呼伦贝尔草原区碳增汇功能区划研究 58页

内蒙古大学硕士毕业论文分类号UDC论文题目学校代码：10126密级编号学号：研究生：指导教师：专业：研究方向：311140142014年04月20日 原创性声明㈣料本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经注明引用的内容外．论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：蒌亟歪堑指导教师签名：日期：日期：在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名：益≥盘查毛指导教师签名：日期：日期： 内蒙古大学硕士毕业论文呼伦贝尔草原区碳增汇功能区划研究摘要草原植被覆盖状况是研究草原生态环境状况、草原生产力和草原植被碳固持能力的重要指标。本文应用遥感与GIS技术，利用长时间系列遥感数据，．采用最大值合成法(MVC)法，将每个像元曾经出现的最大NDVI值合成到一个图层，构建了相当于未退化最佳状态图层，将该图层与不同时期的平均状态或某一个具体年份的实际情况作对比分析，有效地揭示了植被覆盖状况与未退化最佳状态的差距以及变化规律，以此对不同区域的碳增汇潜力做出估测。呼伦贝尔草原的实例研究表明，20世纪80～90年代，呼伦贝尔草原与未退化最佳状态相近的未退化草原面积在91％以上，进入21世纪，草原退化程度明显提高，植被覆盖度降低15～50％的中，圣度退化草原面积增加到接近50％，同时还出现了一定比例的覆盖度降低50％以上的区域。这些区域可以通过草原保护与植被建设提高生产力和碳固持能力。本文的研究成果可以为加强草原生态保护和探索草原区应对气候变化的有效途径提供科学依据。通过以上研究分析退化程度与空间分布，进而以连续13年的遥感数据为基础，结合地面实测数据，利用MVC法，本文将每个像元13年中曾经出现的NDVI最大值提取出来并构成草原碳密度参照图层。与研究区2012年的碳密度现状进行对比，根据碳密度的高低和碳增汇潜力的强弱进行区域尺度上碳增汇功能的区划研究。结果显示：(1)2012年呼伦贝尔草原区植被总固碳量为101．24Tg·C，平均碳密度为1190g·C·m～；(2)与碳密度参照图层相比较，2012 塑鍪查奎兰堡主兰些笙茎年呼伦贝尔草原碳增汇潜力为38．66Tg，平均碳增汇潜力密度为4559—Cm～；(3)对研究区的碳增汇潜力进行区划，强增汇潜力区域的面积为44626km2，占研究区总面积的52．52％，碳潜力为36．56Tg·C，集中分布在海拉尔以东。强增汇潜力区内的高碳库区分布在大兴安岭林带边缘，多为林缘草甸草原，而低碳库区分布在陈巴尔虎旗和牙克石市，多为草原根茎禾草、丛生禾草典型草原。研究成果可以为草原植被保护与建设，增加碳固持潜力提供科学依据。关键词：呼伦贝尔草原：草原植被覆盖变化；碳增汇功能；区划 内蒙古大学硕士毕业论文StudyofthedivisionofcarbonsinkenhancementinHulunBuirGrasslandABSTRACTThegrasslandvegetationcoverageconditionisanimportantindextostudythesituationofgrasslandecologicalenvironment，grasslandproductivityandgrasslandcarbonsequestrationcapacity．TheapplicationofremotesensingandGIStechnology,usinglongtimeseriesofremotesensingdata，themaximumsynthesismethod，themaximumNDVIeachpixelonceappearedthevalueintoalayer,equivalenttotheoriginalcontrolcommunityconstructstheidealreferencelayer,theactualaveragethelayersanddifferentperiodoraspecificyearbycomparing，effectivelyrevealthevegetationcoverandtheidealgrowthgapandchangesindifferentregions，SOastoincreasecarbonsinkpotentialtoestimate．