泥炭藓群落物候遥感监测研究
发布时间：2021-11-20 21:55
泥炭沼泽储藏了超过30%的陆地有机碳,泥炭藓作为沼泽中最重要的植被组成,在固定大气碳过程中发挥关键作用。泥炭藓易受气候变化影响,沼泽气温、季节性降水变动会改变泥炭藓群落的物候周期,但这种物候变化规律仍不明确。遥感为区域植被物候监测提供了有效技术支撑。本研究以全球重要的泥炭藓沼泽,加拿大Mer Bleue沼泽为研究区,利用光谱分析方法比较了泥炭藓沼泽代表植被类型的冠层高光谱,获得泥炭藓光谱特征波段;并检验了多光谱卫星水平及遥感植被指数应用于泥炭藓识别中的能力,以检验遥感应用于泥炭藓监测中的潜力。然后,研究评估了不同遥感指数时间序列提取泥炭藓群落遥感物候的适应性,以得到泥炭藓群落的遥感物候规律及变化趋势。本研究分别开展了泥炭藓光谱特征及泥炭藓群落遥感物候研究,以期补充遥感监测沼泽植被的理论基础,并为应用遥感技术探究沼泽生态系统过程对气候变化的反馈打下坚实基础。研究主要结论如下:（1）通过Mer Bleue沼泽泥炭藓群落中的中位泥炭藓（Sphagnum magellanicum Brid）及3种维管植被纸莎草（Schoenoplectus americanus（Pers.）Volk.ex S...
【文章来源】：杭州师范大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泥炭藓Fig.1-1Sphagnum
杭州师范大学硕士学位论文绪论3因此本研究将利用泥炭藓及其群落植被的光谱和卫星遥感数据，开展泥炭藓额光谱特征及遥感识别研究，得到泥炭藓的光谱识别区间，及适用于泥炭藓识别的卫星遥感数据源及方法；随后，利用长时间序列的遥感数据集提取泥炭藓群落的关键物候期，并得到这些物候期的变化趋势。1.2国内外研究现状1.2.1泥炭沼泽的分布泥炭沼泽是一种有机物生产和储存远大于分解、生长沼生植物、高水分潴留的特殊湿地类型[35]。泥炭藓沼泽是以泥炭藓为优势种的贫营养型泥炭沼泽，受大气温度、地表径流、冰雪消融等影响较大[36]。泥炭藓类植物通常生长在地毯状的群落中，与菊科灌木（如杜鹃）、乔木（如云杉、落叶松）等混生。它植株非常小，成片分布，新鲜时为淡绿色，失水后变为灰白色或淡黄色。泥炭藓沼泽在高降水量和低温气候条件下形成，受温度（-2~6℃）和降水（630~1300mm）条件限制[37]多分布于北半球的温带到副极带地区，如北欧（瑞典、芬兰）、北美（阿拉斯加、加拿大）以及西伯利亚（俄罗斯）等地[19,31,38]。南半球仅发现较少斑块，如澳大利亚和西巴布亚岛等[39]（图1-2）。我国泥炭藓沼泽广泛发育于大、小兴安岭和长白山等地[40]，在亚热带仅小面积分布在高海拔的地区，如鄂西亚高山[41]、贵州独山、娘娘山[42]、安徽徽州天湖山[43]、湖北神龙架[44]、福建天宝岩[45]等地。据统计，世界上超过三分之一的泥炭沼泽在加拿大，它们覆盖了加拿大约14%的领土面积[46]，并且发育质量好[47]。图1-2全球泥炭沼泽分布图[48]Fig.1-2Globalpeatlandsdistributionmap[48]
杭州师范大学硕士学位论文材料与方法102材料与方法2.1研究区全球约一半以上的湿地位于50-70°N之间，其中95%以上是泥炭沼泽。这些地区面临的气候风险比其他地区更大。在加拿大西部约21%的陆地景观是泥炭沼泽，它们蕴藏了80%的国家土壤碳量[88]。本研究以加拿大的MerBleue沼泽为研究区。该沼泽位于安大略省渥太华市以东约15km处（45°40′N,75°50′W，图2-1），是一个约为28km2的大型贫营养泥炭藓沼泽。该沼泽是北方沼泽生态研究的热点和重点研究区之一[19,46,89]。MerBleue沼泽外观呈椭圆形，东西走向，它的中央部分发育于大约8400年前，泥炭层厚度为5-6m，由中心向边缘变浅[90]。图2-1研究区（底图为2019年5月6日MerBleue泥炭藓沼泽的Sentinel2A-MSI假彩色（rgb:b2,b3,b4）影像）Fig.2-1Studyarea(basemapisSentinel2A-MSIfalsecolor(rgb:b2,b3,b4)imageofMerBleuesphagnumbogonMay6,2019)MerBleue沼泽系寒冷湿润的大陆性气候，其累年平均温度、降水量分别为7.0°C和538.8mm。