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红树林日光诱导叶绿素荧光与涡度相关协同观测研究

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红树林日光诱导叶绿素荧光与涡度相关协同观测研究

作者：侯玉文厦门大学

学位级别：硕士

滨海湿地生态系统提供了许多重要的生态系统服务,具有极高的生产力,所以滨海湿地碳收支受到越来越多的生态学者们的关注。其中红树林湿地生态系统是蓝色碳汇的重要贡献者,所以在评估红树林碳收支时准确描述总初级生产力（Gross Primary ... 详细信息

滨海湿地生态系统提供了许多重要的生态系统服务,具有极高的生产力,所以滨海湿地碳收支受到越来越多的生态学者们的关注。其中红树林湿地生态系统是蓝色碳汇的重要贡献者,所以在评估红树林碳收支时准确描述总初级生产力（Gross Primary Productivity,以下简称GPP）至关重要,但目前对常绿红树林GPP季节性变化的了解非常有限。日光诱导叶绿素荧光（Solar-induced Chlorophyll Fluorescence,以下简称SIF）遥感已成为一种非常具有应用前景的方法,可以模拟估算农田、草地、落叶林和常绿森林等生态系统GPP,但是其在红树林生态系统的应用能力尚未得到评估。本研究以中国东南沿海的福建漳江口亚热带红树林为研究对象,利用塔基SIF自动观测系统和涡度协方差系统进行连续一年的时间序列测量,展示了亚热带红树林SIF和GPP在不同时间尺度上的动态变化,探讨了亚热带红树林SIF与GPP的关系及受到环境胁迫的响应。主要研究内容和结果如下:（1）本文首先在亚热带红树林探究了 SIF和GPP在日和季节时间尺度上的变化规律。SIF和GPP在日和季节的时间尺度上总体呈现相似的规律,即在日时间尺度上呈现出先上升后下降的规律,在季节时间尺度上呈现同波峰波谷的变化规律。同时分析了 SIF的荧光效率（Yield of Solar-induced Fluorescence,以下简称SIFy:SIF与植被吸收光合有效辐射（APAR）的比值）和光能利用率（Light Use Efficiency,以下简称LUE:GPP与APAR的比值）在日和季节时间尺度上的变化规律,SIFy与LUE的关系在时间上比SIF-GPP的关系更具动态性,且SIFy和LUE在中午时趋于稳定,而在上午和下午时则彼此分离。这些发现证实SIF可以作为红树林冠层光合作用的潜在遥感指标。（2）本文通过线性和非线性分析,探究了 SIF和GPP的在日和季节时间尺度上的拟合关系,它们的拟合关系在日、季两个时间尺度上表现为非线性和线性的时间尺度依赖关系。在30 min时间尺度上非线性回归函数GPP=（18.7 × SIF-2.93）/（SIF+0.24）解释14%的变异。在较长的季节性时间尺度上,SIF-GPP关系最好用线性回归函数（GPP=14.29+4.01 × SIF;R2=0.17）来描述。（3）本文分析了环境胁迫（如高温、高光照、高水位等）对SIF与GPP的关系影响,在中午左右出现环境胁迫时（过量光照和高VPD）,会使SIF与GPP的关系降低,而在一定范围内潮汐水位的升高会提高红树林SIF和GPP的关系。本研究首次提供了红树林生态系统中高时间分辨率的连续SIF观测,研究了红树林生态系统SIF和GPP的关系,并强调了不同环境条件对SIF-GPP关系影响的重要性。今后的研究应考虑到这些问题,可以减少基于遥感SIF估算GPP的不确定性。本研究对了解红树林湿地生态系统碳循环、驱动机制以及红树保育和规划工作有着重要的意义。

关键词：日光诱导叶绿素荧光总初级生产力红树林光能利用率生态遥感

基于TM/ETM+数据的肃南县湿地景观特征及变化分析

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基于TM/ETM+数据的肃南县湿地景观特征及变化分析

作者：李琛西北师范大学

学位级别：硕士

湿地作为地球上一种重要且独特的生态系统,处于陆地生态系统与水生生态系统的过渡地带,是人类最重要的生存环境之一。系统的湿地研究对于保护湿地资源及湿地资源的合理开发利用,维持湿地的基本生态过程,改善生态环境和促进社会经济可持... 详细信息

