长白山区林地NPP时空演变特征、物候规律及其多层次驱动机制研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youlan26
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是表征生态环境质量的关键指标之一,而长白山区作为国家“两屏三带”生态格局中的重要生态屏障,对其森林生态系统的规律展开探究可为该区域甚至全国的森林生态系统管理及可持续发展提供重要参考。本研究基于遥感数据驱动的GLO-PEM模型,首先对2001–2015年间长白山区林地以8天为周期的林地NPP进行了估算,然后基于Sen-Mann-Kendall趋势分析、自相关分析以及Hurst指数方法解析了长白山区林地NPP的时空演变、空间集聚特征以及未来可持续性规律;其次,通过生长初、中、末期每8天的NPP累积量的变化趋势揭示了长白山林地的物候变化规律;最后,基于多层统计分析模型(HLM)重点探讨了不同层次下林地NPP的驱动机制以揭示潜在驱动因素对不同层次下长白山区森林生态环境质量的综合影响。研究结果如下:(1)从GLO-PEM模型的构建与分阶段验证的结果来看:估算的2008年晴空辐射空间分布数据与实际观测的逐日太阳辐射最大值的空间分布趋势大致相似一致;采用MOD17的NPP与本研究采用构建模型模拟NPP值进行对比结果发现,2003年和2008年基于GLO-PEM模型反演的林地NPP与MOD 17产品NPP的相关系数分别为0.9121、0.8902,表明模型估算的NPP精度较高。因此,该模型可用于长白山区林地NPP的估算。(2)2001–2015年长白山区林地NPP的时空演变特征显示,长白山区林地NPP总体上呈波动上升的趋势,其中,2007和2008年明显高于其它年份,随后发生逆转,特别是2009年在研究区遭受严重夏旱,致使林地NPP大幅下降。从空间演变特征来看,长白山区2001–2015年植被NPP整体呈由东南向西北逐级递减态势,整个研究区林地NPP均值为765.66 g C?m-2?a-1。从2001–2008阶段到2008–2015年期间,主要分布在西北和长白山区的NPP低值区(300–500 g C?m-2?a-1)向中值区(500–700g C?m-2?a-1)转移较为明显,同时,介于高值区900–1200 g C?m-2?a-1的NPP也下降了4.25%。因此,在此期间长白山区的NPP仍呈现一定的下降趋势,表明长白山区部分地区的植被仍有退化的趋势,应更多的注重于高-中-低值区的合理规划与分布。从不同类型林地NPP的变化来看,温带落叶灌丛、温带落叶阔叶林NPP呈减少趋势,而其余类型林地NPP均呈不同程度的增加趋势,尤其是针叶林NPP增加较为明显。(3)长白山区不同时间段林地NPP的空间自相关特征的研究显示,2001–2008年到2008–2015年的全局自相关指数均在0.8以上,但后一阶段的指数要略低于前一阶段的指数,表明随着时间的推移,长白山区生态环境的空间集聚性有一定的下降,区内的空间差异性有所增强;此外,低-低(L-L)和高-低(H-L)类型的集聚区域从2001-2008年的27.56%扩大到2008-2015年的28.21%,建议地方部门重点优化这些区域,加强年龄差异较大的复合林建设,使生态环境更加健康。(4)长白山区林地NPP的Sen-Mann-Kendall变化趋势结果显示,2001–2015年间长白山区林地NPP整体呈不显著增加趋势,其增加和减少趋势的面积分别占52.58%和47.42%,这表明仍有较大比例的区域呈现出退化趋势。其中45.22%的区域呈轻微退化趋势,主要呈星状分布于张广才岭以南地区;而严重退化的区域占2.20%,主要零散分布于长白山区东部的龙井市南部、和龙市以及研究区中部的蛟河市。长白山区森林生态系统Hurst指数可持续性结果显示,未来长白山区林地NPP变化的反向特征要略高于同向特征,其中30.68%的区域将由改善转为退化,主要呈带状分布于张广才岭的北部东部以及长白山脉的东南部地区;未来呈持续退化的区域占到全区的22.22%,主要分布于长白山区域中部的蛟河市、敦化市等地,以上研究表明未来长白山森林生态系统退化趋势较为明显,应注重对长白山退化区域的林地类型的格局优化整治。