AcasestudyofHulunBuirGrasslandshowsthat，intwentiethCentury80～90years，HulunBuirGrasslandclosetotheidealstateofnondegradedgrasslandareain91％above，intwenty—firstCentury,grasslanddegradationdegreeisgreatlyimproved，thevegetationcoveragereduced15-50％inlightlydegradedgrasslandareaincreasedtonearly50％，butalsoacertainpercentageofcoverageformorethan50％reductioninarea．Theseareascanimproveproductivityandcarbonsequestrationcapacitywiththegrasslandprotectionandconstructionofvegetation．Theresearch 内蒙古大学硕士毕业论文resultsofthispapercanprovidescientificbasisfortheeffectivewaytostrengthenthegrasslandecologicalprotectionandclimatechangeongrassland．Basedonremotesensingdataforconsecutive13years，combiningwiththefieldsurveydata，usingthemaximumvaluecomposites(MVC)，thispaperextractedthemaximumNDVIvalueofeachpixelonceappearedduring13yearstoconstructgrasslandcarbondensityreferencelayer．Comparisonthecarbondensitysituationofstudyareain2012，theregionalizationofcarbonsinkincreasingfunctiononregionalscalewasmadeaccordingtotheheightofcarbondensityandcarbonsinkpotential．Theresultsshowedthat：(1)thetotalcarbonstorageofHulunBuirgrasslandvegetationin2012is101．24Tg·C，theaveragecarbondensitywas190g-c．m～；(2)andcomparedcarbondensityreferencelayerwiththatof2012，thecarbonsinkincreasingpotentialofHulunBuirgrasslandwas38．66Tg·C，theaveragecarbonpotentialdensityis4559．C．m。2；(3)theregionalizationofcarbonsinkincreasingpotentialofstudyareawasmade，strongsinkincreasingpotentialareais44626km2，accountingforatotalareaof52．52％ofthestudyarea，thecarbonpotentialwas36．56Tg·C，mainlydistributedintheeastofHailar．TheregionofstrongincreasingareawithhighcarbonpoollocatedinGreaterKhinganRangeforestedge，forforestmeadowsteppe，whilethatwithlowcarbonreservoirdistributioninChenBaragBannerandYakeshiCity,fortheprairiegrasses，bunchgrasssteppe．TheresearchresultsCanprovidescientificbasisforgrasslandprotectionandconstructiontoincreasingcarbonsequestrationpotential．IV 内蒙古大学硕士毕业论文KEYWORDS：HulunBuirgrassland；changeofgrasslandvegetation；carbonsinkincreasingpotential；divisionV 内蒙古大学硕士毕业论文目录第一章前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1研究背景与意义⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2．