本文選題：氣候變化 + 降尺度��； 參考：《南京林業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：氣候變化問題已經(jīng)成為當(dāng)前國際上關(guān)注的熱點(diǎn)之一,植被對氣候變化的響應(yīng)也越來越受到專家學(xué)者的廣泛關(guān)注;自由尺度氣候數(shù)據(jù)是預(yù)測未來森林生長、分布以及分析森林生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)和適應(yīng)氣候變化的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。中國是世界上人工林栽植面積最多的國家,楊樹(Populus spp.)作為其中重要的栽植樹種之一,將為滿足日益增長的木材需求及緩解大氣二氧化碳(CO2)濃度水平升高作出重要貢獻(xiàn)。本文以雜交楊樹無性系I-63(P.deltoides Bartr.cv.‘Havard’)、I-69(P.deltoides Bartr.cv.‘Lux’)、I-72(P.xeuramericana(Dode)Guinier cv.‘San Martino’)及35楊(P.deltoids cv.35)為例,首先,借助區(qū)域尺度氣候數(shù)據(jù)及物種分布模型模擬楊樹潛在適生區(qū)分布的變化趨勢,其次,使用林分水平森林生態(tài)模型模擬楊樹人工林長期生長力及碳儲(chǔ)量可持續(xù)經(jīng)營;主要結(jié)論如下:借助多源長期固定尺度氣候數(shù)據(jù),利用雙線性距離加權(quán)插值和海拔調(diào)整方程構(gòu)建中國降尺度溫度和降雨量氣候數(shù)據(jù)模型,并通過全國范圍內(nèi)302個(gè)氣象站的歷史數(shù)據(jù)對基線氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)驗(yàn)證。結(jié)果表明:地理位置變量與月溫度變量相關(guān)性很高,海拔調(diào)整方程擬合效果較好(R2均達(dá)到0.91以上);結(jié)合雙線性距離加權(quán)插值和海拔調(diào)整之后的基線數(shù)據(jù)不僅提高了空間分辨率,且增加了數(shù)據(jù)精度。針對降雨變量空間位置不敏感的特性,單獨(dú)使用雙線性距離加權(quán)插值對降雨變量依然有效�；�數(shù)據(jù)和距平值疊加算法有效地保證了數(shù)據(jù)缺失區(qū)域的數(shù)據(jù)完整性,從而保證了精度;但也需注意,鑒于氣候環(huán)境的隨機(jī)性和波動(dòng)性,以及微氣候和植被的影響,較長時(shí)期平均估計(jì)值精度將更為可靠。諧波擬合的三個(gè)日溫度變量的標(biāo)準(zhǔn)誤差均在1℃以下,方差解釋量均在97%以上,可以為其它氣候變量估算提供有效的精度保證。使用Maxent物種分布模型預(yù)測楊樹潛在適宜分布區(qū)的平均交叉驗(yàn)證AUC值為0.95(標(biāo)準(zhǔn)差0.03),精度達(dá)到優(yōu)秀水平;不同氣候變化情景下的總體變化趨勢大體一致,適生區(qū)的分布范圍增加并向北遷移,不同情景北向遷移距離從小到大依次為:CD情景Mean情景WW情景WD情景,但是,在不同時(shí)期和不同氣候變化情景下,適生區(qū)分布的面積增加幅度有所不同。隨著時(shí)間的推移,所有氣候變化情景下預(yù)測的適宜楊樹生長的新分布區(qū)面積均逐漸增加,同時(shí),氣候變化也導(dǎo)致楊樹適生分布區(qū)部分消失。林分水平森林生態(tài)模型(FORECAST)用于評估不同收獲強(qiáng)度(整樹收獲和樹干收獲,WTH及SOH)、輪伐期長度(最大30年)及栽植密度(最大3000 stem ha-1)對楊樹生物量和蓄積量的影響。在未施肥情況下,沒有經(jīng)營情景能夠可持續(xù),產(chǎn)量衰退的原因?yàn)榱苋芗笆斋@導(dǎo)致的養(yǎng)分氮(N)損失,其中WTH比SOH更加嚴(yán)重。隨著養(yǎng)分含量的減少,林下植被競爭對樹干生物量也有越來越負(fù)面的影響;隨著輪伐期長度增加,120年模擬期的總樹干生物量(TSB)逐漸減小,因此,推遲收獲所獲得的生產(chǎn)力不能彌補(bǔ)減少收獲頻率所導(dǎo)致的生產(chǎn)力降低。輪伐期長度及栽植密度也是引起TSB在WTH和SOH間差異的重要決定因素。模擬產(chǎn)生的木材主要分布在5-20 cm直徑等級,盡管每個(gè)輪伐期的大直徑(20 cm直徑等級)木材蓄積量比較小,但是長期多個(gè)輪伐期收獲總量與天然林分且有相當(dāng)?shù)目杀刃�。為了獲得可持續(xù)的適量木材蓄積供應(yīng),楊樹人工林需要進(jìn)行大尺度的施肥經(jīng)營。FORECAST用于模擬不同經(jīng)營措施(栽植密度、輪伐期長度及施肥)對楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)及總碳儲(chǔ)量的影響。結(jié)果表明,生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量總是隨著栽植密度及輪伐期長度的增加而增加,并且通過施肥維持立地生產(chǎn)力可以明顯提高生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量。在可持續(xù)生產(chǎn)力的林分中,短輪伐期收獲木材產(chǎn)品碳儲(chǔ)量明顯高于長輪伐期,但是,不同直徑等級木材使用方式的碳儲(chǔ)量變化差異比較明顯。在每個(gè)輪伐期連續(xù)施肥林分中,雖然長輪伐期在TCS_1中具有較高的碳儲(chǔ)量,但不同輪伐期間的差異相比與生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量有明顯的減小;此外,長輪伐期在TCS_2及TCS_3中并不能獲得最大的碳儲(chǔ)量。TCS_2中10年輪伐期長度時(shí)收獲木材碳儲(chǔ)量所占比例達(dá)到34%-37%,而30年輪伐期長度的比例只有13%-14%,因此,人工林碳儲(chǔ)量研究不能只考慮生態(tài)系統(tǒng)碳庫,而忽略收獲木材產(chǎn)品這一重要碳庫,特別是集約經(jīng)營的短輪伐期林分。
[Abstract]:Climate change has become one of the hot topics in the world , and the response of vegetation to climate change has become more and more concerned by experts and scholars ; free - scale climate data is the important data base for predicting future forest growth , distribution and analysis of forest ecosystem response and adaptation to climate change . China is the largest country in the world , and poplar ( Populus spp . ) As one of the most important planting tree species , the important contribution will be made to meet the increasing demand of wood and to reduce the level of atmospheric carbon dioxide ( CO2 ) . In this paper , I - 63 ( P . deltoides Bartr.cv . ' haard ' ) , I - 69 ( P . deltoides Bartr . cv . ' H ' ) , I - 72 ( P . xswamping ( Dode ) Guinier cv . ' San Martino are used in this paper . The results show that the correlation between the two linear distance weighted interpolation and altitude adjustment is 0 . 95 ( the standard deviation is 0 . 03 ) . The results show that the carbon reserve of the harvested wood is increased with the increasing of planting density and the length of the cutting period . The results show that the carbon reserve of the harvested wood is obviously higher than that of the natural forest . In addition , the carbon reserve of the different diameter grades is only 13 % -14 % in TCS _ 2 and TCS _ 3 .
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S792.11

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本文編號：2067263