黄土丘陵区小流域生态防护型景观格局及固碳效益研究

发布时间：2017-05-18 15:21

  本文关键词：黄土丘陵区小流域生态防护型景观格局及固碳效益研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为评估中国黄土丘陵区生态防护型景观系统截留碳的能力;本文分别以不同恢复治理年限的纸坊沟流域和县南沟流域为研究对象,两流域地理位置相毗邻、环境条件基本一致;在地理信息系统的支持下,对两流域生态防护型景观构成、景观格局和地形分异特征分析比较,阐明治理程度和景观格局的关系,获取生态防护型景观面积空间分布特征;在此基础上,进一步对生态防护型不同景观类型及不同组分的碳含量、碳密度及碳储量进行比较研究,获得黄土丘陵区两小流域生态防护型景观从1973年—2011年经过系列综合流域治理工程后的固碳现状、固碳速率和固碳潜力;为流域生态防护型植被恢复和景观格局的优化配置奠定基础;为黄土丘陵区小流域治理工程碳汇效益精确估算提供科学依据。(1)两流域生态防护型景观构成和格局特征:纸坊沟流域和县南沟流域生态防护型景观分别占流域总面积的85.20%和78.28%;成为流域的主导景观,发挥着重要的生态防护功能。两流域生态防护型斑块数量丰富,景观类型多样,不同景观类型斑块的面积、斑块数和周长差别较大;其中乔木林和草地面积之和占生态防护型景观的4/5以上,构成生态防护型森林-草地景观。刺槐林、柠条林、沙棘林、白羊草-茭蒿+铁杆蒿群丛、铁杆蒿+茭蒿群丛流域生态防护型景观的优势景观类型。(2)两流域动态变化趋势相似:随治理工程时间的推移,两流域生态防护型景观面积和景观斑块数不断增加,表明流域生态环境质量不断提高。但是平均斑块面积逐渐减少,说明两流域生态防护型景观趋于破碎化,异质性增强,主要表现在草地和灌木林的破碎化。随着治理年限的推移,乔木林面积增加而草地面积减少,乔木面积逐渐扩张,成为生态防护型景观面积最大的景观类型。(3)景观类型地形分异特征具有明显的规律性:流域治理是流域生态防护型景观在不同海拔、坡度、坡向上变化的根本原因。两流域生态防护型景观的分布类似,主要分布在海拔1115-1315m区间,坡度在15°-35°,坡向在半阴坡和半阳坡范围内;这些区间也是今后生态防护型景观植被恢复的重点区域,应采取自然恢复与人工经营相结合的措施,提高生物多样性,增强水土保持效益。(4)两流域破碎化程度不同:纸坊沟流域生态防护型景观类型斑块中微型斑块和小斑块数量占整个斑块数量的96.22%,微斑块数量最多;而县南沟流域生态防护型斑块中小斑块和中斑块面积最多,占整个斑块面积的84%,表明纸坊沟流域经过长久治理破碎化程度比县南沟流域高。纸坊沟流域比县南沟流域历经更长久的工程治理,土地利用更加合理多样,植被基本上实现了适地适树(草)的原则,表现为流域的破碎化程度更加严重;表明流域生态环境随着治理时间的推移质量不断提高,健康指数更高。(5)不同流域、不同生态系统及其各层次间、不同组分间碳含量和碳密度存在差异:黄土丘陵区纸坊沟生态防护型景观生态系统碳密度大于县南沟流域,分别为66.525t/hm2和57.742 t/hm2。乔木人工林生态系统不同层次间平均碳含量从大到小依次为乔木层、灌木层、草本层、枯落物层和土壤层。灌木人工林生态系统不同层次间平均碳含量从大到小依次为灌木层、林下灌木层、草本层、枯落物层和土壤层;各生态系统间碳密度也存在一定差异,其中乔木人工生态系统灌木人工林生态系统草地生态系统。乔木人工林生态系统不同层次间碳密度从大到小依次为土壤层、乔木层和林下植被层。灌木生态系统碳密度不同层次间从大到小依次为土壤层、灌木层和林下植被层。草地生态系统碳密度高低顺序为地上部分地下部分枯落物。土壤层碳密度以表层土壤最高,且土壤层碳密度随着土壤深度的增加而逐渐降低。(6)不同流域生态防护型景观碳储量存在差异:经过1973-2011年的流域治理纸坊沟流域生态防护型景观碳储量为4.690万吨;2000-2011年的流域治理县南沟流域生态防护型景观碳储量为19.667万吨;两流域碳储量共24.357万吨,其中植被层碳储量为6.544万吨,占总碳储量的26.87%;土壤层占总碳储量为17.814万吨,占总碳储量的73.13%。(7)不同流域生态防护型景观固碳速率存在差异:纸坊沟流域生态防护型景观单位面积年均固碳速率为1.848 t/hm2/a;其中,单位面积生物量年均固碳速率0.670 t/hm2/a,单位面积土壤年均固碳速率1.178 t/hm2/a;县南沟流域单位面积平均固碳速率为5.249 t/hm2/a;其中,单位面积生物量年均固碳速率1.293t/hm2/a,单位面积土壤年均固碳速率3.956 t/hm2/a;2021年和2031年黄土丘陵区小流域固碳潜力分别为31.123万吨和37.889万吨。
