中国陆地生态系统NEP时空演变及驱动机制研究

作     者：齐帅洋 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张猛

授予年度：2024年

学科分类：02[经济学] 0201[经济学-理论经济学] 020106[经济学-人口、资源与环境经济学] 07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：净生态系统生产力 地理分区 时空演变 时间效应 土地利用变化 

摘      要：陆地生态系统在全球碳循环中扮演着重要角色,对维持生物多样性和碳平衡至关重要。然而,受到自然和人为因素的双重影响,陆地生态系统仍然面临威胁与挑战。净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)表示净初级生产力中减去异养呼吸消耗后的剩余部分,是反映陆地生态系统碳源/汇的重要指标。因此,准确评估和分析陆地生态系统碳源/汇时空演变及其驱动机制对于全球碳循环具有重要意义。 本研究利用CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型和土壤微生物呼吸量模型,结合遥感数据及气象数据,估算了中国陆地生态系统2001-2020年NEP。同时,利用一元线性回归、Hurst指数、时间效应、偏相关分析、相对重要性、残差分析和土地利用转移矩阵等方法,顾及地理分区定量分析了中国陆地生态系统NEP时空演变及其驱动机制。研究结果如下: (1)利用模型估算的NEP结果与实测NEP相关性较高(相关系数为0.90,R2=0.81,P0.001),近20年来中国陆地生态系统NEP均值呈增加趋势(年均增加值0.47gC/m2a)。研究区NEP多年平均值变化幅度介于42.79～61.91gC/m2a之间,呈波动上升趋势。春、夏、冬三季的NEP变化趋势与年际变化趋势一致。从空间上看,研究区NEP空间分异明显,呈上升趋势的面积占总面积的41.48%。其中,西北地区(XB)呈上升趋势的面积所占比例最大(7.74%)。未来,中国陆地生态系统将以恢复为主,从退化到改善的面积占总面积的40.88%,持续改善的面积占14.17%。中国陆地生态系统碳汇区占总面积的68.83%,碳汇整体稳定,从碳源转为碳汇的面积占73.75%,主要分布在东北地区(DB)、华东地区(HD)、华南地区(HN)和华中地区(HZ)。 (2)NEP和气候要素之间的时间效应具有地域差异,气候变化是影响中国陆地生态系统NEP时空演变的主要驱动因子。华北地区(HB)、西北地区(XB)和西南地区(XN)分别有46.97%、57.29%、37.26%的区域NEP与气温之间存在明显的时间效应。DB、HB、HD、HN和HZ分别有77.19%、58.06%、82.53%、71.41%、95.11%的区域NEP与降水之间存在明显的时间效应。降水是影响DB(37.65%)、HB(51.03%)、HZ(42.70%)、XB(71.00%)和XN(46.06%)NEP变化的主导因子,太阳辐射是影响HD(51.72%)和HN(76.07%)NEP变化的主导因子。气候变化和人类活动引起NEP增加的区域面积占比分别为61.40%和58.42%。土地利用变化是影响NEP变化的重要因素之一,其他土地利用类型转变为森林和湿地可增加碳汇,而草地向未利用地和城市转移以及森林断带问题可能导致碳汇减少。