沼泽中最冷、最暖月份分别是1月（10°C）和7月（21°C）；4月至11月的月均温高于0°C，为植被生长的主要季节[91]。沼泽的降水在一年中相对均匀分布，6月最多，约55.3mm。12月至来年3月为雪季，春季的融雪可占到沼泽年径流量的55%以上，其余时间以地下水补给为主[89]。沼泽中植被属低灌木-苔藓类型，地表为藓丘-藓洼（hummocksandhollows）微地形，它们之间平均高差为0.25m[92]。沼泽地表覆被以泥炭藓科泥炭藓属的中位泥炭藓（SphagnummagellanicumBrid）为主；沼泽边缘生长黑云杉（Piceamariana，松科）、白桦（Betulapopulifolia，桦木科）和美洲落叶松（Larixlaricina，
【参考文献】：
期刊论文
[1]京津冀MODIS长时序增强型植被指数拟合重建方法适用性研究[J]. 程琳琳,李玉虎,孙海元,张也,詹佳琪,刘梅. 农业工程学报. 2019(11)
[2]基于MODIS数据的神农架大九湖泥炭藓沼泽植被指数变化研究[J]. 庞毓雯,黄雨馨,俞立鹏,问静怡,吴玉环,徐俊锋. 生态学报. 2019(13)
[3]贵州娘娘山湿地藓类沼泽植物群落特征及优势种种间关系[J]. 崔海军,张勇,张银峰,田昆,肖德荣,王凯,郭应,李龙江. 生态学杂志. 2018(09)
[4]不同气候类型下植物物候的影响因素综述[J]. 李晓婷,陈骥,郭伟. 地球环境学报. 2018(01)
[5]1982—2009年基于卫星数据的北半球中高纬地区植被春季物候动态及其与气候的关系[J]. 丛楠,沈妙根. 应用生态学报. 2016(09)
[6]植物物候遥感监测精度影响因素研究综述[J]. 范德芹,赵学胜,朱文泉,郑周涛. 地理科学进展. 2016(03)
[7]基于S-G滤波的陕西关中地区冬小麦生育期遥感识别和长势监测[J]. 权文婷,周辉,李红梅,伊万娟,李化龙. 中国农业气象. 2015(01)
[8]基于马氏距离法的荒漠树种高光谱识别[J]. 林海军,张绘芳,高亚琪,李霞,杨帆,周艳飞. 光谱学与光谱分析. 2014(12)
[9]多种时序NDVI重建方法比较与应用分析[J]. 张晗,任志远. 中国农业科学. 2014(15)
[10]时间序列植被指数重构方法比对研究[J]. 卫炜,吴文斌,李正国,杨鹏,胡琼,周清波. 中国农业资源与区划. 2014(01)
博士论文
[1]大兴安岭多年冻土区泥炭沼泽地—气间净碳通量交换[D]. 苗雨青.中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) 2013
硕士论文
[1]泥炭藓沼泽遥感监测机理研究[D]. 王甜甜.杭州师范大学 2017
本文编号：3508159
【文章来源】：杭州师范大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泥炭藓Fig.1-1Sphagnum
杭州师范大学硕士学位论文绪论3因此本研究将利用泥炭藓及其群落植被的光谱和卫星遥感数据，开展泥炭藓额光谱特征及遥感识别研究，得到泥炭藓的光谱识别区间，及适用于泥炭藓识别的卫星遥感数据源及方法；随后，利用长时间序列的遥感数据集提取泥炭藓群落的关键物候期，并得到这些物候期的变化趋势。1.2国内外研究现状1.2.1泥炭沼泽的分布泥炭沼泽是一种有机物生产和储存远大于分解、生长沼生植物、高水分潴留的特殊湿地类型[35]。泥炭藓沼泽是以泥炭藓为优势种的贫营养型泥炭沼泽，受大气温度、地表径流、冰雪消融等影响较大[36]。泥炭藓类植物通常生长在地毯状的群落中，与菊科灌木（如杜鹃）、乔木（如云杉、落叶松）等混生。它植株非常小，成片分布，新鲜时为淡绿色，失水后变为灰白色或淡黄色。泥炭藓沼泽在高降水量和低温气候条件下形成，受温度（-2~6℃）和降水（630~1300mm）条件限制[37]多分布于北半球的温带到副极带地区，如北欧（瑞典、芬兰）、北美（阿拉斯加、加拿大）以及西伯利亚（俄罗斯）等地[19,31,38]。南半球仅发现较少斑块，如澳大利亚和西巴布亚岛等[39]（图1-2）。我国泥炭藓沼泽广泛发育于大、小兴安岭和长白山等地[40]，在亚热带仅小面积分布在高海拔的地区，如鄂西亚高山[41]、贵州独山、娘娘山[42]、安徽徽州天湖山[43]、湖北神龙架[44]、福建天宝岩[45]等地。据统计，世界上超过三分之一的泥炭沼泽在加拿大，它们覆盖了加拿大约14%的领土面积[46]，并且发育质量好[47]。图1-2全球泥炭沼泽分布图[48]Fig.1-2Globalpeatlandsdistributionmap[48]
