【摘要】：陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分,土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間C02交換的一個重要環(huán)節(jié)。盡管目前土壤呼吸的野外觀測已經從基于樣地尺度的實驗觀測轉向土壤呼吸大尺度的區(qū)域模擬,但是基于遙感影像數據模擬土壤呼吸的研究還相對較少。本研究從影響土壤呼吸的環(huán)境因子和生物因子入手,以土壤呼吸的野外測定為基礎,利用遙感數據獲取了與土壤溫度有關的地表溫度(LST)和與植被生長有關的植被指數(VI)、總初級生產力(GPP)、葉面積指數(LAI),探討了這些基于遙感數據的地表參數在土壤呼吸模擬中的應用,為遙感技術應用于土壤呼吸的模擬提供一種思路和方法。研究在龐泉溝國家自然保護區(qū)進行。試驗選取了保護區(qū)不同海拔、不同植被類型的31個樣地,對其土壤呼吸以及10 cm深度(T10)的土壤溫度進行了3個時期(7月、9月、11月)的野外觀測。同時下載了同期的MODIS遙感產品數據,包括地表溫度(LST)、植被指數(EVI和NDVI)、總初級生產力(GPP)和葉面積指數(LAI)。通過相關分析和回歸分析篩選出與土壤呼吸關系最為密切的溫度和生物因素的指示因子,分別構建了土壤呼吸的單因子模型與復合模型。利用評價指標選取了最優(yōu)的單因素模型和復合模型,并對模型的精度進行了驗證,對龐泉溝自然保護區(qū)的土壤呼吸進行了空間尺度的擴展。主要研究結果如下：(1)3個時期各樣地的土壤呼吸速率時空變異性基本一致。7月、9月、11月的平均值分別為8.70 μmol CO2 m-2 s-1,6.65 μmol CO2 m-2 s-1、2.82μmol CO2m-2s-1;均值比較表明,3個時期的土壤呼吸差異極顯著(P0.01)。7月、9月、11月土壤呼吸的變異系數分別為16.99%、26.19%和36.40%,隨著測定時間的變化,從7到11月土壤呼吸的空間變異程度增大。土壤溫度(T10)和地表溫度(LST)具有較強的相關性,表明LST在一定程度上可以替代土壤溫度用于土壤呼吸的模擬。(2)3個時期土壤呼吸(Rs)與地表溫度(LST)、10 cm土壤溫度(T10)都呈極顯著相關(P0.01),且Rs與LST的相關系數(0.55～0.72)均高于與T10的(0.55～0.69)；在土壤呼吸與植物生長有關的遙感參數的關系分析中,土壤呼吸與植被指數(NDVI/EVI)的相關性最強,其中：7月份Rs與EVI極顯著相關、與NDVI相關不顯著；9月、11月土壤呼吸速率與NDVI和EVI都極顯著相關。單因素回歸分析進一步表明,土壤呼吸與LSTav的關系好于與兩個衛(wèi)星過境時的4個瞬時溫度的,與NDVI的關系好于與EVI的。因此,在建立土壤呼吸的復合模型時,地表溫度采用Aqua和Terra衛(wèi)星過境時4個瞬時溫度的平均值LSTav,'植被指數采用NDVI。在此基礎上,構建了基于LSTav與NDVI雙變量的6個復合模型,通過R2、RMSE、AIC3種指標對模型進行評價,確定了雙變量線性模型為最優(yōu)模型。利用復合模型模擬的土壤呼吸與實測的土壤呼吸線性回歸方程的決定系數略高于單因素模型的,3種模型都可以用于龐泉溝自然保護區(qū)土壤呼吸的模擬。(3)基于模型模擬的土壤呼吸空間分布格局可知,土壤呼吸速率的高值分布在保護區(qū)的西北部和東南部,主要植被為楊樹、遼東櫟等,低值分布在東北部的草甸,與野外測定結果一致。利用2012年7月到11月在研究區(qū)其他樣地的土壤呼吸數據對空間擴展模型進行驗證,結果表明基于遙感數據構建的模型可以用于土壤呼吸的空間尺度擴展。
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【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S714.3

【參考文獻】

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1 付剛;沈振西;張憲洲;石培禮;何永濤;武建雙;周宇庭;;利用MODIS影像和氣候數據模擬藏北高寒草甸的土壤呼吸[J];草地學報;2011年03期

2 ;Dependence of Soil Respiration on Soil Temperature and Soil Moisture in Successional Forests in Southern China[J];Journal of Integrative Plant Biology;2006年06期

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本文編號：2372652