湿地作为地球上一种重要且独特的生态系统,处于陆地生态系统与水生生态系统的过渡地带,是人类最重要的生存环境之一。系统的湿地研究对于保护湿地资源及湿地资源的合理开发利用,维持湿地的基本生态过程,改善生态环境和促进社会经济可持续发展有着重大意义。本文以甘肃省肃南裕固族自治县为研究区,选择1987、2000、2008、2013年Landsat TM/ETM+遥感影像为主要信息源,配合使用大比例尺地形图、土地利用数据、统计年鉴等资料,通过实地调研和GPS定位验证,对目视解译方法以及最大似然分类、神经网络分析、支持向量机等计算机分类方法提取的湿地类型数据进行了精度评价,其中目视解译精度最好,正确率为86.86%,Kappa系数为0.8847,支持向量机分类次之,正确率为77.28%,Kappa系数为0.6983,最大似然法最低,正确率仅为58.0%,Kappa系数为0.4872。利用目视解译得到的1987、2000、2008、2013年四期研究区湿地类型分布图,概况表达了湿地资源空间分布特征,并采用变化量、变化速度、变化率等指标对1987013年湿地的变化进行了定量分析;引入斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数等10个景观生态指数,借助景观生态学方法,从类型水平与景观水平两个层次上讨论了研究区湿地景观特征及其变化。研究表明:研究区共有9类湿地,以天然湿地为主;2013年湿地总面积1484.95km2,占全县国土面积的6.23%;1987013年间,研究区湿地面积总体上呈减少趋势,共减少面积107.72 km2,减少速度平均4.14 km2/年;2008年之前湿地减少速度较快,2008年之后减速放缓。湿地类型之间的相互转换比较明显,转出面积最大的类型是永久性河流,主要转换为洪泛湿地和沼泽化草甸;转入面积最大的类型是沼泽化草甸。从景观特征现状来看,湿地内斑块数量较多,形状不规则,说明湿地景观分离度大,破碎度高。从演变趋势来看,2008年以前湿地景观形状复杂,2008年以后湿地斑块形状变得紧密,边缘简单化。在斑块类型水平和景观水平上,景观和景观要素类型都趋于破碎化。

关键词：生态遥感湿地遥感监测湿地景观 TM/ETM+ 肃南

基于遥感的2000-2015年呼伦湖地区芨芨草种群变化及其对气候变化的响应

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基于遥感的2000-2015年呼伦湖地区芨芨草种群变化及其对气候变化...

作者：毛建华西北师范大学

学位级别：硕士

芨芨草是干旱与半干旱区典型的非地带性植被,对维持区域生物多样性,水土保持,促进畜牧业发展具有重要的作用。但随着气候的暖干化加剧,中纬度地区芨芨草生境发生改变,其种群分布及数质量特征均发生改变,因此对芨芨草种群面积、数量进行... 详细信息