杭州师范大学硕士学位论文材料与方法102材料与方法2.1研究区全球约一半以上的湿地位于50-70°N之间，其中95%以上是泥炭沼泽。这些地区面临的气候风险比其他地区更大。在加拿大西部约21%的陆地景观是泥炭沼泽，它们蕴藏了80%的国家土壤碳量[88]。本研究以加拿大的MerBleue沼泽为研究区。该沼泽位于安大略省渥太华市以东约15km处（45°40′N,75°50′W，图2-1），是一个约为28km2的大型贫营养泥炭藓沼泽。该沼泽是北方沼泽生态研究的热点和重点研究区之一[19,46,89]。MerBleue沼泽外观呈椭圆形，东西走向，它的中央部分发育于大约8400年前，泥炭层厚度为5-6m，由中心向边缘变浅[90]。图2-1研究区（底图为2019年5月6日MerBleue泥炭藓沼泽的Sentinel2A-MSI假彩色（rgb:b2,b3,b4）影像）Fig.2-1Studyarea(basemapisSentinel2A-MSIfalsecolor(rgb:b2,b3,b4)imageofMerBleuesphagnumbogonMay6,2019)MerBleue沼泽系寒冷湿润的大陆性气候，其累年平均温度、降水量分别为7.0°C和538.8mm。沼泽中最冷、最暖月份分别是1月（10°C）和7月（21°C）；4月至11月的月均温高于0°C，为植被生长的主要季节[91]。沼泽的降水在一年中相对均匀分布，6月最多，约55.3mm。12月至来年3月为雪季，春季的融雪可占到沼泽年径流量的55%以上，其余时间以地下水补给为主[89]。沼泽中植被属低灌木-苔藓类型，地表为藓丘-藓洼（hummocksandhollows）微地形，它们之间平均高差为0.25m[92]。沼泽地表覆被以泥炭藓科泥炭藓属的中位泥炭藓（SphagnummagellanicumBrid）为主；沼泽边缘生长黑云杉（Piceamariana，松科）、白桦（Betulapopulifolia，桦木科）和美洲落叶松（Larixlaricina，
【参考文献】：
期刊论文
[1]京津冀MODIS长时序增强型植被指数拟合重建方法适用性研究[J]. 程琳琳,李玉虎,孙海元,张也,詹佳琪,刘梅. 农业工程学报. 2019(11)
[2]基于MODIS数据的神农架大九湖泥炭藓沼泽植被指数变化研究[J]. 庞毓雯,黄雨馨,俞立鹏,问静怡,吴玉环,徐俊锋. 生态学报. 2019(13)
[3]贵州娘娘山湿地藓类沼泽植物群落特征及优势种种间关系[J]. 崔海军,张勇,张银峰,田昆,肖德荣,王凯,郭应,李龙江. 生态学杂志. 2018(09)
[4]不同气候类型下植物物候的影响因素综述[J]. 李晓婷,陈骥,郭伟. 地球环境学报. 2018(01)
[5]1982—2009年基于卫星数据的北半球中高纬地区植被春季物候动态及其与气候的关系[J]. 丛楠,沈妙根. 应用生态学报. 2016(09)
[6]植物物候遥感监测精度影响因素研究综述[J]. 范德芹,赵学胜,朱文泉,郑周涛. 地理科学进展. 2016(03)
[7]基于S-G滤波的陕西关中地区冬小麦生育期遥感识别和长势监测[J]. 权文婷,周辉,李红梅,伊万娟,李化龙. 中国农业气象. 2015(01)
[8]基于马氏距离法的荒漠树种高光谱识别[J]. 林海军,张绘芳,高亚琪,李霞,杨帆,周艳飞. 光谱学与光谱分析. 2014(12)
[9]多种时序NDVI重建方法比较与应用分析[J]. 张晗,任志远. 中国农业科学. 2014(15)
[10]时间序列植被指数重构方法比对研究[J]. 卫炜,吴文斌,李正国,杨鹏,胡琼,周清波. 中国农业资源与区划. 2014(01)
博士论文
[1]大兴安岭多年冻土区泥炭沼泽地—气间净碳通量交换[D]. 苗雨青.中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) 2013
硕士论文
[1]泥炭藓沼泽遥感监测机理研究[D]. 王甜甜.杭州师范大学 2017
本文编号：3508159
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