气候变化和LUCC对内蒙古草地碳循环时空格局及演变趋势的影响
发布时间：2023-03-05 14:12
内蒙古自治区位于干旱、半干旱气候带,是全球气候变化的敏感地区,同时也是受人类活动干扰较多的地区。近半个世纪以来,随着区内人口的增长和经济的发展,过度放牧和过度开垦引起了剧烈的土地利用/覆盖变化(LUCC),进而导致耕地、草地大面积退化,沙漠化进程加速,使区域碳循环发生变化。近年来,中国政府启动了一系列生态恢复工程以修复、改善退化的生态环境。内蒙古是退耕还林还草工程和退牧还草工程的主要实施地区之一,其首要任务是促进退化耕地、退化草地的植被恢复及控制沙漠化的发展。本研究以探讨生态恢复工程驱动下内蒙古地区的土地利用/覆盖变化及由此引起的区域碳素循环变化为目的,一方面,基于气象数据和多源遥感影像数据,并将CASA模型模拟的净初级生产力(NPP)视为表征区域碳素循环的主要指标,分析了不同时空尺度下内蒙古地区NPP的动态变化,以及土地利用/覆盖变化对其的影响;另一方面,探讨了生态恢复工程实施前后,内蒙古地区主要植被类型—草地的面积变化及类型转化、植被覆盖度、景观格局、净初级生产力等的变化情况,并对变化过程中气候因素和人为因素的相对驱动作用进行了定量化、空间化区分。本研究的主要工作及结论如下:1.基...
【文章页数】：209 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第1章 绪论
1.1. 选题背景
1.2. 国内外研究动态
1.2.1. 陆地生态生态系统碳循环过程的研究进展
1.2.2. 草地生态系统碳循环过程及驱动因素的研究进展
1.2.3. 土地利用/覆盖变化与陆地碳循环的关系
1.2.4. 中国主要生态恢复工程的介绍
1.3. 目前研究中的不足
1.3.1. 以草地为主体植被地区的LUCC和NPP耦合研究较少
1.3.2. 对LUCC、植被-气候互作的研究尺度相对单一
1.3.3. 气候、人为因素在草地碳循环过程中的作用机制尚不明确
1.3.4. 生态恢复工程的对草地生态系统影响作用的评价尚属空白
1.4. 研究方案
1.4.1. 研究目标
1.4.2. 研究内容
1.4.3. 技术路线
1.5. 参考文献
第2章 研究区及主要模型概述
2.1. 研究区概况
2.1.1. 内蒙古自治区概述
2.1.2. 地形、地貌和土壤
2.1.3. 气候条件
2.1.4. 植被状况
2.2. 模型描述
2.2.1. CASA模型
2.2.2. 模型精度验证与参数评价分析
2.3. 参考文献
第3章 2001-2010年内蒙古植被覆盖度时空变化特征分析
3.1. 引言
3.2. 材料与方法
3.2.1. 数据获取与预处理
3.2.2. 植被覆盖度的计算
3.2.3. 植被覆盖度年际变化趋势的计算
3.2.4. 植被覆盖度与气候因子相关性的计算
3.3. 结果与分析
3.3.1. 多年平均植被覆盖度空间格局的分析
3.3.2. 植被覆盖度年际动态变化及空间格局的分析
3.3.3. 植被覆盖度与气候因子的相关关系的分析
3.4. 讨论
3.5. 本章小结
3.6. 参考文献
第4章 2001-2010年内蒙古不同植被类型NPP的时空动态格局分析
4.1. 引言
4.2. 材料与方法
4.2.1. 研究区概况
4.2.2. 数据获取及预处理
4.2.3. 研究方法
4.3. 结果与分析
4.3.1. 不同植被类型多年平均NPP空间格局的分析
4.3.2. 不同植被类型NPP年际变化的分析
4.3.3. 不同植被类型NPP变化对气候因子响应的分析
4.4. 讨论
4.4.1. 本研究NPP模拟值与其他模型模拟结果的对比及验证
4.4.2. 气候因子对不同植被类型NPP影响作用的探讨
4.4.3. 内蒙古植被生长对气候变化响应的分析
4.5. 本章小结
4.6. 参考文献
第5章 2001-2010年内蒙古不同草地类型NPP的时空动态格局分析
5.1. 引言
5.2. 材料与方法
5.2.1. 研究区概况
5.2.2. 数据获取及预处理
5.2.3. 研究方法
5.3. 结果与分析
5.3.1. 不同草地类型多年平均NPP空间格局的分析
5.3.2. 不同草地类型NPP年际变化的分析
5.3.3. 不同草地类型NPP变化对气候因子响应的分析
5.4. 讨论
5.4.1. 本研究草地NPP模拟结果与其他研究结论的对比及验证