1草原退化研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2碳增汇研究进展⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3第二章研究区概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．52．1区位概况⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52．2地形地貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯62．3气候特征⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯72．4土壤结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯．．82．5植被类型⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8第三章草原植被覆盖变化与碳潜力的遥感分级评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．93．1数据来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．93．2．1历年最大植被覆盖度理想图层构建法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．103．2．2非生长季植被覆盖度参照图层构建法⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯113．2．3不同时期草原植被覆盖度变化与碳增汇潜力空间的分析方法⋯．．113．3结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．．123．3．1不同时期草原植被覆盖度变化与碳增汇潜力时空格局⋯⋯⋯．．123．3．2不同状态下植被覆盖的时空格局分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．4讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．16第四章呼伦贝尔草原碳区划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．184．1数据来源与研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 4．1．1数据来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．184．1．2研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯194．1．3模型检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．204．2结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．214．2．1呼伦贝尔草原地上生物量估测模型构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．214．2．1呼伦贝尔草原碳密度构建．⋯⋯．．．⋯⋯．．．⋯．⋯⋯．．⋯．244．2．3呼伦贝尔草原碳增汇潜力图层构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．2．4呼伦贝尔草原碳增汇潜力类型分析⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．304．2．5呼伦贝尔草原碳增汇潜力区划及其特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯334．3讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．⋯．4l4．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．42第五章结论．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．44致谢⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47 内蒙古大学硕士毕业论文符号说明NDVINormalizedDifferenceVegetationIndexMVCMaximumValueCompositesTg1Tg=10129 内蒙古大学硕士毕业论文第一章前言1．