人类活动对疏勒河流域景观格局和净初级生产力的影响研究

论文摘要

近年来,全球人类活动的加剧深刻影响着全球及不同尺度区域生态系统的演变。人类活动通过影响区域景观格局,进而导致区域植被净初级生产力(NPP)发生变化。然而,在人类活动影响下,区域景观格局和NPP的时空变化特征、空间响应关系及尺度依赖性如何是当前尚未解决的科学问题。鉴于此,本文在景观生态学和可持续发展理论指导下,以我国西北干旱区疏勒河流域为例,深入开展了人类活动影响下流域尺度景观格局与NPP时空变化特征及空间相关性研究。首先,采用2000—2015年四期Landsat卫星数据解译获得流域土地利用数据,利用Fragstats软件计算了景观指数,探讨了人类活动强度对景观指数的影响;其次,基于CASA模型,利用气象数据、MODIS遥感数据和土地利用类型数据计算了2001—2015年流域NPP,分析其时空动态特征及其景观格局对NPP的影响;最后,基于以上计算数据,综合利用网格分析和回归分析等方法对流域2000—2015年多网格尺度的景观格局与NPP空间相关性进行定量分析。并以2015年为例,选择出最适尺度,在景观水平和类型水平上分别建立了基于景观指数的NPP多元线性回归模型,为流域景观格局的优化布局以及区域生态环境的持续健康发展提供科学依据和技术支撑。本文的主要结论如下:1、疏勒河流域人类活动强度对景观格局的影响(1)通过对疏勒河流域2000—2015年景观格局动态演变和破碎化分析表明,在中下游绿州区耕地和城乡居民建设用地面积大幅增加,景观类型多样,且最为破碎。(2)流域不同年份的人类活动强度(HAILS)空间分布格局较为一致,高值区主要分布于中下游呈条带状的绿洲区。随着时间变化,流域的HAILS增加最明显,说明该流域人类活动强度随着时间的推移逐渐增强。(3)流域HAILS与景观破碎度指数在空间上均呈正相关关系,即人类活动强度越高,景观斑块的数量,形状和结构越加复杂多样。说明人类活动强度在很大程度上对景观破碎化产生影响。2、疏勒河流域NPP时空变化特征及景观格局对NPP影响(1)2001—2015年间疏勒河流域NPP总体呈缓慢增加趋势,并于2010年后呈现极显著的增加趋势;流域多年平均NPP空间异质性显著,上游和中游绿洲地区NPP最大,荒漠戈壁地区NPP最小。2015年流域不同季节间的NPP空间分布差异十分明显,其中夏季NPP的空间异质性最为显著,冬季流域NPP的空间异质性最小。(2)流域景观类型变化明显,总体上,2000—2015年间景观类型变化对NPP总量增加起到促进作用,且耕地面积的变化对NPP总量的变化贡献最大。3、疏勒河流域景观指数与NPP空间相关性及尺度效应(1)本文将流域划分为5km35km—40km340km八种不同尺度的网格,并对2000、2005、2010、2015年不同网格尺度上20个景观指数与NPP相关性进行深入的分析。不同年份和网格尺度下,各景观指数与NPP呈不同程度的正或负相关性,呈正相关的指数较多,但Pearson相关系数变化趋势较为一致的。(2)在时间上,不同网格尺度的景观指数和NPP的相关性随着时间的变化大多呈现增强的趋势。其中表征景观斑块数量和密度、斑块聚散程度及斑块多样性的指数与NPP的相关性增加趋势更为显著。说明随着人类活动影响的加强,景观破碎化程度对植被NPP影响也呈增强趋势。(3)在空间上,随着网格尺度的增大,不同景观指数与NPP的相关性变化趋势各异。其中,表征景观斑块密度、数量和丰富度的指数与NPP的空间相关性随着网格尺度的增大而增大。而表征景观聚散程度的指数随网格尺度的增大而减小。说明疏勒河流域景观指数与NPP的相关性存在明显的空间尺度效益。4、疏勒河流域2015基于景观指数的NPP多元线性回归模型(1)以2015年为例,30km330km网格尺度的Pearson相关系数及其显著性比其它尺度的较高,可确定为该流域的最适宜网格尺度。(2)在最适宜网格尺度上,选择与NPP高度相关的景观水平上的PD、SHDI、PR、LPI、DIVISION、AI指数,建立基于景观指数的NPP多元线性回归模型,景观指数解释了62.7%的NPP变化,说明这些景观指数的变化对NPP具有显著影响。(3)在最适宜网格尺度上,根据不同景观类型选择相关性较高的景观指数建立了NPP多元线性回归模型,但模型的参数和模拟的效果都有所不同。综上所述,本研究揭示了在人类活动影响下,流域景观格局和NPP的时空变化特征、空间响应关系及尺度依赖性,并构建了基于景观指数的NPP多元线性回归模型,为深入理解景观格局变化对NPP的影响提供了新思路。研究成果不仅填补了流域景观生态学相关研究的不足,也可用于指导流域景观格局优化和生态环境管理与监测,具有潜在的应用价值。

