福建省森林生态系统NPP和NEP时空模拟研究

摘要

森林生态系统在全球碳循环中起着举足轻重的作用，森林固碳能力关系到能否降低大气C02浓度及抑制全球变暖趋势。森林生态系统净初级生产力(NPP)作为地表碳循环的重要组成部分，不仅直接反映了森林生态系统在自然环境条件下的生产能力，表征其质量状况，而且是森林生态系统碳循环的原动力，在全球变化和碳平衡中扮演着重要作用。森林生态系统净生态系统生产力(NEP)表征森林生态系统的固碳能力，直接定性定量地描述森林生态系统的碳源/汇性质和大小.在全球变化的背景下，定量地研究区域尺度森林生态系统NPP、NEP具有重要的实践意义。 论文以位于湿润亚热带区域、森林覆盖率全国第一的福建省为研究区域，借助3S(GIS、RS、GPS)技术，应用碳循环研究中两种主流模型-生态过程模型和遥感参数模型进行了森林生态系统NPP和NEP的时空模拟研究。研究结果表明：两种模型模拟的NPP结果趋势总体相似，并且NPP模拟结果同前人测定和总结的亚热带地区森林生态系统的NPP值具有较好的吻合性。 Biome-BGC生态过程模型模拟结果表明：1991～2005年福建省森林生态系统NPP总量年均值为2.04x108gCa-1，单位面积NPP为759.63gC m-2a-1；NEP年平均为1.17x107gCa-1，单位面积NPP为43.94gCm-2a-1。从空间分布来看：NPP、NEP高值区主要分布在闽中闽西两大山带海拔高受人类活动影响小的森林分布区。 利用Biome-BGC模型结合区域气候模式(RMC)对福建省森林生态系统在CO2浓度倍增情景下的NPP、NEP进行了预测模拟，结果表明，在CO2浓度倍增和气候变化条件下福建省森林NPP和NEP都将增加，NPP将会增加22％，NEP的增幅达2.45倍。 利用遥感参数模型，采用MODIS数据和多年气象数据模拟了2005年福建省森林生态系统的NPP及其季节变化。结果表明：2005年福建省森林生态系统NPP平均值为818.585gCm-2a-1，总量达2.19x108gCa-1，一年中福建省森林生态系统NPP有两个高峰期。 论文研究结果表明，近年来福建省森林生态系统的NPP总量呈现持续增加的趋势，但是NEP则呈现不稳定的波动状态，说明福建省大部分森林生态系统仍处在向顶级群落演替的不稳定阶段。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1选题依据

1.2研究综述

1.3研究内容及技术路线

第2章研究区域概况

2.1福建省自然地理概况

2.2福建省森林资源概况

第3章数据获取与预处理

3.1遥感数据获取与预处理

3.2地理基础数据获取与预处理

3.3气象数据获取与预处理

3.4验证数据获取与预处理

第4章基于Biome-BGC模型的福建省森林生态系统NPP、NEP模拟

4.1 Biome-BGC模型简介

4.2 Biome-BGC模型原理

4.3 Biome-BGC模型参数确定

4.4区域尺度Biome-BGC模型运行

4.5模型模拟结果精度验证

第5章基于光利用率模型估算福建省森林生态系统NPP

5.1模型原理

5.2模型构建

5.3模型各参数的估算

5.4福建省森林生态系统NPP估算

5.5模型模拟结果精度验证

第6章福建省森林生态系统碳循环时空分析

6.1生态过程模型与遥感参数模型模拟结果对比分析

6.2福建省森林生态系统NPP时空格局分析

6.3福建省森林生态系统NEP时空格局分析

6.4福建省森林生态系统NPP、NEP在未来气候变化条件下的响应特征

第7章结论与展望

7.1研究结论

7.2创新点

7.3研究展望

附录

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历