1研究背景与意义在全球气候变化背景下，重要生态系统以及区域碳库功能状态及其动态变化已成为学术界的研究热点，同时，在《联合国气候变化框架公约》以及《京都议定书》的约束下，积极挖掘区域生态系统碳汇潜力应对气候变化也是各国政府制定国家环境保护战略和经济发展战略所必须面对的重要命题，其最终目标就是要将温室气体的浓度稳定在使气候系统免遭破坏的水平上。特别是温家宝总理在出席哥本哈根气候变化会议领导人会议中承诺，中国下一步自主减排目标是到2020年使单位国内生产总值(GDP)二氧化碳排放比2005年下降40％到45％。在这种形势下，积极实施节能减排的环境保护战略与产业结构调整对策可以收到良好的温室气体“缩源”效果，但与此同时，通过开展深入的科学研究工作，认识我国北方重要生态功能区碳汇功能在气候变化影响下的动态变化规律，寻求有效的自然生态系统增汇途径，对于我国在履行《框架公约》和国际碳贸易中居于主动地位具有极其重要的意义。草地是陆地植被重要的组成部分，覆盖几乎20％的陆地面积，是世界上分布最广的植被类型之一，在全球碳循环中起着重要作用⋯，而其碳储量占全世界总储量的9％,--16％乜1。其中，中国草地面积占世界草地总面积的6％---8％，占国土总面积的41．17％。自联合国在哥本哈根召开气候变化大会以来，全球碳循环的作用备受关注，其中草地生态系统的固碳潜力受到各国学者和政府的广泛关注。作为研究区的内蒙古呼伦贝尔草原区不仅是欧亚草原重要组成部分，也是中国北方草原的主体部分，同时也是草地生态系统类型保存最完整和最为齐全的区域口1。草原地上生物量是维护草原生态系统的物质基础，是判断草原生态系统是否健康的重要依据之一。原植物种类繁多，有维管束植物1352种，其中可供家畜饲用的野生植物794种，这些丰富的野生植物资源成为呼伦贝尔草原畜牧业赖以生存和发展的物质基础[4]o在上述背景情况下，以重要生态功能区为平台，研究呼伦贝尔草原碳排放特征，确定生态系统碳汇、碳源以及碳增汇潜力的时空分布规律，制定生态碳增汇功能区划，确立基 内蒙古大学硕士毕业论文于植被恢复的碳减排调控途径，其研究成果可以为国家和地方环保部门制定生态环境保护战略、确定区域碳减排途径与生态调控模式提供科学依据，并为今后可能开展的国家或重点区域生态碳增汇功能区划工作进行方法探索，通过确定生态碳增汇功能区，为北方重要生态功能区生态安全格局的整体构建提供基础支持，在理论与实践方面具有极其重大研究价值和急迫需求。1．2研究现状1．2．1草原退化研究进展草原退化是世界所面临的重大生态问题，会对人类的生产、生活产生巨大的影响。国内外学者们对草原退化问题的研究成果众多，分别从草原退化演替过程中植物与群落生产力及草场质量、植物群落特征、种群动态与个体行为特征，以及土壤物理性状和土壤与植物之间的养分循环过程等不同侧面开展了大量研究。如Green认为，过度放牧是草地退化演替的主要原因；王德利和周兴民等认为，在不同放牧半径条件下，草原植物群落特征和草原植被生产力的变化与牧压强度密切相关∞’6|；在大气候条件一致的区域内，牧压对群落施加的影响可以超越不同地段其它环境因子的影响，成为控制植物群落特征的主导因子"1。即在个体和群落水平上，草原退化是由于人为活动在不利自然因素的基础上引起的草原(包括植物及土壤)质量衰退，生产力、经济潜力及服务功能降低，环境变劣以及生物多样性衰减，恢复功能减弱或丧失的过程。在此基础上，人们提出了草原植物群落退化程度的评价标准。植被生长状况是反映区域气候条件与生物生产力的最直观、最敏感的生态指标，特定区域特定时间段内草原植被覆盖变化可在一定程度上反映草原的牲畜承载能力、反映草原的退化状况与过程暗’9|。为此很多学者在大、中尺度上开展了草原植被分布规律和动态变化的研究工作。采用多数据源、多尺度、多时相的手段，将遥感技术与非遥感信息密切结合针对较大尺度的退化研究，使研究更为准确、快捷。乌云娜等利用遥感手段，对两个不同时期的植被图进行景观变化研究，探讨破碎化的规律与机制，获取中国草地植被类型空间格局变化n0l；师庆东和邹亚荣等也采用相似手段分别对应用于大尺度的植物分类和草地动态变化中的空间格局上的分析nL123；仝传和李素英等以TM影像为基础，结合野外路线考察建立草地退化分类体系或进行宏观草地退化趋势预测n3’143。同时，我国很多学者还开展了利用植被指数NDVI建立包括草原在内的植被估产 内蒙古大学硕士毕业论文模型的研究nt161，也有学者探讨了植被覆盖与气候要素(降水量或气温)的相互关系。1．2．2碳增汇研究进展随着关注全球碳循环的热度的加强，各类生态系统的碳增汇潜力也受到各国学者和政府的广泛关注。陆地生态系统的碳库由植物和土壤组成，其中，生物量是生态系统碳库的重要组成部分，也是土壤有机碳库最主要的输入来源n引。