Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 三江源地区高寒草地生物量和草畜平衡的时空变化动态及其影响因素研究 | |
| 杨淑霞 | |
| 出版年 | 2017 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 梁天刚 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 三江源区是长江、黄河和湄公河的发源地,是我国生态环境安全最敏感地区之一。由于受气候变化及人类的不合理利用影响,20世纪70年代中后期三江源区出现了草地退化,对三江源区乃至全国的生态安全造成了严重的威胁。因此,开展三江源区草地生物量遥感监测,评价三江源区畜牧业发展现状,分析三江源区草地生物量及草畜平衡变化状况的影响因素,对三江源地区的生态保护及草地畜牧业的可持续发展具有重要的意义。本研究利用与草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)关系密切的植被指数、土壤、气象和植被等因子构建单因素和多因素模型,探索神经网络模型(Artificial Neuron Network,ANN)在草地生物量估算中的作用;通过对比分析模型精度,确定最优模型,对三江源区2001-2016年草地AGB进行估算,探讨并分析了不同草地类型、气候区、流域和行政区的草地AGB时空变化特征;在分析三江源区理论载畜量和载畜力基础上,结合2004-2015年玉树州和果洛州的实际家畜年末存栏数据,分析了三江源区草畜平衡状况,并对其驱动力进行了探讨。研究结果表明:1)Landsat植被指数NDI7与草地AGB之间具有较好的相关性,R~2达0.3480,其次为NDVI,R~2为0.3002。NDI7和NDVI与草地AGB分别构建的指数模型(y=227.57e~(3.102x),R~2=0.3704,RMSE=575.781 kg DW/ha)和(y=192.33e~(2.7613x),R~2=0.3644,RMSE=576.211kg DW/ha)拟合精度较高,但在大范围的草地AGB反演中受天气状况的严重影响。2)基于与AGB关系密切的单一指标构建的各种反演模型仅能反映三江源区草地地上生物量变化的16.24%到44.90%,特别是基于MODIS NDVI的遥感反演模型(RMSE为787.86 kg DW/ha)仅能反映生物量变化的44.90%。基于草地盖度、草层高度、经度、纬度以及NDVI等变量的多元线性生物量回归模型的拟合精度介于40.14-58.03%之间,RMSE介于577.43-689.79 kg DW/ha,多元非线性回归模型的拟合精度介于46.63-62.10%,RMSE介于552.70-654.49 kg DW/ha;基于BP ANN的模型更适用于研究区生物量反演,该模型的R~2=0.7699,RMSE=429.06 kg DW/ha。3)三江源区2001-2016年草地生长季月平均生物量介于594.56-751.43 kg DW/ha之间,盛草期最大生物量介于1272.24-1739.56 kg DW/ha之间。草地生物量在空间分布上表现出明显的地域差异,呈现出由东南向西北逐渐减少的趋势。东南部部分区域AGB可达3000 kg DW/ha,而西北部的部分区域AGB小于500kg DW/ha。水热条件对三江源区生物量的影响极显著。三江源区不同草地类型、不同流域、气候带及行政分区的草地生物量存在明显的差异。4)16年间,三江源区草地生物量的变化趋势主要以稳定和恢复为主。其中,53.74%的草地保持稳定,37.31%的草地表现出不同程度的恢复趋势,有8.95%的草地呈现恶化趋势。不同草地类型、气候区、流域及行政分区之间也存在显著差异。生物量变化趋势的可持续分析结果表明,三江源区39.06%的区域草地生物量未来变化趋势不确定,有28.57%的区域生物量呈持续稳定状态,持续恢复区域面积占总草地面积的26.96%,5.43%的区域将持续恶化。三江源区草地生物量表现出整体稳定,局部恶化的趋势。5)2001-2016年间,三江源草地理论载畜量介于130.76×10~4 SU至178.26×10~4 SU之间,年均载畜量为146.31×10~4 SU。理论载畜力介于0.53 SU/ha至0.72 SU/ha之间,年均理论载畜力为0.60 SU/ha。三江源区不同草地类型、行政区理论载畜量及理论载畜力差异较大。2001-2016年三江源区草地载畜力空间上表现出由东南向西北逐渐减少的变化趋势,且表现出明显的空间异质性。6)2004-2015年间,果洛州和玉树州均未出现极度超载或严重超载现象,但果洛州和玉树州的草畜平衡态势存在明显差异。其中,果洛州12年间草畜平衡指数呈持续降低趋势,自2009年以来达到载畜平衡状态。但玉树州的实际载畜量在12年间呈不断增加趋势,在2004-2010年仍能保持载畜平衡,但2011、2014和2015年草畜平衡指数达20.66%、30.73%和49.7%,草地出现明显超载现象。7)三江源地区16年来,年均温与降水量均呈增加趋势。5月份的降水与草地AGB之间的相关性最好,r为0.533,10月份的温度与AGB之间具有较好的相关性,r为0.581;基于放牧压力的分析结果表明,班玛县、泽库县、久治县、达日县和甘德县的放牧压力较高,而清水河和兴海县的放牧行为对草地生物量影响较小。生态保护工程的实施有效地改善了三江源区的生态环境,对三江源区草地生态的保护和恢复具有积极作用,但草地生态保护现状仍然严峻。 |
| 中文关键词 | 三江源 ; 高寒草地 ; 生物量反演 ; 草畜平衡 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1018804028.nh&DbName=CDFD2018 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/257169 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨淑霞. 三江源地区高寒草地生物量和草畜平衡的时空变化动态及其影响因素研究[D]. 兰州大学,2017. |
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