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三江源区高寒草甸草产量遥感监测及植物碳汇动态研究

作　者: 王苗苗
导　师: 林慧龙
学　校: 兰州大学
专　业: 草业地理信息学
关键词: 三江源归一化植被指数(NDVI) 草产量碳汇全球气候变化
分类号: X87
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

三江源区位于青藏高原腹地,是青藏高原重要的组成部分,也是对全球气候变化最敏感的地区,研究三江源区高寒草甸草产量和草地植被碳汇状况对草地资源合理利用和应对全球气候变化具有重要意义。本研究利用地表温度(LST)、归一化植被指数(NDVI)遥感数据和地面实测的草地鲜重、风干重、盖度等资料,分析地表温度与NDVI之间的相关关系；用交叉验证的方法对高寒草甸草产量进行精度验证,在此基础上计算并反演了2003-2009年高寒草甸草产量,采用反演模型,模拟了研究区高寒草甸植物碳汇及其空间分布。主要结论有：(1)2003-2007年三江源地区每8日平均地表温度的最大值出现在6到7月之间,而2008-2009年最大值出现在5月份；分析高寒草甸NDVI与LST之间的关系表明,二次曲线模型的拟合度最高,R2=0.5563, p<0.01。(2)本研究结合了145个样地的实测样方数据,使用交叉验证的方法,比较分析了NDVI与鲜重、风干重以及盖度之间的4种反演模型,发现指数模型能够更好地反映NDVI与鲜重和风干重之间的相关关系,而草地盖度适合使用乘幂模型进行反演,发现风干重与NDVI的模型适合反演草产量；在上述模型建立基础上,本研究首次对模型进行改进,利用草地生长与NDVI和水热之间的关系,建立了多因素模型,得出其拟合度高于单因索模型。(3)采用最优模型反演出高寒草甸地上第一净初级生产力(ANPP),结合草地植被的根冠比(R：S),本研究首次利用遥感数据与实测数据结合的方法,得到2003-2009年间研究区高寒草甸植物碳汇的模拟结果,得到的模拟值分别为0.77Tg C (1Tg=1012g),0.76Tg C,0.87Tg C,0.77Tg C,0.75Tg C,0.75Tg C,0.91Tg C,总体呈上升的趋势。在全球气候变暖的大环境下,地表温度是对全球气候改变的一种响应,但本研究发现,研究区2003-2008年平均气温和降水呈上升趋势,地表温度呈下降势。植物碳汇的变化可能是对全球气候改变的另一种响应,本文第一次模拟了三江源高寒草甸植物碳汇能力,发现其碳汇能力呈现增加的趋势,但是研究发现86%以上的植物碳汇位于地下部分,地上可被利用部分很少,因此,植物碳汇的生态意义远远大于放牧利用的现实意义。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 高寒草甸的生态重要性及研究热点  10-12
    1.1.1 生态功能  10-11
    1.1.2 研究热点  11-12
  1.2 高寒草甸退化的成因分析  12-13
    1.2.1 自然因素  12-13
    1.2.2 人为因素  13
  1.3 植被指数(VI)的提出  13-18
    1.3.1 利用遥感技术实现草地植被监测的优越性  13-14
    1.3.2 植被指数的概念  14-15
    1.3.3 植被指数的类型  15-16
    1.3.4 归一化植被指数(NDVI)  16-17
    1.3.5 研究进展  17-18
  1.4 地表温度  18-21
    1.4.1 地表温度的表述  18
    1.4.2 地表温度反演算法  18-21
  1.5 本研究的选题及意义  21-22
    1.5.1 研究背景  21
    1.5.2 研究意义和目的  21-22
第二章研究区及研究方法  22-28
  2.1 研究区概况  22-26
    2.1.1 自然地理状况  22-23
    2.1.2 气候特点  23-24
    2.1.3 土壤与动植物资源  24
    2.1.4 社会经济状况  24-25
    2.1.5 畜牧业现状  25-26
  2.2 研究方案  26-27
    2.2.1 研究目标  26
    2.2.2 研究内容  26-27
  2.3 技术路线  27-28
第三章数据采集  28-31
  3.1 数据采集  28-29
    3.1.1 LST数据集  28
    3.1.2 NDVI数据集  28-29
    3.1.3 辅助数据  29
  3.2 数据处理  29-31
第四章 NDVI和LST数据年际变化动态  31-36
  4.1 NDVI年际变化动态  31-32
  4.2 LST年际变化动态  32-33
  4.3 NDVI与LST之间的相关性分析  33-35
    4.3.1 分析数据的回归模型  33-34
    4.3.2 NDVI与LST关系模型的建立  34-35
  4.4 讨论  35-36
第五章草产量遥感监测及植物碳汇年际动态分析  36-46
  5.1 背景  36
  5.2 地表调查数据  36
  5.3 草产量监测模型与精度评价  36-40
    5.3.1 模型的精度验证  36-37
    5.3.2 监测模型的建立  37-40
  5.4 草产量年际动态分析  40
  5.5 植物碳汇年际动态变化  40-46
第六章讨论、创新与结论  46-49
  6.1 讨论  46-47
  6.2 论文创新  47-48
  6.3 结论  48-49
参考文献  49-55
在学期间的研究成果  55-56
致谢  56-57

三江源区高寒草甸草产量遥感监测及植物碳汇动态研究

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