学者们对不同的生态系统的固碳现状和碳潜力开展了大量研究n8‘201，对草地退化恢复和不同的草地管理下的碳增汇潜力分别进行了估算。吴庆标等通过对森林植被地带性分区对得到森林植被碳密度，认为中国森林碳储量为5156．71Tg·C，每年新增固碳潜力为115．46Tg·a～；韩冰等发现中国农田采用相应的耕作措施可以使农田土壤的固碳量达到182．1Tg·a-2；段晓男等采用收集沉积物SOC和沉积速率计算湖泊固碳潜力，得出中国沼泽湿地固碳能力为4．9lTg·a～，湖泊湿地的固碳潜力为1．98№·a-2：张亚茹等乜门运用地统计学分析方法，研究了鼎湖山季风常绿阔叶林中土壤有机碳和全氮含量的空间分布特征；迟璐等乜23以山西中部油松生态系统为研究对象，对各层次及生态系统的含碳率和碳储量进行估算。大气中C02有相当大一部分为草地植被所固定，其碳储量占陆地生态系统碳储量总量的30％乜3吧引，同时它也向大气中释放C02，所以草地植被对全球气候变化具有重大影响乜6】，因此，准确估算草地生物量的时空变化及其不同状态下的碳增汇潜力有助于准确评估其C02源汇功能硷引。 内蒙古大学硕士毕业论文1．3技术路线1．4论文框架本文总共设有5章。第一章阐述课题的研究背景与意义，针对现存问题的需要确定方向，对国内外学者关于草原退化和碳增汇潜力的研究的进展进行总结，整理技术路线的流 内蒙古大学硕士毕业论文程。第二章分别对呼伦贝尔草原的区域概况、地形地貌、气候、土壤和植被类型给与简单扼要的介绍。第三章结合长时间序列的遥感影像对研究区的草原植被覆盖变化进行研究，基于MVC法和草原退化分级，对研究区的退化状况和碳增汇潜力进行分析并分级。第四章根据实测样方数据与相对应的遥感数据进行相关性分析并建立模型，分析后选取最优模型并校验精度。符合要求后用模型对地上生物量进行反演。参考前人的生物量一碳关系的研究，计算出研究区的理想碳密度和碳增汇潜力图层，使用自然断点法所得指标进行分区。第五章对研究总结结论。第二章研究区概况2．1区位概况呼伦贝尔草原位于内蒙古自治区东北部，是世界三大草原之一，东望黑龙江省，南接兴安盟，西和西南与蒙古国毗壤，北和西北与俄罗斯为界。地处北纬47。057"--53。20’，东经115031’E～123000’E，纵跨纬度6。15’，南北相距700公里，横占经度7。29’，东西相距630公里，总面积约10万平方千米，行政区涉及内蒙古自治区呼伦贝尔的牧业四旗(新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、陈巴尔虎旗局部、鄂温克族自治旗的局部)以及三市(满洲里市、海拉尔市、额尔古纳市南部)啪3。 内蒙古大学硕士毕业论文图2．1呼伦贝尔草原位置圈Fig．2．1ThelocationofHulunbuirGrassland2．2地形地貌呼伦贝尔草原重要生态功能区位于呼伦贝尔高平原区，大兴安岭西侧。海拔高度为500～900m，地势东低西高，但整体平坦辽阔起伏变化平稳，四周是低山丘陵。在研究区西部，即满洲里市、新巴尔虎左旗和新巴尔虎右旗之间，是内蒙古第一大湖呼伦湖2339平方千米，最大水深可达8米。呼伦贝尔沙地位于研究区西南部，面积7200平方千米，属于多固定半固定沙丘，高5～15米。山麓丘陵地带广泛堆积着岩屑和冲积物质，地面起伏不平。东部山前丘陵海拔800～900m，相对高度100～200m，由于受大兴安岭山地的影响，气候半湿润，是森林草原地带，森林和草原交错分布。边缘山地海拔900～1200m，丘陵于山地的岩石主要由花岗岩组成。仅南端与蒙古高原连成一片。地势大致东南稍高，略向西北倾斜，中部稍低，沉积深厚的松散物质，俗称呼伦贝尔拗陷高平原。高原中部为波状起伏的呼伦贝尔高原的主体，也是内蒙古高原北部边缘，位于东部第山丘陵地带的西南，一直延伸到呼伦池东岸，构成了呼伦 内蒙古大学硕士毕业论文贝尔高原的主体。高原西部也属于低山丘陵地带，海拔650—1000m之间，最高的巴彦山为1038m。图2．2呼伦贝尔草原高程图Fig．2．2TheelevationofHulunbuirGrassland2．3气候特征内蒙古属半干湿的中温带季风气候，东部为半湿润地带，西部为半干旱地带。最主要的特点是昼夜温差较大，一般可达10度左右，冬季漫长寒冷，夏季短暂凉爽，受蒙古高压气团控制，高原大陆性气候明显。年降水量在240-400mm之间，平均气温在．10C-ooC之间。年日照时数可达3000小时，年蒸发量为1600毫米，主要气候区为呼伦贝尔温凉半干旱牧业区和呼伦贝尔西部温凉干旱牧业区。 内蒙古大学硕士毕业论文2．4土壤结构呼伦贝尔草原土壤肥力较高，自西向东递增，主要类型分别栗钙土、暗栗钙土和黑钙土，根据特征类型的区划分别划分为半干旱栗钙土土被亚带、半干旱暗栗钙土土被亚带以及半温湿黑钙土土被亚带。