5.4.2. 人类活动对草地NPP变化的驱动作用探讨
5.4.3. 气候因子对草地NPP变化的驱动作用探讨
5.5. 本章小结
5.6. 参考文献
第6章 2001-2009年内蒙古LUCC及其对NPP变化的驱动作用研究
6.1. 引言
6.2. 材料与方法
6.2.1. 研究区概况
6.2.2. 数据来源及预处理
6.2.3. CASA模型
6.3. 结果与分析
6.3.1. 土地利用/覆盖变化的特征分析
6.3.2. NPP动态变化的特征分析
6.4. 讨论
6.4.1. 气候变化对土地利用/覆盖变化及NPP变化的影响作用分析
6.4.2. 生态恢复工程对土地利用/覆盖变化的驱动作用分析
6.4.3. 生态恢复工程对NPP变化的驱动作用分析
6.4.4. 土地利用/覆盖变化对区域碳循环的影响作用探讨
6.5. 本章小结
6.6. 参考文献
第7章 草地NPP变化过程中人为因素和气候因素的定量区分与评价
7.1.引言
7.2. 材料与方法
7.2.1. 研究区概况
7.2.2. 数据准备和预处理
7.2.3. NPP的估算模型
7.2.4. 植被覆盖度的估算
7.3. 结果与分析
7.3.1. 草地覆盖类型转变的特征分析
7.3.2. 草地恢复对NPP变化的驱动作用分析
7.3.3. 气候变化和人类活动对草地NPP变化的相对贡献分析
7.4. 讨论
7.4.1. 气候变化对草地面积增加可能影响的探讨
7.4.2. 生态恢复工程对草地覆盖类型转化的驱动作用
7.4.3. 生态恢复工程对草地利用方式转变的影响
7.4.4. 草地恢复对区域碳循环和沙尘暴防治的积极效应探讨
7.5. 本章小结
7.6. 参考文献
第8章 1985-2009年内蒙古草地植被时空格局及演变趋势
8.1. 引言
8.2. 材料与方法
8.2.1. 研究区概况
8.2.2. 土地利用数据
8.2.3. 景观指数的计算
8.2.4. NPP估算模型及输入数据的准备
8.3. 结果与分析
8.3.1. 草地面积动态变化的特征分析
8.3.2. 草地景观格局动态变化的特征分析
8.3.3. 草地NPP的动态变化的特征分析
8.4. 讨论
8.4.1. 气候变化对内蒙古草地植被动态变化的影响
8.4.2. 过度放牧对草地动态变化的影响
8.4.3. 草地开垦对草地动态变化的影响
8.4.4. 生态恢复工程对草地动态变化的影响
8.5. 本章小结
8.6. 参考文献
第9章 2001-2009年内蒙古和外蒙古LUCC与NPP变化的综合对比
9.1. 引言
9.2. 研究区概况
9.3. 结果与分析
9.3.1. 蒙古土地利用/覆盖变化的特征分析
9.3.2. 蒙古植被NPP变化的特征分析
9.4. 讨论
9.4.1. 蒙古和内蒙古地区土地利用/覆盖变化特征的对比分析
9.4.2. 蒙古和内蒙古地区NPP变化特征的对比
9.4.3. 蒙古和内蒙古农牧业发展中所面临问题的对比
9.5. 本章小结
9.6. 参考文献
第10章 内蒙古典型草原不同草地群落NEP动态变化的研究
10.1. 引言
10.2. 材料与方法
10.2.1. 模型简介
10.2.2. 研究区概况
10.2.3. 研究指标选取
10.2.4. 模型初始化和参数本地化
10.3. 结果与分析
10.3.1. 不同草地群落年NEP年际动态的分析
10.3.2. 不同草地群落日NEP季节动态的分析
10.3.3. 不同草地群落WSI、RUE和CSE的比较
10.4. 讨论
10.4.1. BIOME-BGC模型的验证精度评价
10.4.2. 草地NEP对年降水量的响应分析
10.5. 本章小结
10.6. 参考文献
第11章 内蒙古草地退化治理及碳增汇途径与对策
11.1. 引言
11.2. 草地退化的概念及层次
11.3. 内蒙古草地的退化现状分析
11.4. 内蒙古草地退化的驱动力分析
11.4.1. 草地开垦
11.4.2. 过度放牧和频繁刈割
11.4.3. 草地系统利用的低投入
11.4.4. 气候变化
11.4.5. 药材采掘
11.4.6. 其他因素
11.5. 草地退化的碳效应
11.5.1. 草地生态系统碳素循环的基本过程
11.5.2. 草地退化对其碳蓄积作用的影响
11.6. 退化草地的固碳机制和固碳潜力
11.7. 内蒙古草地退化防治策略及碳增汇途径的综合探讨
11.7.1. 建立和健全相关的法律法规
11.7.2. 建立、完善综合支撑体系
