黄土高原草地植被变化及其驱动力分析
发布时间：2020-12-22 03:22
草地生态系统结构和功能对气候变化和人为干扰响应敏感,在全球气候变暖以及人类活动加剧的背景下,厘清草地植被变化规律,识别草地植被变化的驱动因子,量化环境因子对草地植被变化的影响,对理解草地生态系统结构和功能变化的机制,并对其进行适应性管理至关重要。黄土高原是我国生态安全屏障的重要组成部分,同时也是我国生态环境脆弱地区,近二十年来,本地区生态环境明显改善,草地植被覆盖度显著提高。然而,目前驱动黄土高原草地植被变化的具体因子尚不清楚,关键环境因子对草地植被活动的贡献及其影响机制也缺乏了解。为阐明黄土高原草地植被活动对环境因子变化的响应机制,本研究融合多源遥感植被指数分析了黄土高原草地植被变化特征;定量评估了人类活动和气候变化对草地植被变化的贡献;构建结构方程模型辨识了驱动黄土高原草地植被变化的具体因子;基于草地地上生物量对气候因子变化的响应模型,模拟分析了黄土高原草地植被对气候变化的敏感性;最后,用地上生物量、覆盖度、物种丰富度和高度四个指标表征草地植被的生长活动,借助结构方程模型对影响黄土高原自然（即未受或少受人为因素干扰）草地活动的环境因子进行了综合归因分析。主要研究结果如下:（1）在时...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄土高原地理位置、生物气候分区和海拔高程
21兰州大学博士学位论文黄土高原草地植被变化及其驱动力分析3.1.3黄土高原草地植被野外调查数据20132016年，以及2018年(2017中断一年)7、8月，在本地区草地植被生长最旺盛阶段，对黄土高原草地植被生长状况开展了野外实地调查，调查样地选取位于黄土高原不同降水梯度上的29个样地（图3-1），在进行调查五年间，个别样地数据未能每年进行调查，草地植被调查内容包括：草地植被覆盖度、草地地上生物量、草地植被平均高度、以及物种种类和数目。本章节主要使用草地植被覆盖度和地上生物量对NDVI和NPP数据进行精度验证，因此，下面说明实测草地地上生物量和覆盖度的方法。图3-1野外采样点位置图Fig.3-1Locationmapoffieldsamplingsites实测样点草地地上生物量方法为（1）选取一个与周围地区大部分草地植被类型相同且具有代表性的草地，从中选取一个60m60m大样方，并按图3-2a所示，选取6个异质性很小的1m1m小样方；（2）刈割地上植被，并装入带有标记的信封；（3）将带有植物样的信封放入烘箱，在温度70摄氏度之下，烘至恒重；（4）称重获取样点草地植被地上生物量。调查样点上的草地植被盖度，如图3-2b所示，在6个1m×1m的小样方中用数码相机拍照，获取6个小样方的图像，并在大样方中随机选择3个1m×1m小样方拍照，共获得369个小样方的图像。使用ERDAS软件，将获取的图像转换成IMAGINE格式，并进行监督分类，将分类后图像转换成GRID格式，最后使用ARCVIEW统计植被在样方中所占的百分比获得369个小样方的草地植被
22兰州大学博士学位论文黄土高原草地植被变化及其驱动力分析盖度，将每个样点上9个小样方的植被盖度计算平均值，得到每个样点的草地植被盖度平均值。图3-2(a)采样样方示意图，黑色框表示收割地上部分，测生物量和记录植物种类，白色和黑色框中量植物高度和拍照测植被盖度；(b)拍照样方原图像Fig.3-2(a)Schematicdiagramofsamplingquadrat,blackboxindicatedtheabovegroundpartofharvesting,withbiomassmeasuredandplantspeciesrecorded,plantheightandvegetationcoverageweremeasuredinwhiteandblackboxes;(b)Originalimageinsmallsamplingquadrat3.2研究方法3.2.1植被指数变化趋势分析为直观反映植被指数随时间变化的趋势，在像元尺度上，用最小二乘法拟合植被指数与时间的一元线性回归方程斜率，并用该斜率反映研究时段内植被指数的时间变化趋势，斜率公式如下：1112211()nnniiiiinniinSlopeniVIiVIii其中，n表示研究时间跨度，i表示时间序列，VIi表示时间点i上对应的植被指数（NPP或NDVI），Slope表示植被指数与时间线性回归拟合的斜率，Slope为正值表明植被为增加趋势，否则为减少趋势。3.2.2草地植被指数时空变化分析利用1995、2000、2005、2010和2015年五期黄土高原区域土地利用数据，分类提取不同植被类型的植被指数。SPOT-VEGETATIONNDVI时间尺度为19982018年，用1995年土地利用数据分类提取1998、1999年NDVI的草地像
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地植被碳密度的空间分布特征[J]. 程积民,程杰,杨晓梅,刘伟,陈芙蓉. 生态学报. 2012(01)
