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长江流域中上游区域NPP及土壤碳分布格局

作　者: 王孟霞
导　师: 王鹏程
学　校: 华中农业大学
专　业: 林学
关键词: 长江中上游植被土壤有机碳 NPP C-FIX模型
分类号: S714
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

长江流域中上游地区地形复杂,水土流失等生态问题严重。该区域植被土壤资源丰富,在维持区域生态安全和碳循环中发挥着重要作用。本文选用C-FIX模型,利用气象数据(温度、太阳总辐射)日均值、遥感数据NDVO、高程DEM等数据,模拟长江中上游流域2001和2010年区域尺度的植被初级生产力NPP,并与CASA模型模拟结果进行比较,并分析了其分布格局。并利用土壤类型法估测和分析土壤上层(0-30cm)和下层(30-100cm)有机碳储量及其空间分布。探讨植被NPP和土壤有机碳及其分布格局,为长江流域农林政策的制定和该区域生态可持续发展提供理论基础,研究结果如下：(1)用IDW, BRF, OK, and SK四种方法对2001和2010年两期的1-12月份长江中上游流域207个温度气象站点月平均温度和46个辐射气象站点的月均总辐射数据进行插值。结果表明,全年大多数月份的温度数据基本上采取基于高程数据的普通克里金(OK)方法的插值效果最好。对太阳辐射数据,也是OK的插值效果最好。内插时不仅考虑了长江中上游流域所有气象站点,还将长江中上游周边的气象站点也纳入内插过程,保证省界附近点内插的可靠性；(2)到2010年为止,长江流域中上游地区NPP总量为1052.71Tg/yr；土壤有机碳含量为545.49×108t,长江流域中上游地区NPP和土壤有机碳分别占全国的54%、59%。单位面积NPP为612.32gC/m2/yr;单位面积上、下层土壤有机碳的密度分别是42.40kg/m2,2.75kg/m2,长江流域中上游地区NPP和土壤碳远远高于全国平均水平。(3)长江流域中上游地区NPP和土壤碳及其分布主要受气候、植被、土壤类型综合因素的影响,地域差异显著。其总的趋势是温暖湿润的中游地区NPP大于寒冷的上游荒漠地区,最高的单位面积NPP出现在云贵高原,最低出现在青海青藏高原东南部荒漠地和高寒区；最高的土壤碳密度出现在青藏高原东北部和东南部的高山,最低出现在四川盆地。这些均由气候控制的植被生产力和土壤有机质的分解速度决定。同时人为耕作、林龄、林木的收割对土壤碳也有影响。(4)从NPP季节分布来看,春季、冬季NPP平均值明显低于夏秋两季,其中夏季NPP最高。5-9月份是NPP的积累月份,占全年NPP总量的68.4%。该时间段是长江中上游气温较高、雨量充沛、水热条件最适合植被生长的阶段。从NPP与地形的关系来看,植被NPP随海拔高度和坡度的增加而降低。在高程小于500米的平原区域,NPP最高：在坡度小于5℃的地区,NPP最高；坡度对NPP影响不大。(5)从2001-2010年NPP的绝对变化量分析,2001年森林覆盖率34.08%,2010年37.17%,森林覆盖率增加了0.03%,相应地,NPP增加了13.06Tg。云贵高原、鄱阳湖一带NPP增长幅度最大；而嘉陵江至岷沱江一带NPP下降幅度最大。总体上,长江中游NPP较上游地区增长幅度较大。(6)0-30cm的上层土壤有机碳大于30-100cm下层土壤有机碳,随着土层越深,土壤碳呈现递减的趋势,且下层土壤有机碳的含量远远低于上层土壤。在0-30cm的土层,土壤碳最高出现在长江源头-青海青藏高原西南带,最低出现在四川盆地、云贵高原等地区。而下层土壤有机碳的分布规律与上层相反。(7)在长江流域中上游地区所有植被中,除去草地、耕地和无林地,在其余6种林地类型的NPP中,NPP总量为混交林>灌木林>常绿针叶林>落叶阔叶林>常绿阔叶林>落叶针叶林；植被NPP的平均值为落叶阔叶林>常绿阔叶林>混交林>常绿针叶林>落叶针叶林>灌木林。主要类型土壤对应的林地NPP中,NPP总量为红壤>紫色土>黄棕糖>黄壤>高山土>水稻土>棕壤。NPP平均值为棕壤>黄壤>黄棕糖>灰棕壤>红壤>灰褐土>石灰土>紫色土>褐土>黄褐土,棕壤的土壤肥力最好。(8)在长江流域中上游地区所有植被中,除去草地、耕地和无林地,在其余6种林地类型的土壤有机碳中,在6中有林地对应的土壤有机碳,有机碳总量为混交林>灌木林>落叶阔叶林>常绿针叶林>常绿阔叶林>落叶针叶林。0-30cm的土壤有机碳密度为常绿针叶林>针叶落叶林>灌木林>混交林>常绿阔叶林>落叶针叶林；30-100cm的土壤有机碳密度为常绿阔叶林>落叶针叶林>混交林>落叶阔叶林>常绿针叶林>灌木林。上层土壤有机碳贮量红壤>高山土>黄棕壤>黄壤>黄棕壤,下层土壤有机碳紫色土>红壤>黄壤>水稻土>黄棕壤。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
1 绪论  12-26
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究综述  13-25
    1.2.1 植被 NPP研究  13-19
    1.2.2 土壤有机碳研究  19-25
  1.3 本文的研究内容与研究思路  25-26
2 研究方法  26-34
  2.1 研究区概况  26-28
    2.1.1 气候地理概况  26-27
    2.1.2 植被概况  27
    2.1.3 土壤概况  27-28
  2.2 数据来源  28-30
    2.2.1 气象数据  28
    2.2.2 土壤数据  28
    2.2.3 土地覆盖数据  28
    2.2.4 背景数据  28-30
  2.3 技术路线  30-31
  2.4 计算方法  31-34
    2.4.1 NPP估算方法  31-32
    2.4.2 土壤有机碳的估算方法  32-34
3 结果与分析  34-71
  3.1 数据预处理  34-51
    3.1.1 气象数据  34-45
    3.1.2 高程  45-47
    3.1.3 归一化植被指数NDVI数据  47-48
    3.1.4 土地利用类型分类  48-49
    3.1.5 土壤分类  49-51
  3.2 长江流域中上游区域NPP及空间分布格局  51-63
    3.2.1 模型模拟结果验证分析  51-52
    3.2.2 长江中上游流域NPP及其地理分布  52-53
    3.2.3 长江中上游流域NPP的月变化  53-57
    3.2.4 不同类型植被NPP的时空分布  57-58
    3.2.5 2001-2010年NPP的绝对变化  58-60
    3.2.6 不同土壤类型NPP分布  60-61
    3.2.7 NPP与地形的关系  61-63
  3.3 长江流域中上游区域土壤有机碳及空间分布格局  63-71
    3.3.1 上层(0-30cm)土壤有机碳的分布格局  64-65
    3.3.2 下层(30-100cm)土壤有机碳的分布格局  65-66
    3.3.3 不同土壤类型的土壤有机碳分布  66-68
    3.3.4 不同植被类型的土壤有机碳分布  68-71
4 总结和展望  71-74
  4.1 主要研究结论  71-73
  4.2 研究存在的不足和展望  73-74
参考文献  74-82
致谢  82

长江流域中上游区域NPP及土壤碳分布格局

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