11.7.3. 建立适合当地情况的区域草业发展模式
11.7.4. 调整草业、畜牧业的产业结构和生产方式
11.7.5. 加强草原基础设施建设,提高牧民经营管理技术
11.7.6. 加强维护管理投入,建立生态补偿长效机制
11.7.7. 保证生态恢复工程的优化调整和可持续实施
11.7.8. 建立人工草地,推动沙漠化逆转
11.8. 参考文献
第12章 最后总结
12.1. 本研究的结论
12.2. 本研究的创新
12.3. 本研究的不足
12.4. 本研究的展望
个人简历及研究成果目录
致谢
本文编号：3756341
【文章页数】：209 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第1章 绪论
1.1. 选题背景
1.2. 国内外研究动态
1.2.1. 陆地生态生态系统碳循环过程的研究进展
1.2.2. 草地生态系统碳循环过程及驱动因素的研究进展
1.2.3. 土地利用/覆盖变化与陆地碳循环的关系
1.2.4. 中国主要生态恢复工程的介绍
1.3. 目前研究中的不足
1.3.1. 以草地为主体植被地区的LUCC和NPP耦合研究较少
1.3.2. 对LUCC、植被-气候互作的研究尺度相对单一
1.3.3. 气候、人为因素在草地碳循环过程中的作用机制尚不明确
1.3.4. 生态恢复工程的对草地生态系统影响作用的评价尚属空白
1.4. 研究方案
1.4.1. 研究目标
1.4.2. 研究内容
1.4.3. 技术路线
1.5. 参考文献
第2章 研究区及主要模型概述
2.1. 研究区概况
2.1.1. 内蒙古自治区概述
2.1.2. 地形、地貌和土壤
2.1.3. 气候条件
2.1.4. 植被状况
2.2. 模型描述
2.2.1. CASA模型
2.2.2. 模型精度验证与参数评价分析
2.3. 参考文献
第3章 2001-2010年内蒙古植被覆盖度时空变化特征分析
3.1. 引言
3.2. 材料与方法
3.2.1. 数据获取与预处理
3.2.2. 植被覆盖度的计算
3.2.3. 植被覆盖度年际变化趋势的计算
3.2.4. 植被覆盖度与气候因子相关性的计算
3.3. 结果与分析
3.3.1. 多年平均植被覆盖度空间格局的分析
3.3.2. 植被覆盖度年际动态变化及空间格局的分析
3.3.3. 植被覆盖度与气候因子的相关关系的分析
3.4. 讨论
3.5. 本章小结
3.6. 参考文献
第4章 2001-2010年内蒙古不同植被类型NPP的时空动态格局分析
4.1. 引言
4.2. 材料与方法
4.2.1. 研究区概况
4.2.2. 数据获取及预处理
4.2.3. 研究方法
4.3. 结果与分析
4.3.1. 不同植被类型多年平均NPP空间格局的分析
4.3.2. 不同植被类型NPP年际变化的分析
4.3.3. 不同植被类型NPP变化对气候因子响应的分析
4.4. 讨论
4.4.1. 本研究NPP模拟值与其他模型模拟结果的对比及验证
4.4.2. 气候因子对不同植被类型NPP影响作用的探讨
4.4.3. 内蒙古植被生长对气候变化响应的分析
4.5. 本章小结
4.6. 参考文献
第5章 2001-2010年内蒙古不同草地类型NPP的时空动态格局分析
5.1. 引言
5.2. 材料与方法
5.2.1. 研究区概况
5.2.2. 数据获取及预处理
5.2.3. 研究方法
5.3. 结果与分析
5.3.1. 不同草地类型多年平均NPP空间格局的分析
5.3.2. 不同草地类型NPP年际变化的分析
5.3.3. 不同草地类型NPP变化对气候因子响应的分析
5.4. 讨论
5.4.1. 本研究草地NPP模拟结果与其他研究结论的对比及验证
5.4.2. 人类活动对草地NPP变化的驱动作用探讨
5.4.3. 气候因子对草地NPP变化的驱动作用探讨
5.5. 本章小结
5.6. 参考文献
第6章 2001-2009年内蒙古LUCC及其对NPP变化的驱动作用研究
6.1. 引言
6.2. 材料与方法
6.2.1. 研究区概况
6.2.2. 数据来源及预处理
6.2.3. CASA模型
6.3. 结果与分析
6.3.1. 土地利用/覆盖变化的特征分析
6.3.2. NPP动态变化的特征分析
6.4. 讨论
6.4.1. 气候变化对土地利用/覆盖变化及NPP变化的影响作用分析
6.4.2. 生态恢复工程对土地利用/覆盖变化的驱动作用分析
