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基本于CASA模型的祖厉河流域NPP研究

作　者: 岳玮
导　师: 孙国钧
学　校: 兰州大学
专　业: 生态学
关键词: 祖厉河流域 碳循环 CASA NPP 土地利用变化
分类号: Q14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 85次
引　用: 2次
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内容摘要


陆地生态系统在全球碳循环中起着源/汇的双重作用,是人类活动与气候变化相互作用的重要环节,陆地生态系统碳循环的研究有利于推动全球变化和生态学的研究进展。对中国来说,碳循环的研究十分重要也十分紧迫,这关系到中国未来能源政策和农业政策的制定及怎样履行。祖厉河流域的生态环境问题严峻,越来越引起科研人员的关注。所以对祖厉河流域开展净第一性生产力（NPP）估算的研究将有助于寻找到该流域植被固定CO2的驱动因子,为流域生态环境保护提供参考依据。本论文选用CASA（Carnegie-Ames-Stanford-Approach）模型,结合多光谱遥感资料和气候数据,在IDL环境下编程实现对1987年7月—2003年7月祖厉河流域净第一性生产力的时空分布和变化研究,并分析和探讨了引发NPP变化的驱动因子。研究结论如下:1.从NPP空间分布来看,祖厉河流域NPP分布与降水空间分布变化紧密相关。流域降水呈现明显的纬度地带性分布规律,自南向北逐渐减少,NPP也自南向北逐渐减小。2.从NPP年际变化来看,祖厉河流域1987,1993,2000,2003年7月份的NPP分别为152496376gC/m,144327888gC/m,135881495gC/m,174341535gC/m。NPP从1987年7月至2000年7月逐步减少,2000年7月至2003年7月逐步增大,是一个先减少后增多的变化过程。3.从不同土地利用类型NPP来看,祖厉河流域草地面积比例最大,其次是耕地,两者所占NPP也是流域各类土地利用类型NPP的前两位。1987,1993,2000,2003年7月草地NPP比例分别是62.17%,58.95%,39.84%,71.86%;1987,1993,2000,2003年7月耕地NPP比例分别是35.49%,37.90%,58.06%,25.61%。流域草地NPP变化趋势和合计NPP变化趋势类似,耕地NPP变化趋势和合计NPP变化趋势相反。4.1987年7月—2003年7月,祖厉河流域土地利用变化的整体趋势:1987年7月—1993年7月,草地面积减少2.91%,耕地面积增大2.85%;1993年7月—2000年7月,草地面积减少0.27%,耕地面积增大0.16%;2000年7月—2003年7月,草地面积增大2.56%,耕地面积减少3.07%。5.祖厉河流域NPP变化和气候以及土地利用变化关系密切。1987年7月—2000年7月,耕地面积增加,草地面积减少,气温升高,NPP逐年减少;2000年7月—2003年7月,耕地面积减少,草地面积增加,气温降低,NPP逐年增加。6.祖厉河流域位于黄土高原农牧交错带,草地是最适宜农牧交错带自然条件的顶级植物群落。退耕还草顺应了农牧交错带的内在需要,流域NPP逐步增加,植被状况得到恢复。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-29
  1.1 论文选题的重要意义  11-18
    1.1.1 陆地生态系统碳循环的几个概念  11-13
    1.1.2 陆地生态系统碳循环的重要意义  13-18
  1.2 陆地生态系统碳循环模型研究进展及发展趋势  18-25
    1.2.1 NPP模型研究进展  20-21
    1.2.2 气候生产力模型  21
    1.2.3 生理生态过程模型  21-22
    1.2.4 光能利用率模型  22-23
    1.2.5 NPP估算模型的比较  23-25
  1.3 研究区概况  25-29
    1.3.1 地理位置  25
    1.3.2 祖厉河地质地貌  25-26
    1.3.3 气候条件  26-27
    1.3.4 土壤与植被条件  27-29
第二章 实验方法  29-31
  2.1 CASA模型概况  29-30
  2.2 遥感在NPP模型中的应用  30-31
第三章 数据获取与处理  31-46
  3.1 CASA模型的算法  31-35
    3.1.1 植被所吸收的光和有效辐射的计算  33
    3.1.2 光能利用率ε的计算  33-34
    3.1.3 土壤含水量子模型的计算  34-35
  3.2 遥感数据的获取与处理  35-41
    3.2.1 遥感影像的获取  35
    3.2.2 TM传感器的数据和光谱特征  35-37
    3.2.3 遥感图像预处理  37-41
    3.2.4 归一化植被指数求算  41
  3.3 模型其他参数获取与处理  41-46
    3.3.1 气象数据的获取与处理  42-45
    3.3.2 土地覆盖分类数据的获取与处理  45
    3.3.3 土壤数据的获取与处理  45-46
第四章 结果与分析  46-54
  4.1 祖厉河流域NPP统计与分析  46-48
  4.2 祖厉河流域草地，耕地NPP统计与分析  48-50
  4.3 祖厉河流域草地，耕地栅格统计与分析  50
  4.4 祖厉河流域土地利用变化  50-53
  4.5 NPP与气候以及土地利用变化的关系  53-54
第五章 讨论  54-57
  5.1 祖厉河流域土地利用变化  54-55
  5.2 祖厉河流域土地利用变化与NPP的关系  55-57
第六章 结论  57-58
参考文献  58-69
致谢  69

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中图分类: > 生物科学 > 普通生物学 > 生态学（生物生态学）
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