宁夏中部干旱带碳平衡特征研究

发布时间：2017-03-19 14:07

  本文关键词：宁夏中部干旱带碳平衡特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土地是人类赖以生存的物质基础,不同土地利用类型上依附着不同的植被,承载着不同的人类活动,同时也蕴含着不同的碳传输过程。土地利用格局的改变,会打破长期以来形成的碳平衡状态,导致区域碳收支的变化。宁夏中部干旱带,经历了长期的滥垦滥牧,加之近年来大规模的退耕还林(草)、生态移民等工程,土地利用类型发生了很大变化,这将对碳循环产生较大影响,因此,有必要在建立土地利用与碳吸收、碳排放对应关系的基础上,构建适合干旱、半干旱地区碳平衡特征的研究方法,以期为区域土地利用规划、生态系统服务价值的评定以及生态补偿机制的建立提供方法和数据支持,进一步完善碳循环研究体系。以宁夏中部干旱带的典型县——盐池县、同心县、海原县为研究对象,利用气象资料、TM影像、MODIS产品、土壤数据及统计资料,综合运用遥感、地理信息系统、实地调查等手段,在对研究区的气象条件、潜在蒸散量、土地利用格局进行分析的基础上,从碳吸收、碳排放2个方面,对研究区不同地类的碳平衡特征进行了估算与分析,得到如下结论。1)碳吸收精度检验显示：实测值与模拟值之间具有较高的线性相关性,相关系数R2等于0.6002,说明将CASA模型用于研究区碳吸收的模拟具有一定的可信性。2)碳吸收强度(Carbon Absorption Intensity, CAI)的时序分析显示,在月际水平上,CAI与月份间表现出明显的倒U型关系。8月CAI最大,盐池、同心、海原县分别为35.80、35.75和46.93gC/(m2·a)。在年际水平上,2000年各县的年均CAI较低,均小于70gC/(m2·a),2006年虽然有所增长,但幅度较低,2012年,CAI有了大幅的增长,与2000年相比,分别提高了约271.23%、208.01%和139.80%。空间分析显示,随着植被生长状态的好转,碳吸收强度的空间异质性更加明显。3)各类土地利用类型的CAI存在差异,林地具有更高的生物量积累,因此,CAI最大,盐池、同心、海原县的3年(2000年、2006年、2012年)平均值分别为：120.7、210.0和243.7 gC/(m2·a)。其次为耕地,分别为：85.7、101.3和101.0 gC/(m2·a)。再次为草地,分别为：73.0、68.0和87.3 gC/(m2·a)。由于绿化植被,以及影像空间分辨率的限制,农村住宅、道路难以与周围的农田、草地精细区分,居民工矿用地也具有一定的碳吸收强度,分别为46.0、73.0和72.7gC/(m2·a)。随着时间的推移,各类土地利用类型的CAI均有所增加,但不同时期的变化幅度存在差异。考虑到各地类的面积不同,进一步分析各类土地对区域整体碳吸收量的贡献,得到由高到低的顺序为：草地耕地林地居民工矿用地。4)碳吸收能力与地形因素关系明显,碳吸收强度对高程和坡度的响应分析显示,在低海拔(坡度)和高海拔(坡度)区,由于分别存在大量的耕地和林地,碳吸收能力较大。就坡向而言,盐池县碳吸收强度随坡向变化不明显,同心县和海原的碳吸收强度则表现为阴坡半阴半阳坡阳坡的规律。5)各排放源的碳排放强度顺序为：工业及生活化石能源消费人畜呼吸土壤微生物呼吸畜禽养殖秸秆燃烧工业化石能源消耗。不同土地利用类型碳排放量,在大部分研究期内3个县表现出相同的规律,即：草地耕地居民工矿用地林地未利用地。6)在研究期内,3个县的净碳量均为负值,碳吸收总量小于碳排放总量,研究区整体表现为碳的输出,但输出的数量呈递减的趋势,2000—2012年,盐池、同心、海原县分别下降了48.87%、26.89%和38.42%,主要源于碳吸收能力的逐渐提高,说明随着退耕还林(草)、生态移民等工程的实施,研究区植被的种类和数量都有了一定程度的恢复。不同土地利用类型的分析显示,林地基本表现为碳输入,而其他地类均表现为碳输出,其中,草地、耕地、未利用地的碳输出量随时间明显降低,而居民工矿用地碳输出量却有增加趋势,至2012年成为碳输出最多的用地类型。
【关键词】：碳平衡 碳吸收强度 CASA模型 土地利用类型 宁夏中部干旱带
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q146
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 研究背景、目的及意义14-15
• 1.2 研究现状15-31
• 1.3 研究内容31-32
• 1.4 技术路线32
• 1.5 创新之处32-34
• 第二章 研究区概况34-38
• 2.1 地理位置及气候34
• 2.2 矿产资源34-35
• 2.3 水资源35-36
• 2.4 自然植被36
• 2.5 农业生产36-37
• 2.6 人口及生活水平37-38
• 第三章 气象要素特征分析38-58
• 3.1 研究数据及方法38-46
• 3.2 常规气象要素的时空变化分析46-53
• 3.3 太阳辐射的预测及时空分布特征分析53-54
• 3.4 潜在蒸散量的时空分布特征分析54-58
• 第四章 土地利用/覆被变化分析58-64
• 4.1 研究数据及方法58-60
• 4.2 土地利用/覆被变化分析60-64
• 第五章 宁夏中部干旱带碳吸收特征分析64-84
• 5.1 研究数据及方法64-68
• 5.2 NDVI的特征分析68-73
• 5.3 碳吸收的精度检验73
• 5.4 碳吸收的特征分析73-84
• 第六章 宁夏中部干旱带碳排放特征分析84-101
• 6.1 研究数据及方法84-89
• 6.2 土壤微生物呼吸碳排放特征分析89-92
• 6.3 秸秆燃烧碳排放特征分析92-94
• 6.4 农业化石能源消费碳排放特征分析94-95
• 6.5 畜禽养殖碳排放特征分析95-97
• 6.6 人畜呼吸碳排放特征分析97-98
• 6.7 工业及生活化石能源消费碳排放特征分析98-99
• 6.8 不同土地利用类型碳排放特征99-101
• 第七章 宁夏中部干旱带碳平衡特征分析101-105
• 7.1 净碳值的时序特征101-102
• 7.2 净碳值的空间分布102-105
• 第八章 结论与展望105-108
• 8.1 结论105-106
• 8.2 展望106-108
• 参考文献108-119
• 致谢119-120
• 个人简历及论文发表情况12

【参考文献】

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本文编号：256150