基于MODIS数据的三江源植被碳利用率研究

基于MODIS数据的三江源植被碳利用率研究

论文摘要

植被碳利用率(CUE)是植被从大气环境中获得的碳,分配到生物量上的百分比,即植被净初级生产力(NPP)与植被总初级生产力(GPP)的比值,它反映了植被光合作用产物的分配结果。作为生态系统碳循环过程机理的基本参数,植被碳利用率在估算区域碳收支方面具有重要意义。而这个参数与气候的关系仍存在不确定性,面对全球气候变暖趋势,有必要进一步阐明植被碳利用率对气候的依赖性。本文基于MODIS GPP和NPP数据和植被类型数据,获得了三江源不同植被类型的GPP、NPP和CUE值;又结合MODIS ET数据、气象数据和高程数据,采用一元线性回归和相关分析法,探讨了2001-2017年三江源植被初级生产力和碳利用率的空间分布特征和时间变化规律,及分析了植被碳利用率对源区气温、降水量和蒸散量变化的响应。研究结果不仅揭示了气候环境变化下的三江源植被生产力状态,还对应对气候变化、制定植被保护措施具有重大的现实意义和科学价值。主要认识与成果如下:(1)三江源各类型植被呈现为森林>灌丛>高寒草地>其他高山植被的生产力特征。各类型植被NPP与GPP的变化特征均呈现出缓慢增长趋势。2001-2017年三江源植被GPP均值为186.75 g C m-2a-1,植被NPP均值为156.47 g C m-2a-1。植被生产力整体呈现出从西北向东南逐渐增加的空间分布特征,与高程表现显著相关性,海拔低于4500m处(东部的兴海县、同德县、泽库县、河南蒙古族自治县、甘德县、久治县和班玛县等)的植被GPP和NPP值均高,而海拔在4500m以上区域(西部的治多县、格尔木市、曲麻莱县、杂多县和中部的玛多县)的植被GPP和NPP值较低。(2)2001-2017年三江源各类型植被碳利用率值较高,光合作用吸收碳的80%以上保存在植被体内。高寒草地、灌丛和其他高山植被碳利用率呈现不同速度的增长趋势,而森林CUE缓慢减少。(3)2001-2017年三江源不同植被类型和整体植被系统CUE在年内3-10月均呈先增后减的变化规律,其中6月植被CUE最高。植被CUE空间上呈现北高南低,西高东低的分布特征。源区玛多县的植被碳利用率最高,河南蒙古族自治县的最低。海拔在4500m以下区域的植被碳利用率较小(0.790.83),海拔在4500m以上区域的植被碳利用率较高,部分区域均在0.85水平以上。(4)三江源植被CUE对气候因子具有显著的滞后效应。4-5月的植被CUE受同期气温、降水量和蒸散量的影响最大,均呈现显著正相关关系。6-8月植被CUE对同期气温、降水量和蒸散量敏感度最高,均呈现显著负相关关系。9-10月植被CUE受气温滞后两个月和降水量、蒸散量滞后一个月影响,与气温呈正相关关系,与降水量和蒸散量呈现负相关关系。(5)整体上,三江源4-10月植被碳利用率与同期气温、降水量和蒸散量分别呈现正相关、负相关和负相关关系。同时黄河源区中玛沁县、甘德县和久治县一带的植被CUE与气温和降水量均呈正相关关系,而长江源区中曲麻莱县南部和治多县西部的植被CUE与气温呈正相关关系,与降水量呈负相关关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 选题背景和意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 植被GPP和 NPP研究进展
  •     1.2.2 植被碳利用率研究进展
  •     1.2.3 植被CUE对气候变化的响应研究进展
  •     1.2.4 三江源植被定量遥感进展
  •   1.3 研究目标和研究内容
  •     1.3.1 课题来源
  •     1.3.2 研究目标
  •     1.3.3 研究内容
  • 第2章 数据来源与研究方法
  •   2.1 研究区概况
  •   2.2 数据来源
  •     2.2.1 植被GPP和 NPP数据
  •     2.2.2 蒸散数据
  •     2.2.3 气象数据
  •     2.2.4 植被数据
  •     2.2.5 地形数据
  •   2.3 研究方法
  •     2.3.1 CUE估算
  •     2.3.2 年际变化趋势分析法
  •     2.3.3 相关分析
  • 第3章 三江源植被系统碳分布格局
  •   3.1 三江源植被初级生产力的变化
  •     3.1.1 植被初级生产力的年内变化特征
  •     3.1.2 植被初级生产力的年际变化特征
  •   3.2 三江源植被系统碳利用率分配
  •     3.2.1 三江源植被CUE的年内变化特征
  •     3.2.2 三江源植被CUE的年际变化特征
  •   3.3 植被系统CUE时空分布特征
  •     3.3.1 三江源植被CUE年内时空分布特征
  •     3.3.2 植被碳分配年际时空分布特征
  •   3.4 小结
  • 第4章 三江源植被CUE对气候变化的响应
  •   4.1 三江源气候变化背景
  •     4.1.1 近17 年三江源气温变化
  •     4.1.2 近17 年三江源降水量变化
  •     4.1.3 近17 年三江源蒸散量变化
  •   4.2 各类型植被的CUE与气候的滞后分析
  •   4.3 植被CUE对气候变化的响应
  •     4.3.1 植被CUE与气候年际变化的空间相关分析
  •     4.3.2 植被CUE与各季气候的空间相关分析
  •   4.4 小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 郑飞鸽

    导师: 张廷斌,付业平

    关键词: 植被碳利用率,时空变化,气候响应,三江源

    来源: 成都理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 成都理工大学

    基金: 四川省教育厅自然科学重点项目(18ZA0042),国家自然科学基金项目(41801099)

    分类号: Q948

    DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000720

    总页数: 67

    文件大小: 4320K

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