(5)从物候规律探究,NPP积累期主要发生在水热搭配较好的第145-257天(5-9月);从每8天的生长初期变化趋势可以看出,大部分森林生长发生了明显的提前趋势;从生长末期看:长白山大部分森林生长的结束日期的NPP呈略微增加的趋势,表明其结束的生长日期呈滞后趋势。因此长白山森林的生长期随着物候的变化呈延长态势。(6)HLM模型的结果显示:在栅格层次上,降水因子对长白山地区植被的恢复有显著的促进作用,同时植被覆盖率比较高的地区其生态恢复能力也相对较强;而土壤有机质含量、到高速公路的距离、灌溉率、受灾害的面积比例等要素对流域内植被有不可忽视的抑制作用,尤以土壤有机质含量较为严重(p<0.01),这可能是由于土壤肥力较高的区域被逐渐开垦为农田等用地,致使该地区NPP有所下降。最后,生态林业工程投资总额的增加不仅可直接促进县域内植被的恢复,也可通过对人口和GDP的影响,间接促进其植被的恢复。根据上述研究:GLO-PEM模型总体上适用于长白山区植被NPP的估算,而且长白山区森林生态系统的时空演变特征、未来可持续性规律探究、物候变化以及多层驱动研究不仅可以更好地为长白山区森林生态环境建设和可持续发展提供重要参考,在某种程度上对缓解气候变化和生态文明建设也具有重要作用。
其他文献
目的:目前临床上使用的对玻璃纤维桩进行表面处理的化学试剂及其处理时间尚无统一标准,因此研究探讨表面处理试剂及处理时间对玻璃纤维桩与树脂水门汀之间粘接强度的影响具有
生态系统作为社会发展与人类生存的重要载体,其不仅可以为人类生存提供必要的物质资源,同时还能提供诸多非物质性的生态服务。然而,随着工业化与城市化的快速发展,自然生态系
当前,锂离子电池已经成为了电动汽车和电子设备等新兴产品最常用的储能方式,具有非常广阔的发展前景,因此受到了广大科研工作者的广泛关注。而锂离子电池正极材料低下的锂离
预应力混凝土连续刚构桥以其行车平顺、视野开阔、施工方便等优点被广泛应用于山区高速公路建设中。同时悬臂浇筑、悬臂拼装等工法日趋成熟,使桥梁的跨越能力、建造速度加快,因此对悬臂施工过程中的桥梁姿态的预测显得十分重要。桥墩、主梁在施工过程中受日照温度作用导致桥墩垂直度、主梁线形发生偏移,使实际位置偏离预期状态。若在施工过程中不及时识别和修正温度梯度对桥梁结构的影响,最终将难以保证设计与规范的要求。本文基
目的:通过对辽宁中医药大学附属医院皮肤科门诊、病房和沈阳市第七人民医院门诊、病房确诊为过敏性皮肤病(荨麻疹、湿疹、接触性皮炎)患者进行体质分型,判定,并寻找中医特禀
胃肠道是人体最大的消化器官,也是人体最大的免疫器官和排毒器官,其健康状况直接影响个体寿命。果蝇因基因操作方便、体积小、易于饲养、繁殖周期短、染色体数目少等优点,被
煤中有机显微组分主要由壳质组、镜质组、惰质组组成,单组分结构方面存在一定的差异性。不同组分中微晶结构和孔隙结构的差异性,是导致煤吸附解吸特征差异的主要原因之一。因
传统上,照明光环境的质量评估关注的是人们作业环境中的视觉效果,随着人们节能意识的提高,照明能源效率受到行业关注,但节能照明的研究仍是建立在人眼视觉特性的基础上。近几
单分散聚合物微球具有粒径分布均一可控、表面性能良好、物理性质稳定等优点,被广泛的应用在色谱分离、生物医学、胶体晶体等方面。在众多制备微米级单分散微球的方法中,沉淀聚合所制备微球表面纯净,是唯一一种在制备过程中不需添加任何表面活性剂或稳定剂等其它助剂的方法,但在传统沉淀聚合中,单体投入量一般低于5%,微球收率一般低于50%,这极大的制约了采用沉淀聚合在大规模工业化制备单分散微球中的应用。巯基点击化学
副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是革兰氏阴性嗜盐菌,广泛分布在气候条件温暖的海洋、河口环境中。当人食用感染该菌的生的或未煮熟的海产品时,会引发急性肠胃炎、伤口