基于遥感技术的宁夏陆地生态系统碳水利用效率特征

论文摘要

碳水利用效率包括碳利用效率（Carbon use efficiency,CUE）和水分利用效率(Water use efficiency,WUEhCUE反映植被生态系统在光合作用下将大气中CO2转化为生物量能力的大小,亦可评判影响植被生产力的呼吸作用的大小,而WUE可以直观评价陆地生态系统碳水耦合程度并反映其耦合性。宁夏生态系统复杂多样,主要包括农田、草地、森林、聚落、荒漠、水体与湿地、其他这七类。在过去的十几年中,宁夏在中南部地区实施了退耕还林、退牧还草等生态恢复工程,北部灌区也在进行农业产业结构调整和种植结构优化,这很大程度上改变了该区域的土地覆盖类型和生态系统结构,导致生态系统的碳累积能力和水循环过程发生变化。然而,区域尺度上不同生态系统的CUE和WUE有何特征,近几十年如何变化尚不清楚。为此,本文基于MODIS数据、生态系统类型等空间数据,利用遥感结合地理信息系统的时空分析手段,研究了 2000-2017年宁夏不同生态系统的CUE和WUE特征,探讨了他们时空变化的影响因子,研究主要结果如下:（1）年内尺度上,宁夏陆地生态系统的CUE与该区域植物的呼吸消耗成极显著负相关（R=-0.959,P<0.01）,与植被总初级生产力（R=-0.88,P<0.01）以及降水量（R=-0.84,P<0.01）也呈极显著负相关;WUE变化与ET（Evapotranspiration,ET）呈显著正相关（P<0.05）,与NPP（Net primary production,NPP）呈极显著正相关（P<0.01）,这与植被的年内季节性生长过程有关。年际尺度上,宁夏陆地生态系统WUE与年蒸散有极显著负相关性（P<0.01）,而与净初级生产力没有相关性。（2）全区陆地生态系统的年均CUE为0.78,值域在0.46—0.86之间,CUE分布呈现出空间异质性;不同生态系统的CUE差异较大,在同类生态系统中,植被生物量和盖度越高的二级亚类,其CUE不一定越高,草地和林地的各亚类,其植被生物量和盖度与其CUE成反比。宁夏陆地生态系统CUE年内呈现双峰形态分布,年际间存在着下降趋势。（3）影响不同生态系统年内生长季CUE的因素不同,排除植物呼吸这一影响因子外,对草地、荒漠、聚落以及其他生态系统产生最大影响的因子为GPP,对农田、森林、水体及湿地生态系统而言是ET,而对其他生态系统而言,降水是CUE的最大影响因子。（4）全区年均WUE为1.03 g·C/kg·H20,值域在0.55-2.98 g-C/kg·H20之间,总体上呈现南北高、中部低的特征。不同生态系统的WUE差异也比较大,由高到低为水体及湿地、森林、农田、草地、聚落、荒漠和其他生态系统,但是在同类生态系统中,植被生物量和盖度越高的亚类生态系统,其WUE也越高。与此同时,该地区陆地生态系统的WUE也存在着0.0141 g·C/kg·H2O·a的下降趋势,但在年内WUE呈典型的单峰形态,变化范围在0.02-2.16 g·C/kg·H20之间。（5）根据ET强弱和WUE高低,可将宁夏陆地生态系统水分利用效率特征划分为4类。即低ET低WUE区、低ET高WUE区、高ET低WUE区和高ET高WUE区。宁夏的生态恢复工程在增强植被生产力的同时,也增强了区域水分消耗,致使陆地生态系统整体水分利用效率下降,这为宁夏未来水资源调控和生态重建提供了科学依据。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宫菲

导师: 杜灵通

关键词: 陆地生态系统,遥感,水分利用效率,碳利用效率,时空变化

来源: 宁夏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 生物学,工业通用技术及设备,自动化技术

单位: 宁夏大学

基金: 国家自然科学基金地区项目“荒漠草原多时空尺度蒸散演变特征及驱动机制研究--以宁夏盐池县为例”(项目编号:41661003),中国科学院“西部之光”青年学者计划“荒漠草原人工灌草系统蒸散组分特征研究”(项目编号:XAB2017AW01),宁夏自然科学基金“退耕还林草地区蒸散时空演变规律研究—以盐池县为例”(项目编号:NZ1610)

分类号: TP79;Q948

DOI: 10.27257/d.cnki.gnxhc.2019.000707

总页数: 62

文件大小: 5422K

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