芨芨草是干旱与半干旱区典型的非地带性植被,对维持区域生物多样性,水土保持,促进畜牧业发展具有重要的作用。但随着气候的暖干化加剧,中纬度地区芨芨草生境发生改变,其种群分布及数质量特征均发生改变,因此对芨芨草种群面积、数量进行量化,对影响其生境的地形因子、气候因子进行分析,不但可以了解当地芨芨草种群现状,指导生态保护和畜牧业发展,而且对全球趋暖的背景下干旱半干旱地区植被发展趋势的研究提供帮助。本文使用2000-2015年系列Landsat卫星遥感数据,通过决策树分类方法与基于像元水平的监督检测方法对呼伦湖地区芨芨草种群进行提取,分析其面积及空间格局时空变化,依据研究区地形数据,结合GIS中的统计分析与水文分析探索了呼伦湖地区芨芨草种群地形分布特征;在此基础上,使用当地气象站点近16年的气温、降水、湿度等气候指标,对研究区芨芨草种群变化及其对气候要素的响应特征进行了分析。研究结果表明:(1)在对芨芨草种群进行提取的2000年、2005年、2010年、2015年四期数据中,芨芨草种群面积为103.97km、141.42km、173.28km、201.95km,其对应图斑数量为6066、11853、19632、22762个。在16年间,呼伦湖地区芨芨草种群面积增加显著,总面积增加了97.98km,图斑数量增加了16696个,这其中面积小于5000m的小型种群数量发展最快,而面积大于1km的较大种群增长缓慢。(2)对呼伦湖地区主要分布的针茅类典型草原与芨芨草种群植被植被指数分析中发现,芨芨草的NDVI、RVI植被指数显著高于典型草原,光谱特征上主要集中于NDVI值0.29附近,RVI值1.82附近,表明芨芨草种群具有较高的生产能力。(3)对2015年研究区芨芨草种群分布的坡度、坡向分析中发现,芨芨草种群分布随坡度微升而迅速增加,而后迅速减少,在<1°的平坦地表,芨芨草种群分布较少,而90%以上生长在1°≤坡度<5°的坡底、坡脚区域,在坡度≥10°较陡峭区域基本没有芨芨草种群分布。而在坡向上,70%以上的芨芨草种群分布在阳坡。(4)对研究区对应气象站点数据进行分析,该区域在2000-2015年间,芨芨草种群生长较为茂盛的7、8月及高于10℃的年积温的平均温度均呈不稳定上升趋势;降水量微升而蒸散量剧增,使得研究区水分亏损量增加,平均湿度降低。对芨芨草种群16年来的面积变化与各个气象因子进行相关性分析,其结果表现出其与水分亏损量相关性高与温度呈正相关显著,即随着平均温度的上升和平均湿度的降低,芨芨草种群的面积随之增加,这与芨芨草种群的根系强大、耐旱、耐盐碱、适应粘土以至沙壤土等生物特性表现出强烈的一致性。

关键词：生态遥感芨芨草种群草原生态种群变化气候变化呼伦湖地区

2000-2015年石羊河流域植被碳汇时空变化及影响因子研究

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2000-2015年石羊河流域植被碳汇时空变化及影响因子研究

作者：贠银绢西北师范大学

学位级别：硕士

自工业革命以来,大气温室气体含量急剧增加,全球碳平衡遭到严重破坏。陆地碳循环是全球碳循环的重要组成部分,是人类生产生活最基本的能量来源且最易受到气候变化和人类活动的影响。石羊河流域是我国西北干旱地区一个典型的内陆河流域,... 详细信息