论文目录

中文摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 景观格局及其影响因素

1.2.2 NPP研究

1.2.3 尺度效应研究

1.3 研究内容

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究目标

1.3.3 技术路线

1.3.4 拟解决的关键问题

1.3.5 创新点

第二章研究区概况

2.1 自然环境概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气候条件

2.1.4 水文水资源条件

2.1.5 土壤及植被条件

2.2 社会经济概况

2.2.1 人口及人民生活

2.2.2 经济

第三章数据和方法

3.1 数据来源

3.1.1 MODIS数据

3.1.2 Landsat数据

3.1.3 气象数据

3.1.4 土地利用数据

3.1.5 数字高程数据

3.1.6 社会经济数据

3.2 数据处理

3.2.1 MODIS数据

3.2.2 Landsat数据

3.2.3 气象数据

3.2.4 其它数据

3.3 研究方法

3.3.1 景观指数

3.3.2 人类活动强度

3.3.3 CASA模型

3.3.4 Mann-Kendall趋势分析法与M-K突变检验

3.3.5 NPP的时空变异性分析方法

3.3.6 网格划分

第四章疏勒河流域人类活动强度对景观格局的影响研究

4.1 疏勒河流域景观格局变化及破碎化分析

4.1.1 2000—2015 年景观格局动态演变

4.1.2 2015年景观破碎化分析

4.2 疏勒河流域人类活动强度分析

4.2.1 HAILS的适用性分析

4.2.2 2000—2015年HAILS分析

4.3 疏勒河流域景观破碎化与HAILS空间相关性分析

4.4 本章小结

第五章疏勒河流域NPP的时空变化及景观格局对NPP的影响研究

5.1 疏勒河流域NPP计算结果验证及分析

5.1.1 CASA模型计算NPP的结果验证

5.1.2 疏勒河流域NPP计算结果分析

5.2 疏勒河流域NPP时空趋势分析

5.2.1 NPP的 MK时间突变分析

5.2.2 NPP的 MK空间趋势分析

5.2.3 2001—2015 年植被NPP的时空变异特征分析

5.3 疏勒河流域景观格局变化对NPP变化的影响分析

5.3.1 景观格局的变化分析

5.3.2 景观格局变化对NPP变化的影响分析

5.4 本章小结

第六章疏勒河流域景观格局与NPP空间相关性研究

6.1 疏勒河流域不同尺度景观格局与NPP相关性

6.2 疏勒河流域最适宜尺度的NPP时空分布特征及多元线性回归模型

6.2.1 景观水平上最适宜尺度的NPP多元线性回归模型

6.2.2 最适宜尺度的NPP时空分布特征

6.2.3 类型水平上最适宜尺度的NPP多元线性回归模型

6.3 本章小结

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 研究展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周妍妍

导师: 岳东霞

关键词: 景观指数,净初级生产力,空间相关性,尺度效应,疏勒河流域

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 兰州大学

分类号: P901

总页数: 89

文件大小: 7842K

下载量: 218

人类活动对疏勒河流域景观格局和净初级生产力的影响研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