Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 南方草地生态系统生产力和碳储量初步核算研究 | |
| 孙政国 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 李建龙 |
| 学位授予单位 | 南京大学 |
| 中文摘要 | 中国草地作为典型的生态系统类型,对维持自然生态系统格局、功能和过程具有特殊的生态意义。草地生态系统生产力结构和碳储量核算研究是当前全球变化背景下的热点问题,其中,相关研究在北方温性草地和青藏高原高寒草地开展较多,而面向南方草地相对较少或仅在南方的部分样地进行。本文以南方草地为研究对象,根据IGBP的植被分类方案和改进的草原综合顺序分类法将南方草地科学分类,区分不同的草地类型,研究时空分布特征；同时,以MODIS数据和其它气候数据作为数据输入源,驱动综合顺序分类指数模型、CASA模型、GLO-PEM模型、LPA模型和BIOME-BGC模型对南方草地生态系统生产力(NPP、NEP)的时空格局进行模拟估算,并且从源汇关系、土地利用与覆盖变化、放牧及水热影响等方面开展研究；最后,通过分析NDVI与生物量之间的关系建立模型对研究区不同类型草地的碳储量进行核算。通过四年的研究,取得了如下研究结果：(1)土地利用变化对林草生态系统分布存在较大的影响。在1990年～2010年20年间,张家港农用耕地显著减少,从1990年的4.45×104ha下降到2010年的3.55×104ha,减少了20.2%；城镇用地从1990年的3.0×104ha增加到2010年的3.4×104ha,增加13.3%；林草地从1990年0.5×104ha下降到2010年的0.4×104,减少了20.0%,道路交通用地也逐期增加。表明张家港的城市化进程在加快,正由一个农业为主的城市转变为一个新兴工业城市,是人口因子、政策因子、经济增长因子、农业结构调整因子、交通因子等多种因素综合作用的结果。林草生态系统是结合南方中小城市的实际特点的一类特殊的土地覆盖类型,从土地利用变化强度分析,林草地的利用变化强度1990年～1995年、1995年～2000年、2000年～2005年3期都是负值,而2005年～2010年林草地的利用变化强度为正值,表示林草地利用朝积极地保护利用的方向发展,面积较以前有一定程度地增加,将是全球变化研究领域的一个重要碳汇区域。(2)土地利用变化对张家港生产力结构变化具有较大的影响。在张家港的城市化进程中,由于土地利用和土地覆盖方式的改变损失了大量的NPP,城市区域年净初级生产力以较大幅度减少；林草生态系统的NPPlucc较低,农业用地由于灌溉、施肥、田间管理等,导致其具有比潜在NPP更高的生产力,在所有用地类型中NPPlucc最低。张家港市的NPPlucc在城乡梯度上的变化呈现出从城市中心到农村纵深地区逐渐下降的趋势,其中在城乡结合部位、在农村工业区有2个上升的峰状突起。研究认为,可通过政策管理措施和工程技术手段,改善对自然生态系统的干扰,进而减少由于土地利用／覆盖变化和人类活动对周边植被干扰造成的NPP损失,是降低人类社会对净初级生产力的占用的可行途径,也是解决人们广泛关注的生物资源耗竭性问题与可持续发展问题的有效手段。(3)江苏草地资源动态变化监测研究。依据草场分布可划分为北部丘陵、宁镇扬丘陵、宜溧丘陵山地和东南沿海4个区域；20年间,江苏草地面积减少了75477.18ha,约占18%；草场类型主要有草甸类、草丛类、灌丛类、灌木林类、疏林林类、盐生草甸类、林下草场和农林隙闲地类草场,与1984年相比,以草甸类、草丛类、灌丛类、农林隙闲地草场面积变化幅度最大,呈现减少趋势,疏林草地和盐生草甸类呈现微降趋势,灌木林类草场基本保持不变,林下草场稍有增加；牧草的适口性及营养指标较80年代有所下降。在载畜量方面,当前测算的125984.5头黄牛单位平均载畜量比80年代调查的全省天然草场可载畜183657.7头黄牛单位明显减少,减幅达31.4%。江苏草地是南方草地资源的重要组成部分,研究江苏草场资源的变化及成因分析对整个南方草地的研究具有一定的参考价值。(4)不同放牧利用强度对安徽山地草原化草甸的光合与呼吸作用的影响明显不同。轻度放牧草地的净光合速率>围栏草地>中牧>重牧,不同放牧利用强度的净光合速率日变化均呈双峰型,上下午各出现一个峰；随着采食压力的增加,光合速率的上午高峰会相对推迟,轻牧与围栏的高峰值一般在上午8：00左右到达,而中牧利用方式下的峰值在9：00左右到过,重牧利用方式下的峰值则在10：00左右才能到达；与光合速率相对不同的是,不同放牧利用强度草地的光呼吸速率以轻度放牧>围栏>中牧>重牧,日变化特征呈现先升后降的单峰型变化,且峰值均出现在下午1：00左右。分析原因,光合速率主要与光合有效面积、光强及光合酶活性等有关,而光呼吸速率主要与呼吸底物和环境温度存在关系。在南方山地草原化草甸开展放牧管理措施对光合与呼吸作用的影响研究对碳循环的放牧响应、资源的合理利用和草地的科学管理等方面具有重要的意义。(5)利用改进的综合顺序分类法对南方草地进行分类研究。对传统的草地综合顺序分类法进行改进,保持湿润度K的级数不变,将大于0℃的年积温由原先的7级变为5级,将原先的寒温与微温两个热量级合并为一个热量级,将暖温与暖热两个热量级合并。将南方草地主要分为冻原草地类组、草原草地类组、灌草混交草地类组和山地草甸草地4个类组和亚热灌草混交草地、山地草原化草甸、温性草甸、亚热林灌混交草地、典型山地草甸、森林草原、多雨冻原、山地林草甸、稀疏灌丛等9个类。与原先的综合顺序分类法相比,改进的草地综合顺序分类法更加适合南方地区的具体情况,将原先的南方大部分常绿阔叶林地区分为了常绿阔叶林和灌草混交草地类组及山地草甸草地类组。本研究在实践中进一步推进了草原综合顺序分类法的发展,对南方草地的类型划分与面积确定具有重要的意义。(6)利用综合顺序分类指数模型对南方草地生产力结构进行了模拟核算。NPP分布呈现自东向西,自南向北的下降趋势,南方NPP低值区( |
| 中文关键词 | 南方草地生态系统 ; 改进的草地综合顺序分类法 ; LPA模型 ; BIOME-BGC模型 ; 净生态系统生产力 ; 碳储量核算 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1016044292.nh&DbName=CDFD2016 |
| 来源机构 | 南京大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/254966 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙政国. 南方草地生态系统生产力和碳储量初步核算研究[D]. 南京大学,2013. |
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