中国植物功能型-生物群区的划分

摘要

气候在大尺度上决定着植被的分布、结构和组成，植被结构和生理状态的改变可以通过改变植被的反射率、粗糙度以及水分通量进而影响气候，这样形成了气候-植被的相互作用。在植被-气候相互作用的研究中，植物功能型是重要的概念和方法，它可以在详尽描述植被生物物理和生理特征的同时，有效削减植被的复杂性。植物功能型的概念和方法已经在植物群落、生态系统的复杂性和功能、古植被和古气候研究，以及陆面过程模型和动态全球植被模型中得到了广泛的应用。但是针对我国植被-气候的相互作用和区域尺度的全球变化研究，还需要一套特定的植物功能型-生物群区体系。
　　 本论文根据我国植被生态学和植被分类的研究背景，结合植被-气候相互作用和区域全球变化研究的需要，提出了一套适宜于中国的植物功能型-生物群区划分方案。首先，根据中国植被和气候特征，筛选并确定了影响植被生物物理和生理属性以及植被分布的6个关键的植物功能特征；然后，根据这6个特征，对植物进行功能型划分，得到了29类植物功能型；再根据我国植被的实际情况和研究需要，选定了其中的18类作为我国的植物功能型。这套功能型包括了7类‘树’功能型，6类‘灌木’功能型和5类‘草’功能型，其中含有4类高寒植物功能型，专门用于描述青藏高原的植被分布，并根据需要设置了2类‘裸地’功能型。
　　 根据我国气候-植被分布定量关系的相关研究以及BIOME1和Box体系的研究结果，选定7个环境变量作为限制我国植物功能型分布的关键气候因子：最冷月平均气温、最暖月平均气温、大于5℃的有效生长积温、大于0℃的有效生长积温、Priestley-Taylor系数(实际蒸散与潜在蒸散的比值)、降水量、最暖月和最冷月平均气温之差。采用半峰宽法初步确定每个植物功能型的环境限定因子取值范围。并根据这套植物功能型及其环境参数建立了适宜于我国的生物群区体系，从而得到了我国的植物功能型-生物群区体系(the Chinese Plant functional Types andBiomes，CNPB)。
　　 为了验证这套植物功能型-生物群区体系，将BIOME1和中国的植物功能型生物群区体系(CNPB)对中国植被在当前气候条件和未来气候情景下分布的模拟结果进行了比较。结果表明，这套体系可以更有效地模拟中国植被在当前和未来气候条件下的分布，特别是对青藏高原植被描述的详细程度有实质性的提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论气候-植被的相互作用

1气候对植被分布的决定性作用

1.1全球植被分布与气候的关系

1.2气候影响植被分布的机理

2植被对气候的反馈作用

2.1植被反馈于气候的机制

2.2历史时期植被对气候的反馈

2.3植被对气候反馈于的模拟研究

3我国气候-植被相互作用的研究

3.1我国气候和植被的分布格局

3.2我国气候-植被关系的研究

3.3植被对气候反馈的研究

4总结

第二章综述植物的功能特征与植物的功能分类

1植物功能型概念的发展

2植物功能分类和功能特征选择

2.1植物功能分类

2.2植物功能特征的选择

2.3植物功能特征与生态系统和环境的关系

3植物功能型的应用

3.1应用于局地尺度的植物功能型划分

3.2植物功能型在植被模型中的应用

3.3植物功能型在陆地表面过程模型中的应用

3.4古植被和古气候的重建

4植物功能型研究展望

第三章数据和方法

1技术路线

2植被数据

3气象数据

4土壤数据

5海拔高程数据

6主要环境参数的算法

6.1 Priestley-Taylor系数

6.2 GDD的计算

7模拟的实现

8 Kappa一致性统计检验

第四章中国植物功能型体系的建立

1植物功能型的划分原理与方法

1.1关键植物特征的选择

1.2植物功能型的划分方法

2我国植物功能型的确定

2.1类型的确定

2.2植物功能型代表种类选择和分布范围的确定

2.3气候参数选择和参数值的确定

2.4植物功能型的优势等级确定

2.5各植物功能型的潜在分布

3结果与分析

3.1我国的植物功能型类型及其代表种类

3.2植物功能型的潜在分布

4讨论

第五章中国生物群区的划分及其功能型组成

1原理和方法

1.1生物群区构建的原理和方法

1.2划分检验

2结果

3讨论

3.1生物群区的构建

3.2Kappa检验方法

3.3生物群区体系的应用

第六章中国植物功能型-生物群区体系的应用检验--我国生物群区分布对气候变化的响应

1评估选用的模型

1.1 BIOME1模型

1.2中国植物功能型-生物群区体系

2数据和方法

2.1气候情景

2.2所用数据和算法

2.3模拟结果检验

3结果与分析

3.1 BIOME1模型的模拟结果

3.2 CNPB的模拟结果

3.3未来气候情景下我国生物群区分布的变化

3.4敏感区域

4讨论

4.1两套体系模拟结果的比较

4.2我国对气候变化敏感区域的分布

4.3我国水热同步的季风气候扩大了植被的分布范围

4.4结果的不确定性

结论

附录计算程序

参考文献

博士期间完成的论文目录

致谢