天山北坡植被净初级生产力时空分布特征及影响因素分析

论文摘要

天山北坡是新疆重要的农牧业发展基地,如何实现区域内自然-经济-社会的协调与可持续发展已成为当前迫切探讨与研究的现实问题。植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是指绿色植物通过光合作用所固定的有机质总量与维持自养呼吸所消耗的差值,它是植被自身的生理特性与外界环境共同作用的结果,也是评价全球或区域生态安全的重要性指标。因此,准确掌握NPP时空演变趋势,对于理解气候变化、地形地貌及土地利用变更等因素对陆地植被NPP的作用机制,科学评价生态系统调节过程具有重要的理论与实际意义。本文利用2004-2016年MODIS遥感数据、气象数据、地形数据和土地利用数据等相关资料,利用CASA模型对天山北坡区域植被NPP进行估算,并分析NPP的时空分布特征及其与气候因素、地形因素和土地利用覆被变化之间的关系。本研究所得主要结论如下:（1）2004-2016年天山北坡NPP总体呈波动上升趋势,年均值为131.94 gC·m-2·a-1,年际变化斜率为3.20 gC·m-2·a-1。天山北坡NPP空间分布整体呈现西高东低的趋势,西部区域NPP年均值最高,东部最低,中西部区域是天山北坡NPP的主要供给区;石河子市NPP年均值最高,伊吾县和巴里坤县NPP年均值最低。不同季节NPP变化差异明显,6-7月NPP最高,1月NPP最低;夏季植被NPP最大,冬季最低。不同植被类型NPP变化差异明显,总体表现为林地(554.72 gC·m-2·a-1)>耕地(385.43 gC·m-2·a-1)>草地(165.56 gC·m-2·a-1)>建设用地(106.02 gC·m-2·a-1)>水域(38.59gC·m-2·a-1)>未利用地(31.58 gC·m-2·a-1),其中林地NPP增长速率最快,未利用地最低;草地NPP总量随季节的波动幅度最大。（2）天山北坡不同区域气候变化差异较大,中部区域年均温最高,东部最低;西部区域降水量最高,中部次之,东部最低。天山北坡NPP与温度和降水呈正显著性相关的区域分别占3.70%、11.81%,降水对天山北坡NPP的影响大于温度。耕地和建设用地NPP与温度呈正显著性相关区域大于降水,其它植被类型NPP主要受到降水的影响,其中草地与降水量呈正显著性相关区域面积最大,占草地总面积的17.43%。（3）天山北坡不同地形因子对NPP的变化趋势影响不同,随海拔高度的上升,NPP呈现先减小再增大最后减少的趋势,NPP高值区主要分布在海拔2.5-3 km。随着坡度的不断升高,NPP也呈现先减小后增大最后减少的趋势,当坡度在15-20°区间内,NPP均值达到最大。不同坡向,NPP的变化范围在50.61-155.88 gC·m-2之间,正北坡向NPP均值最大,阴坡植被NPP普遍高于阳坡。（4）天山北坡草地和未利用地转移到耕地是近年来土地利用覆被变化的主要方式,植被NPP的波动主要是以耕地、建设用地的转入及草地、未利用地的转出为主导,其中随着农业的发展和城市化进程的加快,草地退化的趋势也在不断加剧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 NPP研究进展
•     1.2.2 CASA模型的研究与应用
•   1.3 研究内容
•   1.4 技术路线
• 第二章 研究区概况与数据
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置和行政区划
•     2.1.2 气候特征
•     2.1.3 地质地貌
•     2.1.4 土壤特征
•     2.1.5 植被类型
•   2.2 数据来源与处理
•     2.2.1 遥感数据
•     2.2.2 气象数据
•     2.2.3 土地利用数据
•     2.2.4 地形数据
•     2.2.5 采样数据
•   2.3 本章小结
• 第三章 基于CASA模型的NPP估算及验证
•   3.1 CASA模型
•     3.1.1 植被所吸收的光合有效辐射（APAR）的计算
•     3.1.2 光能利用率（ε）的计算
•   3.2 模型验证
•     3.2.1 实测数据验证
•     3.2.2 模型对比验证
•   3.3 本章小结
• 第四章 天山北坡植被NPP时空变化特征分析
•   4.1 天山北坡NPP时间变化特征
•     4.1.1 天山北坡NPP年际变化
•     4.1.2 天山北坡NPP月份和季节变化
•     4.1.3 不同植被类型NPP时间变化
•     4.1.4 各市县NPP时间变化
•   4.2 天山北坡NPP空间变化特征
•     4.2.1 植被NPP空间变化特征分析方法
•     4.2.2 天山北坡NPP空间分布
•     4.2.3 天山北坡NPP空间变化趋势
•   4.3 本章小结
• 第五章 天山北坡植被NPP影响因素分析
•   5.1 NPP与气候因子间的关系
•     5.1.1 NPP与气候因子相关性分析方法
•     5.1.2 天山北坡气候变化特征
•     5.1.3 NPP与气候因子的相关性
•     5.1.4 不同植被类型与气候因子的相关性
•   5.2 地形因素对植被NPP的影响
•     5.2.1 海拔高度对NPP的影响
•     5.2.2 坡度对NPP的影响
•     5.2.3 坡向对NPP的影响
•   5.3 天山北坡土地利用方式变化对植被NPP的影响
•     5.3.1 天山北坡土地利用/覆被变化特征
•     5.3.2 土地利用/覆被变化对NPP的影响
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高军

导师: 尹小君

关键词: 天山北坡,时空分布,气候变化,土地利用

来源: 石河子大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 石河子大学

分类号: Q948

总页数: 58

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