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东北林草交错区NPP的时空变化特征及影响因子分析

2020-12-02阅读(130)

东北林草交错区NPP的时空变化特征及影响因子分析

论文摘要

大气中的温室气体开始显著增加,是受各种人类活动的负面影响,这也导致了全球气候的变暖。植被可吸收造成温室效应的气体（二氧化碳等）,植被净初级生产力可以显示出植被固定大气中CO2的能力。若能准确且及时地估算出全球或区域尺度的植被净初级生产力,对其时空变化特征进行分析,了解其与各影响因子的响应关系,这不仅能够为人类充分开发和利用全球或区域自然资源提供合理的科学依据,而且对全球或区域碳循环的研究具有重大意义。东北林草交错区是全国生态脆弱区保护规划纲要中划分出的八个生态脆弱区之一,是需要重点保护的生态区域,也是我国目前生态问题较为突出区域,而且该区域经济相对落后,人民的生活也比较贫困。通过对东北林草交错区2000-2015年植被NPP时空变化特征及气候变化和人类活动的影响进行定量分析,以便为该区域植被生产能力进行评价,评估退耕还林等生态建设工程的效益以及在制定管理政策的时候提供一定的科学依据。本文基于MOD17A3遥感数据集,通过GIS技术分析了东北林草交错区年平均植被实际NPP的时空分布特征;同时根据“周广胜模型”模拟并获取了气候变化对东北林草交错区年平均植被潜在NPP的影响;最后采用残差分析法研究了人类活动对东北林草交错区植被NPP的影响。所得主要结果如下:（1）2000-2015年东北林草交错区年平均植被实际NPP值的变化范围为185.37-297.19 g C/（m2?a）,平均值为245.03 g C/（m2·a）,整体呈上升趋势,自北向南呈现出逐渐降低的趋势,呈增加趋势的面积（91.84%）明显远大于呈减少趋势的面积（8.16%）;年平均植被潜在NPP平均值为213.86 g C/（m2·a）,变化范围在188.23-248.05 g C/（m2·a）,呈上升趋势。从时间尺度分析,植被实际和潜在NPP出现最小值（2001）和最大值（2013）的年份一致,变化趋势基本一致,在2001年、2007年和2010年,东北林草交错区年平均植被实际NPP值小于植被潜在NPP值;从空间尺度分析,分三类0-141 g C/（m2·a）（实际NPP小于潜在NPP,5.68%）,降水量、气温、生物温度和相对湿度均高于平均值;141-281 g C/（m2·a）（实际NPP等于潜在NPP,66.84%）,气温、生物温度、日照时数和潜在蒸散量高于平均值;281-735 g C/（m2·a）（实际NPP大于潜在NPP,27.48%）,降水量、相对湿度高于平均值。（2）从时间尺度来分析,东北林草交错区的降水量和相对湿度在2000-2015年呈现出逐年增加的趋势,气温、生物温度、日照时数、潜在蒸散量呈逐年减少趋势;从空间尺度来分析,气温、生物温度、潜在蒸散量的空间分布规律是由北向南逐渐增加,相对湿度是由北向南逐渐降低,降水量是由北向南多-少-多,日照时数是由北向南少-多-少。（3）年平均植被NPP与年降水量和年平均相对湿度呈正相关,研究区植被NPP受年平均降水量的影响要大于年平均相对湿度。研究区植被处于恢复状态（92.15%）的面积远大于植被处于退化状态（7.85%）的面积。人类活动促进植被恢复的区域占总面积的0.02%,而气候因素促进植被恢复的区域占总面积的20.01%,气候变化造成植被退化的区域（占总面积的0.01%）小于人类活动（占总面积的7.04%）。在气候变化和人类活动共同作用下,72.12%的植被处于恢复状态,0.8%的植被处于退化状态。总体而言,气候因素（温度、降水等）是研究区植被恢复的主要驱动力,占主导作用。而生态建设（退耕还林还草）等人类活动是植被恢复的次要因素。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题背景与研究意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 国外研究进展
  •     1.2.2 国内研究进展
  •     1.2.3 东北林草交错区研究进展
  •     1.2.4 前人研究中的不足和本文拟解决问题
  •   1.3 研究内容
  •   1.4 技术路线
  • 第二章 研究区概况与资料方法
  •   2.1 研究区概况
  •   2.2 研究资料
  •     2.2.1 遥感资料
  •     2.2.2 气象资料
  •     2.2.3 其他资料
  •   2.3 研究方法
  •     2.3.1 趋势分析法
  •     2.3.2 残差分析法
  •     2.3.3 “周广胜模型”
  •     2.3.4 模型验证
  •     2.3.5 植被退化／恢复评价方法
  • 第三章 东北林草交错区植被NPP估算
  •   3.1 植被实际NPP的时空变化特征分析
  •     3.1.1 年平均植被实际NPP的时间变化特征
  •     3.1.2 年平均植被实际NPP的空间变化特征
  •   3.2 植被潜在NPP的时空变化特征分析
  •     3.2.1 年平均植被潜在NPP的时间变化特征
  •     3.2.2 年平均植被潜在NPP的空间变化特征
  •   3.3 潜在NPP与实际NPP时空变化对比分析
  •     3.3.1 潜在NPP与实际NPP时间变化对比分析
  •     3.3.2 潜在NPP与实际NPP空间变化对比分析
  • 第四章 东北林草交错区气候因子变化分析
  •   4.1 降水量的时空变化特征分析
  •     4.1.1 年平均降水量的时间变化特征
  •     4.1.2 年平均降水量的空间变化特征
  •   4.2 气温的时空变化特征分析
  •     4.2.1 年平均气温的时间变化特征
  •     4.2.2 年平均气温的空间变化特征
  •   4.3 生物温度的时空变化特征分析
  •     4.3.1 年平均生物温度的时间变化特征
  •     4.3.2 年平均生物温度的空间变化特征
  •   4.4 日照时数的时空变化特征分析
  •     4.4.1 年平均日照时数的时间变化特征
  •     4.4.2 年平均日照时数的空间变化特征
  •   4.5 相对湿度的时空变化特征分析
  •     4.5.1 年平均相对湿度的时间变化特征
  •     4.5.2 年平均相对湿度的空间变化特征
  •   4.6 潜在蒸散量的时空变化特征分析
  •     4.6.1 年平均潜在蒸散量的时间变化特征
  •     4.6.2 年平均潜在蒸散量的空间变化特征
  • 第五章 气候变化和人类活动对植被NPP变化的影响
  •   5.1 植被恢复和退化的评估
  •     5.1.1 气候因子与植被NPP变化的影响分析
  •     5.1.2 人类活动与植被NPP变化的影响分析
  •     5.1.3 气候变化和人类活动对植被NPP变化的共同作用
  •   5.2 气候因子与植被NPP变化的影响分析
  •     5.2.1 气候因子与实际NPP的相关性
  •     5.2.2 气候因子与潜在NPP的相关性
  •   5.3 东北林草交错区脆弱性评价
  • 第六章 结论与讨论
  •   6.1 结论与讨论
  •   6.2 问题与展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张佳琦

    导师: 张勃

    关键词: 东北林草交错区,时空变化,影响因子

    来源: 西北师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 西北师范大学

    基金: 国家自然科学基金项目“黑河中游灌区尺度土地利用变化及其驱动力研究”(编号:41561024),“河西走廊大型风电场局地气候效应及其对荒漠植物的影响”(编号:31760241)

    分类号: Q948.1

    总页数: 76

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