本文選題：森林景觀格局 + 粒度效應(yīng)　； 參考：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文

【摘要】：三峽庫區(qū)是長江中下游的生態(tài)屏障,受三峽大壩工程建設(shè)影響,該區(qū)域生態(tài)環(huán)境壓力日益增加、環(huán)境承載力降低、人地矛盾突出。在此背景下,本文選取工程建設(shè)重要時點(diǎn)1992年(前期論證)、1996年(大江截流)、2002年(水庫正式蓄水)、2006年(全面建成)和2012年(全面運(yùn)行),分析三峽工程建設(shè)前后庫區(qū)土地利用/覆被變化,探討庫區(qū)景觀格局指數(shù)的粒度效應(yīng)及其對土地利用變化過程的響應(yīng),揭示1992~2012年庫區(qū)森林景觀格局時空演變、破碎化過程及其驅(qū)動力。同時,運(yùn)用本地參數(shù)化后的Biome-BGC模型模擬三峽庫區(qū)各森林類型NPP與植被層、凋落物層、土壤層碳密度,揭示庫區(qū)森林生產(chǎn)力與碳儲量對景觀格局變化的響應(yīng)。主要研究結(jié)論如下:(1)1992~2012年,三峽庫區(qū)耕地面積減少了42.5%,林地面積增加了65%,建設(shè)用地、水域分別增加了6倍、2倍。林地主要分布在庫首秦巴山地、腹地東北部大壩山區(qū)和西南部的喀斯特山地,以及庫尾低山丘陵區(qū);庫區(qū)腹地北半部的平行嶺谷區(qū)以耕地為主,鑲嵌林地;庫尾以耕地和建設(shè)用地為主,建設(shè)用地集中分布在重慶“一小時經(jīng)濟(jì)圈”及周邊。(2)景觀格局指數(shù)隨粒度變粗呈單調(diào)下降、單調(diào)上升、階梯狀上升、無明顯變化、先增大后迅速下降5種變化規(guī)律,景觀格局分析最適宜粒度范圍為30~60m。形狀指數(shù)粒度效應(yīng)對土地利用變化過程的響應(yīng)明顯,聚集度指數(shù)、面積-邊緣指數(shù)、多樣性指數(shù)隨土地利用變化的特征不受粒度粗細(xì)影響。1992~2012年三峽庫區(qū)整體景觀異質(zhì)性增大、優(yōu)勢度降低。(3)1992~2012年間,三峽庫區(qū)森林面積與森林覆蓋率逐年提升,森林景觀結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,呈現(xiàn)出針葉林灌木林針闊混交林落葉闊葉林常綠闊葉林的態(tài)勢。森林分布不均,主要集中在庫區(qū)庫首和腹地西部,20年間森林景觀格局空間變化呈“首尾平穩(wěn)、腹地迅速增加”的趨勢。森林景觀斑塊面積存在明顯的兩級分化:細(xì)碎斑塊數(shù)量多面積小、100 hm2以上大斑塊數(shù)量少面積大,但20年間兩極分化的情況明顯緩解,森林景觀格局由點(diǎn)狀、零星分布向連續(xù)、成片分布,由異質(zhì)、不連續(xù)向均質(zhì)、連續(xù)發(fā)展。(4)1992~2012年三峽庫區(qū)森林總面積、森林平均斑塊面積受平均海拔、年降水量的正向顯著影響。在人為因素中,城鎮(zhèn)化率對森林面積與平均斑塊面積均有負(fù)向顯著影響,林業(yè)投資完成額對森林面積與格局有顯著促進(jìn)作用,彈性系數(shù)分別為2.269和0.158,說明增加生態(tài)建設(shè)與保護(hù)投入能直接增加森林面積,從而緩解森林破碎化程度。另外,常住人口、建筑施工面積、林業(yè)總產(chǎn)值對森林面積有顯著負(fù)向影響,公路里程、農(nóng)村居民純收入對森林平均斑塊面積有顯著負(fù)影響。