自工业革命以来,大气温室气体含量急剧增加,全球碳平衡遭到严重破坏。陆地碳循环是全球碳循环的重要组成部分,是人类生产生活最基本的能量来源且最易受到气候变化和人类活动的影响。石羊河流域是我国西北干旱地区一个典型的内陆河流域,也是我国内陆河流域中人口最密集、水资源开发程度最高、生态环境问题最严重的流域之一。因此本文以石羊河流域地表植被为研究对象,利用遥感影像数据、气象资料数据、DEM数据和土地利用数据,通过修正的CASA模型和土壤微生物呼吸模型,计算石羊河流域生态系统植被碳汇,探索研究石羊河流域植被碳汇时空分布特征及其变化规律,并从多方面探讨其影响因素,研究探索流域生态系统演变过程中影响碳汇结构及其总量时空变化的动因,从而为石羊河流域生态环境的治理提供理论依据。初步得到以下结论:(1)2000-2015年,石羊河流域年均NEP空间分布状况表现出由西南向东北逐渐递减的趋势,石羊河流域上游NEP较高,大部分地区高于300g C·m-2·a-1,石羊河流域下游NEP较低,大部分地区低于﹣100g C·m-2·a-1。NEP最低的地区主要分布在下游民勤绿洲两边的巴丹吉林和腾格里两大沙漠区,NEP最高的地区主要集中在上游冷龙岭及毛毛山等山区,整体呈现出南高北低、高低相间的分布特征。从2000年到2015年,石羊河流域有75%的面积NEP呈增长趋势,其中呈显著增长的面积为2500km2,主要分布在石羊河流域上、中游地区和凉州区周边地区,NEP呈极显著增长的面积为820km2,分散分布在石羊河流域上、中游地区。研究区NEP的增长说明近十几年来石羊河流域的生态环境在逐渐好转,植被的生长状况得到了改善。(2)2000-2015年,整体而言,石羊河流域植被碳汇的空间分布状况比较简单,大体呈现出条带状的分布格局。碳源主要分布于下游民勤绿洲周边的沙漠区,低碳汇区主要分布于中游河西走廊平原,高碳汇区主要分布于上游祁连山区,整体表现出明显的垂直地带性特征。从2000-2015年间,石羊河流域植被碳汇的面积逐渐增加,碳源的面积逐渐减少,该种变化表明石羊河流域生态系统植被的固碳能力在不断增强。(3)石羊河流域碳源/汇的空间分布特征与海拔高度的变化呈线性关系,流域内碳源主要分布于中海拔地区,随着海拔高度的增加,碳源的面积逐渐减少;碳汇主要分布于高海拔地区,随着海拔的升高,碳汇的面积表现出先增加后减少的变化趋势。不同坡度植被碳汇时空分布特征,流域内碳源主要分布于平原和微斜坡地区,高碳汇区主要分布于斜坡地区,低碳汇区在平原、微斜坡和斜坡地区都有分布。研究表明,从2000-2015年间,研究区各个海拔、坡度与坡向范围内植被碳汇的面积都呈增加趋势,碳源的面积都呈减少趋势。(4)对气温、降水、太阳辐射、NDVI、经纬度、海拔、坡度、坡向与2000-2015年月均NEP进行相关分析,结果表明,石羊河流域气温、降水、太阳辐射、NDVI与NEP的相关系数都较高,且它们的相关系数在空间上的分布特征基本一致,都表现为南高北低,从南到北由正相关向负相关逐渐过渡的分布特征。流域内经度、纬度、海拔、坡度与NEP相关性的大小顺序为“海拔高度>纬度>坡度>经度”,其中海拔、坡度与NEP呈正相关,经度、纬度与NEP呈负相关,坡向与NEP不相关。研究表明,从2000-2015年间,石羊河流域内33.42%的区域,人类活动对植被碳汇呈正影响的趋势,该区域土地利用类型主要为耕地,在人类活动的影响下,研究区NEP年均增长值为23367214.35 g C·m-2·a-1;石羊河流域有66.58%的区域,人类活动对植被碳汇呈负影响的趋势,该区域土地利用类型主要为沙漠和草地,在人类活动的作用下,研究区NEP年均减少值为28906337.12 g C·m-2·a-1。

关键词：生态系统服务碳源/汇生态遥感 MODISNDVI NPP NEP 石羊河流域

2000～2012年黑河流域上游植被覆盖变化遥感监测与分析

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2000～2012年黑河流域上游植被覆盖变化遥感监测与分析

作者：李国亮西北师范大学

学位级别：硕士

生态环境与人类社会的生存和发展息息相关,而植被生态系统在陆地生态系统中起决定作用,随着全球气候的逐年变化给陆地植被带来了巨大挑战,高山地区是全球气候变化最敏感的区域之一。本文研究区位于祁连山北麓,海拔从1500m上升到5500m,... 详细信息

生态环境与人类社会的生存和发展息息相关,而植被生态系统在陆地生态系统中起决定作用,随着全球气候的逐年变化给陆地植被带来了巨大挑战,高山地区是全球气候变化最敏感的区域之一。本文研究区位于祁连山北麓,海拔从1500m上升到5500m,并受东南季风和西风流的影响,降水量和温度季节变化大,生态环境极不稳定。黑河流域上游是河西走廊中段工、农业生产的主要水源地和流域中、下游绿洲存在的重要因素。利用遥感手段监测和分析该地区植被覆盖度的变化情况,研究地表植被保护区分布特征对保护该区域生态环境有着重要意义。本文以黑河流域上游山地为研究区,以地表植被覆盖度为研究对象,利用MODIS NDVI数据、DEM数据、土壤类型数据、土地利用类型数据以及气象数据,运用遥感技术和GIS技术,采用像元二分法估算了研究区从2000～2012年的地表植被覆盖度,分析了植被覆盖度与气候因素的相关关系,植被覆盖度年内季节变化特征,植被覆盖度年际变化特征和植被覆盖度与地形因子的关系,并根据植被覆盖度等级的变化跨度将研究区划分为无变化、低变化、中变化、中高变化和高变化五个等级,并在此基础上划分出地表植被保护区。研究区内植被覆盖度从东向西以马莲沟口子——锅盖沟——大洪沟——贺南台一线为界,向北以低植被覆盖度和中低植被覆盖度为主,向南以中植被覆盖度、中高植被覆盖度和高植被覆盖度为主,并随着季节的变化在两侧来回移动;从春季到冬季,低植被覆盖度和高植被覆盖度所占面积比例变化曲线呈“n”型,中低植被覆盖度、中植被覆盖度、中高植被覆盖度所占面积比例变化曲线呈“u”型;植被覆盖度变化的面积从春季到夏季最大,从秋季到冬季次之,从夏季到秋季最少;在海拔3000m≤高程<3500m范围,植被覆盖度最高,植被覆盖度均值随坡度增大而增大,植被覆盖度在东南坡向增加速率最快,北坡和东北坡增加速率最慢。2000～2012年研究区植被覆盖度以保持不变为主,其中增加的面积大于减少的面积;植被覆盖度稳定性逐年降低,稳定性最差的区域主要位于托勒河上游、黑河上游和北大河上游,总面积为3100km2,为植被重点保护区域。