[2]黄土高原地区降水的空间分布[J]. 田风霞,赵传燕,冯兆东. 兰州大学学报(自然科学版). 2009(05)
[3]基于遥感和GIS技术的祖厉河流域植被覆盖动态变化监测[J]. 岳玮,刘慧明,孙国钧. 兰州大学学报(自然科学版). 2009(S1)
[4]气候变化和人类活动在鄂尔多斯地区沙漠化过程中的相对作用研究[J]. 许端阳,康相武,刘志丽,庄大方,潘剑君. 中国科学(D辑:地球科学). 2009(04)
[5]近50年黄土高原气候变化特征分析[J]. 李振朝,韦志刚,文军,符睿. 干旱区资源与环境. 2008(03)
[6]专用气候数据空间插值软件ANUSPLIN及其应用[J]. 刘志红,Tim R. McVicar,Van Niel,T. G,杨勤科,李锐. 气象. 2008(02)
[7]Spatiotemporal variations of vegetation cover on the Chinese Loess Plateau(1981―2006):Impacts of climate changes and human activities[J]. XIN ZhongBao1,2, XU JiongXin1 & ZHENG Wei1, 2 1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China. Science in China(Series D:Earth Sciences). 2008(01)
[8]气候变化对中国陆地植被净初级生产力的影响分析[J]. 朱文泉,潘耀忠,阳小琼,宋国宝. 科学通报. 2007(21)
[9]青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应[J]. 王根绪,胡宏昌,王一博,陈琳. 冰川冻土. 2007(05)
[10]黄土高原地区植被覆盖时空演变对气候的响应[J]. 信忠保,许炯心. 自然科学进展. 2007(06)
博士论文
[1]黄土高原植被覆盖时空动态及其对气候因子的响应研究[D]. 朱娴.西北农林科技大学 2019
[2]中国植被覆盖时空变化及其与气候和人类活动的关系[D]. 金凯.西北农林科技大学 2019
[3]中国温带地区草地植被动态时空特征及其对气候变化的响应[D]. 张煦庭.中国农业大学 2018
[4]黄土高原近30年植被覆盖变化及其对气候变化的响应[D]. 谢宝妮.西北农林科技大学 2016
[5]基于遥感的中国北部植被NDVI和物候变化研究[D]. 安佑志.华东师范大学 2014
[6]青藏高原植被净初级生产力对气候变化的响应[D]. 叶建圣.兰州大学 2010
[7]中国陆地净生态系统生产力遥感模型研究[D]. 王军邦.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于NDVI的黄土高原地区植被覆盖度对气候变化响应及定量分析[D]. 郭敏杰.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2014
本文编号：2931044
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄土高原地理位置、生物气候分区和海拔高程
21兰州大学博士学位论文黄土高原草地植被变化及其驱动力分析3.1.3黄土高原草地植被野外调查数据20132016年，以及2018年(2017中断一年)7、8月，在本地区草地植被生长最旺盛阶段，对黄土高原草地植被生长状况开展了野外实地调查，调查样地选取位于黄土高原不同降水梯度上的29个样地（图3-1），在进行调查五年间，个别样地数据未能每年进行调查，草地植被调查内容包括：草地植被覆盖度、草地地上生物量、草地植被平均高度、以及物种种类和数目。本章节主要使用草地植被覆盖度和地上生物量对NDVI和NPP数据进行精度验证，因此，下面说明实测草地地上生物量和覆盖度的方法。图3-1野外采样点位置图Fig.3-1Locationmapoffieldsamplingsites实测样点草地地上生物量方法为（1）选取一个与周围地区大部分草地植被类型相同且具有代表性的草地，从中选取一个60m60m大样方，并按图3-2a所示，选取6个异质性很小的1m1m小样方；（2）刈割地上植被，并装入带有标记的信封；（3）将带有植物样的信封放入烘箱，在温度70摄氏度之下，烘至恒重；（4）称重获取样点草地植被地上生物量。调查样点上的草地植被盖度，如图3-2b所示，在6个1m×1m的小样方中用数码相机拍照，获取6个小样方的图像，并在大样方中随机选择3个1m×1m小样方拍照，共获得369个小样方的图像。使用ERDAS软件，将获取的图像转换成IMAGINE格式，并进行监督分类，将分类后图像转换成GRID格式，最后使用ARCVIEW统计植被在样方中所占的百分比获得369个小样方的草地植被
