版: 李晓雅, 王锋, 段涛, 杨凯捷, 杨斌, 王春梅, 田昕, 卢琦. 2025. 中国东部沙地温带稀树草原的分布与制图. 中国科学: 地球科学, 55(1): 126–140