关键词：生态遥感气候——植被关系植被覆盖度植被保护区 MODIS 黑河流域

近十年成都平原经济区植被净初级生产力时空格局变化及其影响因子

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成都信息工程大学学报 2021年第3期36卷 323-329页

作者：王博为王维佳杨杰李晓敏冯晓四川省气象灾害防御技术中心四川成都610072 四川省成都市气象局四川成都610072

针对全面且定量化地掌握成都平原经济区植被生态系统状况,为区域生态环境管治提供科学理论依据,利用MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)净初级生产力(net primary productivity,NPP)数据产品,结合趋势分析、相关性... 详细信息

针对全面且定量化地掌握成都平原经济区植被生态系统状况,为区域生态环境管治提供科学理论依据,利用MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)净初级生产力(net primary productivity,NPP)数据产品,结合趋势分析、相关性分析等方法,剖析NPP的时空变化和变异特征,并讨论自然地理要素(气候、地形、土地利用、土壤、植被)等对NPP的影响。结果表明:成都平原经济区NPP空间格局差异明显,总体呈现自东向西递增的趋势。近十年成都平原经济区年表现为正向变化趋势,NPP年均值为619.24 g C·m^(-2)·a^(-1)(年均单位面积内固定的碳C的克数g)。受城市群影响较大的盆地地区生态情况得到极大改善,NPP显著上升,而湿地的生态状况改善有待时日。从气候角度看,NPP的积累主要受到温度的影响,但是其变化更受降水的调控。同时,复杂的地形反而能给植被提供更好的生长环境。土壤的肥力、植被的群落结构和年龄也直接影响植被的干物质积累能力,人类的干扰也隐含其中。生态建设政策的实施和自然地理要素的变化能综合调控NPP的变化,还能维持成都平原经济区碳库的相对稳定。大气和植被生态系统之间存在双向反馈关系。

关键词：气象应用生态遥感 NPP 影响因子成都平原经济区时空变化

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植被遥感监测研究综述

现代商贸工业 2019年第25期40卷 187-189页

作者：齐敬辉叶晨曦韩杰郑州航空工业管理学院土木建筑学院河南郑州450046 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 郑州航空工业管理学院商学院河南郑州450046

随着对地观测技术的不断进步,植被的遥感监测已成为全球变化研究的重要内容,也是宏观生态变化研究的主要途径。在广泛阅读中外文献的基础上,对植被遥感监测的国内外研究现状进行了梳理。国际研究方面,从全球和干旱半干旱区两个空间尺度... 详细信息

随着对地观测技术的不断进步,植被的遥感监测已成为全球变化研究的重要内容,也是宏观生态变化研究的主要途径。在广泛阅读中外文献的基础上,对植被遥感监测的国内外研究现状进行了梳理。国际研究方面,从全球和干旱半干旱区两个空间尺度,对当前主流学者的研究成果进行归纳总结,指出其中的异同。国内研究方面,从全国、中国北方干旱半干旱区、青藏高原地区三个空间尺度,对我国植被遥感监测研究进行对比分析,明确我国植被演变的主要趋势及驱动机制,以期为相关学者研究提供参考。

关键词：植被遥感生态遥感干旱半干旱区植被变化