6.4.3. 生态恢复工程对NPP变化的驱动作用分析
6.4.4. 土地利用/覆盖变化对区域碳循环的影响作用探讨
6.5. 本章小结
6.6. 参考文献
第7章 草地NPP变化过程中人为因素和气候因素的定量区分与评价
7.1.引言
7.2. 材料与方法
7.2.1. 研究区概况
7.2.2. 数据准备和预处理
7.2.3. NPP的估算模型
7.2.4. 植被覆盖度的估算
7.3. 结果与分析
7.3.1. 草地覆盖类型转变的特征分析
7.3.2. 草地恢复对NPP变化的驱动作用分析
7.3.3. 气候变化和人类活动对草地NPP变化的相对贡献分析
7.4. 讨论
7.4.1. 气候变化对草地面积增加可能影响的探讨
7.4.2. 生态恢复工程对草地覆盖类型转化的驱动作用
7.4.3. 生态恢复工程对草地利用方式转变的影响
7.4.4. 草地恢复对区域碳循环和沙尘暴防治的积极效应探讨
7.5. 本章小结
7.6. 参考文献
第8章 1985-2009年内蒙古草地植被时空格局及演变趋势
8.1. 引言
8.2. 材料与方法
8.2.1. 研究区概况
8.2.2. 土地利用数据
8.2.3. 景观指数的计算
8.2.4. NPP估算模型及输入数据的准备
8.3. 结果与分析
8.3.1. 草地面积动态变化的特征分析
8.3.2. 草地景观格局动态变化的特征分析
8.3.3. 草地NPP的动态变化的特征分析
8.4. 讨论
8.4.1. 气候变化对内蒙古草地植被动态变化的影响
8.4.2. 过度放牧对草地动态变化的影响
8.4.3. 草地开垦对草地动态变化的影响
8.4.4. 生态恢复工程对草地动态变化的影响
8.5. 本章小结
8.6. 参考文献
第9章 2001-2009年内蒙古和外蒙古LUCC与NPP变化的综合对比
9.1. 引言
9.2. 研究区概况
9.3. 结果与分析
9.3.1. 蒙古土地利用/覆盖变化的特征分析
9.3.2. 蒙古植被NPP变化的特征分析
9.4. 讨论
9.4.1. 蒙古和内蒙古地区土地利用/覆盖变化特征的对比分析
9.4.2. 蒙古和内蒙古地区NPP变化特征的对比
9.4.3. 蒙古和内蒙古农牧业发展中所面临问题的对比
9.5. 本章小结
9.6. 参考文献
第10章 内蒙古典型草原不同草地群落NEP动态变化的研究
10.1. 引言
10.2. 材料与方法
10.2.1. 模型简介
10.2.2. 研究区概况
10.2.3. 研究指标选取
10.2.4. 模型初始化和参数本地化
10.3. 结果与分析
10.3.1. 不同草地群落年NEP年际动态的分析
10.3.2. 不同草地群落日NEP季节动态的分析
10.3.3. 不同草地群落WSI、RUE和CSE的比较
10.4. 讨论
10.4.1. BIOME-BGC模型的验证精度评价
10.4.2. 草地NEP对年降水量的响应分析
10.5. 本章小结
10.6. 参考文献
第11章 内蒙古草地退化治理及碳增汇途径与对策
11.1. 引言
11.2. 草地退化的概念及层次
11.3. 内蒙古草地的退化现状分析
11.4. 内蒙古草地退化的驱动力分析
11.4.1. 草地开垦
11.4.2. 过度放牧和频繁刈割
11.4.3. 草地系统利用的低投入
11.4.4. 气候变化
11.4.5. 药材采掘
11.4.6. 其他因素
11.5. 草地退化的碳效应
11.5.1. 草地生态系统碳素循环的基本过程
11.5.2. 草地退化对其碳蓄积作用的影响
11.6. 退化草地的固碳机制和固碳潜力
11.7. 内蒙古草地退化防治策略及碳增汇途径的综合探讨
11.7.1. 建立和健全相关的法律法规
11.7.2. 建立、完善综合支撑体系
11.7.3. 建立适合当地情况的区域草业发展模式
11.7.4. 调整草业、畜牧业的产业结构和生产方式
11.7.5. 加强草原基础设施建设,提高牧民经营管理技术
11.7.6. 加强维护管理投入,建立生态补偿长效机制
11.7.7. 保证生态恢复工程的优化调整和可持续实施
11.7.8. 建立人工草地,推动沙漠化逆转
11.8. 参考文献
第12章 最后总结
12.1. 本研究的结论
12.2. 本研究的创新
12.3. 本研究的不足
12.4. 本研究的展望
个人简历及研究成果目录
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