基于植被对气候响应机制的草地退化程度评价研究.ppt

基于植被对气候响应机制的草地退化程度评价研究 辜 智 慧 导师：史培军 教授 陈 晋 教授 研究背景 草地退化是目前我国面临的突出资源环境问题，对社会经济以及生态安全带来严重的危害； 由于草地变化的复杂性、长期性以及影响因子的综合性，草地退化监测的理论与实践已成为一个重要的研究主题； 我国投入了大量的人力物力进行草地生态环境的恢复重建，这些工程的实施也迫切需要理论指导与监督评价标准。 研究意义 草地退化监测与评价研究是草地优化利用管理的基础，具有重要的应用价值和实践意义，既可对草地资源的合理利用提供参考依据，也可对草地生态恢复重建工作提供监督评价标准。 研究综述 草地退化的定义 草地退化的表征研究 草地退化的评价体系研究 草地退化的相关技术研究 存在的问题 草地退化的定义 草地退化是指草地生态系统逆行演替的一种过程，在这一过程中该系统的组成、结构与功能发生明显变化，原有的能流规模缩小，物质循环失调，嫡值增加，打破了原有的稳态和有序性，系统向低能量级转化以及维持生态过程所必须的生态功能下降甚至丧失，或在低能量级水平上形成偏途顶极，建立新的亚稳态（李博，1997） 草地退化是一个过程与状态的结合，“草”与“地”演替的交互，人为因素与自然因素共同作用的结果。 草地退化的表征 植被 主要表现为草地生产力下降；植物种类组成和其数量特征 发生变化；草地质量下降 土壤 主要表现为土壤表层硬度、容重、孔隙度、土壤有效持水量和有效养分等发生变化 动物 畜牧业生产基地的生态环境恶化，生产力下降。此外，也是引发鼠害和蝗灾的重要根源之一 微生物 微生物对牧压也很敏感，其总量随牧压增大而下降，一些微生物甚至可以作为判断草地退化程度的良好指示 草地退化的评价体系 多系统多指标评价体系 植被-土壤-动物-微生物评价体系 植被-土壤评价体系 单系统多指标评价体系 植被评价体系 土壤评价体系 单系统单指标评价体系 草地生产力；植被覆盖度；降水利用效率；景观异质性等 草地退化的相关技术研究 草地植被类型及空间分布调查 草地植被覆盖度及生产力评估 草地退化与环境因子的关系评价 草地退化与人为影响的研究 草地资源的动态监测系统研究 问题一 草地退化的评价指标体系与草地退化定义脱节，仅取决于草地退化表征现象的判断，而忽视了气候条件的短期异动对草地植被生长的影响，缺乏对草地退化（演替）过程的体现。 问题二 草地退化评价指标获取不易，难以进行区域尺度上的评价与监测。遥感技术手段在一定程度上解决了对“草”的宏观监测需求，而无法满足对“地”的宏观监测。 问题三 缺乏对草地退化评价的“基准”研究，也即是在一定自然条件下，特定区域土地生态系统所能达到的最稳定状态（或系统生产力所能达到的最大潜在状态）。 草地退化动态监测的要求 可监测过程：即一定的时间尺度，以研究草地退化的变化过程及趋势。 可监测指标：指可通过各种手段实时并宏观获取的指标； 可比较标准：即寻求一定气候条件（或自然条件）下的草地生产力最大潜在状态，作为退化评价的“基准”； 研究目标 从草地植被生长与气候条件的响应关系入手，构建草地植被-气候响应的理想“基准”模型，以评价草地退化程度及其长期变化趋势，以期对我国草地植被的恢复重建工作进行监督和指导。 研究区——内蒙古锡林郭勒盟 数据来源 气象数据 1982~2004年锡林郭勒盟及其周边气象站点逐旬的平均温度、降水数据 遥感数据 1982~2000年NOAA-AVHRR/NDVI逐旬数据，8km； 1999~2004年SPOT-VGT/NDVI逐旬数据，1km； 辅助数据 中国数字高程图，90m空间分辨率； 中国植被类型图，1：1000，000； 1982~2004年锡林郭勒盟社会经济统计数据； 2004年锡林郭勒盟草地生产力勘查数据； 锡林郭勒盟行政区划图等 技术路线 气象数据插值处理 模拟站点插值模型 在站点分布稀疏区域增设模拟气象站点，通过其他自然地理因子与气象因子的相关性反演其气象数据，以增进研究区气象因子的空间变异信息，提高气象数据空间插值模型的精度。 模拟站点的布局 根据空间变异函数的要求，在实测站点密集处增设近距离模拟站点； 根据插值误差分布的无偏要求，在无站点影响区域布局模拟站点； 为减少插值模型的边缘影响，在锡林郭勒盟外围100km范围内，随机增设部分模 拟站点； 新增近距离站点13个； 新增均衡站点14个； 新增外围站点9个 模拟站点数据反演(年降水量) 插值结果比较(年降水量) 插值结果比较(旬温度) 与以DEM为协同变量的Co-Kriging方法相比，平均误差减少0.5℃左右 与基于DEM回归的智能空间插值方法相对比，平均误差减少2