22兰州大学博士学位论文黄土高原草地植被变化及其驱动力分析盖度，将每个样点上9个小样方的植被盖度计算平均值，得到每个样点的草地植被盖度平均值。图3-2(a)采样样方示意图，黑色框表示收割地上部分，测生物量和记录植物种类，白色和黑色框中量植物高度和拍照测植被盖度；(b)拍照样方原图像Fig.3-2(a)Schematicdiagramofsamplingquadrat,blackboxindicatedtheabovegroundpartofharvesting,withbiomassmeasuredandplantspeciesrecorded,plantheightandvegetationcoverageweremeasuredinwhiteandblackboxes;(b)Originalimageinsmallsamplingquadrat3.2研究方法3.2.1植被指数变化趋势分析为直观反映植被指数随时间变化的趋势，在像元尺度上，用最小二乘法拟合植被指数与时间的一元线性回归方程斜率，并用该斜率反映研究时段内植被指数的时间变化趋势，斜率公式如下：1112211()nnniiiiinniinSlopeniVIiVIii其中，n表示研究时间跨度，i表示时间序列，VIi表示时间点i上对应的植被指数（NPP或NDVI），Slope表示植被指数与时间线性回归拟合的斜率，Slope为正值表明植被为增加趋势，否则为减少趋势。3.2.2草地植被指数时空变化分析利用1995、2000、2005、2010和2015年五期黄土高原区域土地利用数据，分类提取不同植被类型的植被指数。SPOT-VEGETATIONNDVI时间尺度为19982018年，用1995年土地利用数据分类提取1998、1999年NDVI的草地像
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地植被碳密度的空间分布特征[J]. 程积民,程杰,杨晓梅,刘伟,陈芙蓉. 生态学报. 2012(01)
[2]黄土高原地区降水的空间分布[J]. 田风霞,赵传燕,冯兆东. 兰州大学学报(自然科学版). 2009(05)
[3]基于遥感和GIS技术的祖厉河流域植被覆盖动态变化监测[J]. 岳玮,刘慧明,孙国钧. 兰州大学学报(自然科学版). 2009(S1)
[4]气候变化和人类活动在鄂尔多斯地区沙漠化过程中的相对作用研究[J]. 许端阳,康相武,刘志丽,庄大方,潘剑君. 中国科学(D辑:地球科学). 2009(04)
[5]近50年黄土高原气候变化特征分析[J]. 李振朝,韦志刚,文军,符睿. 干旱区资源与环境. 2008(03)
[6]专用气候数据空间插值软件ANUSPLIN及其应用[J]. 刘志红,Tim R. McVicar,Van Niel,T. G,杨勤科,李锐. 气象. 2008(02)
[7]Spatiotemporal variations of vegetation cover on the Chinese Loess Plateau(1981―2006):Impacts of climate changes and human activities[J]. XIN ZhongBao1,2, XU JiongXin1 & ZHENG Wei1, 2 1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China. Science in China(Series D:Earth Sciences). 2008(01)
[8]气候变化对中国陆地植被净初级生产力的影响分析[J]. 朱文泉,潘耀忠,阳小琼,宋国宝. 科学通报. 2007(21)
[9]青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应[J]. 王根绪,胡宏昌,王一博,陈琳. 冰川冻土. 2007(05)
[10]黄土高原地区植被覆盖时空演变对气候的响应[J]. 信忠保,许炯心. 自然科学进展. 2007(06)
博士论文
[1]黄土高原植被覆盖时空动态及其对气候因子的响应研究[D]. 朱娴.西北农林科技大学 2019
[2]中国植被覆盖时空变化及其与气候和人类活动的关系[D]. 金凯.西北农林科技大学 2019
[3]中国温带地区草地植被动态时空特征及其对气候变化的响应[D]. 张煦庭.中国农业大学 2018
[4]黄土高原近30年植被覆盖变化及其对气候变化的响应[D]. 谢宝妮.西北农林科技大学 2016
[5]基于遥感的中国北部植被NDVI和物候变化研究[D]. 安佑志.华东师范大学 2014
[6]青藏高原植被净初级生产力对气候变化的响应[D]. 叶建圣.兰州大学 2010
[7]中国陆地净生态系统生产力遥感模型研究[D]. 王军邦.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于NDVI的黄土高原地区植被覆盖度对气候变化响应及定量分析[D]. 郭敏杰.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2014
本文编号：2931044
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/2931044.html
最近更新
教材专著
