黄河三角洲净初级生产力、水分蒸散与景观格局变化的关系

摘要

全球变化受到人们的普遍关注，其中生态系统净初级生产力(NPP)和水分蒸散(ET)是其中两个重要研究内容。遥感技术的发展和应用使得景观格局的研究、NPP和ET的估算都得到了广泛重视，一些比较成熟的研究方法和技术、模型在不同尺度和研究区域得到了发展和应用。景观格局与生态过程之间存在着紧密联系，从这个基本前提出发，定量研究景观格局变化与NPP、ET间的关系，对于气候变化背景下生态系统功能的变化具有重要意义。
　　 以黄河三角洲作为研究区，基于TM遥感数据进行景观分类，并分别以SEBAL模型和改进的CASA模型估算ET和NPP，以景观生态学和地统计学方法探索ET和NPP的尺度依赖性，最终分析景观破碎度指数NP等格局指数与ET和NPP的关系，从而定量地探讨景观格局对ET和NPP的影响。
　　 主要研究内容及研究结果如下：
　　 1)景观分类及格局分析。基于同时相的1992年、1999年和2008年夏季的三期Landsat TM数据进行景观分类。将黄河三角洲分为居民建筑区、裸地、林地、灌草地、旱田、稻田、水库坑塘、盐池和养殖池、河流、滩涂、盐碱化地和芦苇沼泽、疏林沼泽、草甸沼泽等15类景观。（格局分析表明，16年来研究区的景观破碎度较小，各景观类型的分布趋与均匀。
　　 2)构建SEBAL模型估算ET，采用改进的CASA模型估算NPP。对比相关研究证明估算结果可靠，并探索了ET和NPP在各景观类型上的分布趋势：ET的分布趋势大致是湖泊、池塘、盐池、养殖池和河流这类水体最高，灌草、芦苇、草甸和疏林沼泽等景观次之，居住地和裸地最低；NPP的分布趋势是树林最高，旱田次之，稻田和其他自然植被类型次之，无植被覆盖或稀疏植被覆盖区较低，水体最低。
　　 3)采用自相关系数和半方差分析探索ET和NPP的空间依赖尺度，并以该尺度为滑动窗边长分析景观格局，得出若干典型格局指数图。发现ET和NPP在区域尺度上没有明显的尺度依赖性，在2000m以下的空间尺度内出现尺度依赖性。
　　 4)在不同尺度上采用偏相关分析分析格局指数与ET和NPP关系的显著性，并以逐步回归建立了相关模型。发现NDVI和地表温度Ts是影响ET和NPP的主要因子，而MPFD和IJI也分别对ET和NPP产生显著影响。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究进展

1.2.1 估算净初级生产力

1.2.2 估算水分蒸散发

1.2.3 景观格局研究与尺度分析

第二章 研究区概况

2.1 研究区位置

2.2 自然概况

2.2.1 气候概况

2.2.2 地势及土壤概况

2.2.3 水文概况

2.2.4 植被概况

2.2.5 湿地概况

2.3 社会经济概况

2.3.1 开发简史

2.3.2 开发现状

第三章 研究方案

3.1 研究目的意义

3.2 研究内容

3.3 基础数据

3.4 技术路线

第四章 数据预处理

4.1 遥感影像校正

4.1.1 几何校正

4.1.2 大气校正

4.2 海岸线提取及公共研究区域确定

4.3 厚云区置换

第五章 景观格局分析

5.1 景观类型分类

5.1.1 分类体系

5.1.2 分类方法

5.1.3 分类过程

5.1.4 分类结果及精度评价

5.2 景观格局指数分析

5.2.1 格局指数选取及涵义

5.2.2 结果分析

第六章 计算水分蒸散发

6.1 SEBAL模型概览

6.1.1 理论基础

6.1.2 计算流程图

6.2 数据预备

6.3 计算流程

6.3.1 计算地表参数

6.3.2 计算净辐射通量Rn

6.3.3 计算土壤感热通量G

6.3.4 计算显热通量H

6.3.5 计算蒸散发ET

6.4 结果与分析

6.4.1 模型精度

6.4.2 空间分布

第七章 计算净初级生产力

7.1 模型概览

7.1.1 模型的选择

7.1.2 模型原理

7.2 数据准备

7.3 结果与分析

7.3.1 模型精度

7.3.2 空间分布

第八章 ET、NPP与景观格局指数

8.1 尺度分析

8.1.1 空间自相关分析

8.1.2 半方差分析

8.1.3 GS+软件及使用方法

8.1.4 结果与分析

8.2 景观格局指数

8.2.1 滑动窗原理

8.2.2 研究方法

8.3 相关性分析

8.3.1 主要影响因子分析

8.3.2 偏相关分析

8.3.3 逐步回归分析

8.3.4 结果与讨论

第九章 主要结论

9.1 主要结论与讨论

9.1.1 研究区景观格局演变规律

9.1.2 ET和NPP的空间分布

9.1.3 ET和NPP的依赖尺度

9.1.4 景观格局指数与ET和NPP的相关性

9.2 建议

附录

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表