【关键词】：黄土丘陵区 生态防护型景观 碳含量 碳密度 碳储量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X171.4;P901
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 研究综述13-31
• 1.1 景观生态学研究综述13-15
• 1.1.1 景观生态学概念及其特点13
• 1.1.2 国内外景观生态学研究进展13-15
• 1.2 生态防护型植被景观碳储量研究综述15-26
• 1.2.1 森林生态系统碳储量研究概况16-24
• 1.2.2 草地生态系统碳储量研究概况24-26
• 1.3 黄土丘陵区生态防护型植被景观研究概况26-27
• 1.4 存在的问题27
• 1.5 研究目的和意义27-28
• 1.5.1 研究目的27-28
• 1.5.2 研究意义28
• 1.6 研究内容及技术路线28-31
• 1.6.1 研究内容28-30
• 1.6.2 技术路线30-31
• 第二章 研究区概况和研究方法31-40
• 2.1 研究区概况31-33
• 2.1.1 地理位置31
• 2.1.2 气候特征31-32
• 2.1.3 植被与土壤32
• 2.1.4 流域不同治理情况32-33
• 2.2 研究方法33-39
• 2.2.1 景观格局研究方法33-37
• 2.2.2 碳密度和碳储量的研究方法37-39
• 2.3 数据处理分析39-40
• 第三章 流域生态防护型景观构成40-51
• 3.1 流域生态防护型景观的总体构成40-43
• 3.2 流域生态防护型景观斑块粒级构成43-44
• 3.3 流域生态防护型景观类型构成44-46
• 3.4 流域生态防护型景观构成的动态变化46-49
• 3.5 小结49-51
• 第四章 流域生态防护型景观格局特征研究51-59
• 4.1 纸坊沟流域生态防护型景观格局特征51-55
• 4.1.1 景观斑块数量特征51-52
• 4.1.2 景观类型面积特征52-53
• 4.1.3 景观斑块周长特征53-55
• 4.2 县南沟流域生态防护型景观特征55-57
• 4.2.1 景观斑块数量特征55-56
• 4.2.2 斑块类型面积特征56-57
• 4.2.3 景观斑块周长特征57
• 4.3 小结57-59
• 第五章 流域生态防护型景观地形分异格局59-69
• 5.1 DEM制作59-60
• 5.2 县南沟流域生态防护型景观地形分异特征60-64
• 5.2.1 不同海拔面积分布60-61
• 5.2.2 不同坡度面积分布61-62
• 5.2.3 不同坡向面积分布62-64
• 5.3 纸坊沟流域生态防护型景观地形分异特征64-68
• 5.3.1 不同海拔面积分布64-65
• 5.3.2 不同坡度面积分布65-67
• 5.3.3 不同坡向面积分布67-68
• 5.4 小结68-69
• 第六章 黄土丘陵区生态防护型景观生态系统碳密度研究69-86
• 6.1 纸坊沟流域生态防护型景观碳密度研究69-77
• 6.1.1 研究方法69-71
• 6.1.2 研究结果71-77
• 6.2 县南沟流域生态防护型景观碳密度研究77-85
• 6.2.1 研究方法78-79
• 6.2.2 研究结果79-85
• 6.3 小结85-86
• 第七章 流域生态防护型景观固碳现状、固碳速率和固碳潜力86-94
• 7.1 流域生态防护型景观碳储量86-89
• 7.1.1 研究方法86
• 7.1.2 研究结果86-89
• 7.2 流域生态防护型景观固碳速率89-92
• 7.2.1 研究方法89-90
• 7.2.2 研究结果90-92
• 7.3 流域生态防护型景观固碳潜力92-93
• 7.3.1 研究方法92
• 7.3.2 研究结果92-93
• 7.4 小结93-94
• 第八章 主要结论与研究展望94-98
• 8.1 主要结论94-95
• 8.2 创新之处95-96
• 8.3 研究建议96-97
• 8.4 研究展望97-98
• 参考文献98-106
• 致谢106-107
• 作者简介107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：376429