(5)1981~2014年三峽庫區(qū)各森林類型NPP年際變化明顯、變化規(guī)律較一致,隨時間推移呈交替上下波動的曲線。三峽庫區(qū)各森林類型NPP平均值由高到低依次為針葉林550.29 gC m-2 a~(-1)、針闊混交林504.49 gC m-2 a~(-1)、落葉闊葉林458.69 gC m-2 a~(-1)、常綠闊葉林456.40 gC m-2 a~(-1)、灌木林274.99 gC m-2 a~(-1)。各森林類型總碳密度由高到低依次為針葉林104.76 t hm-2、針闊混交林100.87 t hm-2、落葉闊葉林96.98 t hm-2、常綠闊葉林93.65 t hm-2,灌木林80.25 t hm-2。土壤碳密度、植被碳密度、凋落物碳密度占總碳密度的比重分別為62.5~83.9%,28.5%~33.4%、2.87%~4.27%。(6)Biome-BGC模型模擬的針葉林、針闊混交林NPP略大于樣地實測值、總碳密度模擬值與實測值接近。落葉闊葉林、常綠闊葉林、灌木林NPP和總碳密度比實測值偏低。模型模擬的不確定性主要是由凋落物分解、生物量周轉(zhuǎn)分配過程、土壤環(huán)境初始值設(shè)定等引起的。總的來說:Biome-BGC模型對三峽庫區(qū)森林生產(chǎn)力與碳密度的模擬反映了該研究區(qū)的實際情況。(7)1992~2012年,受土地利用變化與極端天氣的雙重影響,三峽庫區(qū)森林總NPP、單位NPP呈現(xiàn)明顯的年際波動。1992、1996、2002、2006、2012年庫區(qū)森林總NPP和單位NPP分別為7.827Tg C、11.338Tg C、13.346 Tg、7.171 Tg C、14.999Tg C和3.833 tC hm-2 a~(-1)、5.437 tC hm-2 a~(-1)、5.235 tC hm-2 a~(-1)、2.415 tC hm-2 a~(-1)、4.465 tC hm-2 a~(-1)。除去極端高溫天氣的2006年,1992、1996、2002、2012年庫區(qū)各森林類型NPP保持增長趨勢,但增幅減緩。2006年由于氣溫異常偏高、降水量較常年同期偏少,森林總NPP與單位NPP較2002年分別下降了46.3%和53.9%。因此,森林生產(chǎn)力除了植物自身生理生態(tài)特征的限制外,在很大程度上還受太陽輻射、降水、土壤等環(huán)境因子以及如林業(yè)生態(tài)工程等外界人為因素的影響。(8)1992~2012年三峽庫區(qū)森林植被層、凋落物層、土壤層碳儲量及總碳儲量持續(xù)增加但增幅由急變緩,1992、1996、2002、2006和2012年森林總碳儲量為200.845Tg C、205.128 Tg C、250.084 Tg C、291.699 Tg C和328.421 Tg C。森林碳儲量的空間格局呈現(xiàn)東高西低、南高北低的分布格局,碳儲量高值區(qū)為庫首、巫山—巫溪段、石柱—武隆段以及江津南段。1992~2012年間,三峽庫區(qū)森林景觀格局的變化以及森林生產(chǎn)力和碳儲量的響應(yīng)過程表明森林面積的增加、森林景觀格局的優(yōu)化可以促進(jìn)森林生產(chǎn)力和碳儲量的提高。20年間,為了保護(hù)和恢復(fù)三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境,重大林業(yè)生態(tài)工程的投入與實施使得新造林的累積、林木蓄積的提升、森林格局的改善促使了庫區(qū)森林生產(chǎn)力和碳儲量呈明顯上升趨勢。
[Abstract]:In 1992 锝，

本文編號：2077894