草原与林地的过渡地带，多是黑钙土。耕地土壤则是以黑土，暗棕壤，黑钙土和草甸土为主，土质肥沃，自然肥力高。2．5植被类型呼伦贝尔草原属于温性、暖温性典型草原地带，植被类型以丛生禾草、旱生植物占优势的温性典型草原为主。以典型草原为主的研究区的西部，以羊草(1eymuschinensis)、大针茅(Stipagrandis)和克氏针茅(Stipacrylovii)为建群种或优势种；以温性草甸草原为主的东部，则以贝加尔针茅(Stipabaicalensis)、羊草(1eymuschinensis)、线叶菊(FilifoliumSibiricum)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、杂类草草型等为主体。呼伦贝尔高原受蒙古高压气团控制，高原大陆性气候明显，温凉、半湿润、半干旱，形成了广阔的高平原草甸草原和典型草原，是呼伦贝尔市重要的畜牧业基地。高原的大部分地区及高原西部的丘陵地带，广泛发育了以丛生禾草、早生植物占优势的温性典型草原，是呼伦贝尔草原上的主体植被类型，由于受地下水、地表积水等因素的影响，该区还形成了大面积的低地草甸和沼泽植被。在呼伦贝尔高原上还分布有三条沙带和零星沙丘，沙地中固定、半固定沙丘与广阔的丘间低地相问分布。 内蒙古大学硕士毕业论文图2．3呼伦贝尔草原植被类型图Fig．2．3ThevegetabletypeofHulunbuirGrassland第三章草原植被覆盖变化与碳潜力的遥感分级评价3．1数据来源对于区域尺度的问题研究，借助遥感手段已经得到大家的普遍认可。随着科技的发展卫星传感器的分辨率与精准成度也越来越高，但由于存在尺度效应，并不是意味着这种提高就对每一个研究都会有益处，所以遥感影像的分辨率要根据实际研究需要选取。对于草原的研究，通常选用TM数据，MODIS数据和NOAA／A、，HRR数据，分辨率分别为30m、250m、和1．1km。本章研究为了对呼伦贝尔草原退化的时空变化规律取得全面客观的科学认识，进而作为下一章的基础支持，所以利用两种遥感数据产品：1981～2000年，NOAA／AVHRRNDVl月合成产品，分辨率为2km(由中国农业科学院提供)；2001"-一20129 内蒙古大学硕士毕业论文年MODISMODl3Q1NDVI数据产品(http：／／ladsweb．nascom．nasa．gov／data／search．html)，分辨率为250m。以上遥感产品已经进行了一系列的校正，如传感器灵敏度随时间变化、长期云覆盖引起的NDVI值反常、北半球冬季由于太阳高度角变高引起的数据缺失、云和水蒸气引起的噪声等，另外数据也经过了大气校正以及NOAA系列卫星信号的衰减校正，从而消除了因分辨率不同导致的数据差异，保证了数据质量。植被指数，就是指利用遥感卫星的不同波段进行组合排列计算，能够较好的识别植物反应其生长状况。目前提出并采用的植被指数有20余种盟9’3引，而常用的有NDVI、RVI、SAVI、DVI等。遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)的迅速发展，能快速大面积监测草原植被的动态变化，遥感数据中的植被指数NDVI已经被广泛应用于草原生态系统的研究中，NDVI的变化在一定程度上能代表地表植被覆盖变化情况m3，尤其是在大、中尺度上的植被分布规律和以及植被覆盖度及生物量动态变化研究中，具有其它资料无法比拟的优势口2|，所以针对区域尺度上的草原植被监测选用了NDVI指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex)。NOA～AVHI汛自1981年使用以来已经形成20多年的较长时间序列，在大尺度上得到广泛应用，而MODIS数据具有更高的时间和空间分辨率，更适合区域研究，但是时间序列较短不能很好的说明问题，所以结合两部分数据使其在时间序列足够长的前提下具有较高分辨率，更好充足体现植被状态。然后再对他们进行卫星信号的衰减校正，从而解决分辨率不统一而产生的问题。在图层构建时，所采用的是ArcGISl0．0的栅格计算功能模块。3．2研究方法3．2．1历年最大植被覆盖度理想图层构建法MVC(MaximumValueComposites)即最大值合成法，在对未退化最佳状态图层进行构建时采用最大值合成方法可以消除云雾及地形阴影的消减作用。由于草原植被生长季节主要是5、6、7、8月，所以提取32年数据中每年的5～8月的NDVI数据，通过栅格计算(公式3．1)，提取相同象元不同时序的最大值并去除最小值，从而得到年NDVI最大值的图层。ⅣD‰，=脚(加‰)公式3．1式中i表示年份即1981，1982，⋯⋯，2012年，i表示月份即5、6、7、8这四个月份。10 内蒙古大学硕士毕业论文NDVI』Im．=MAX(NDVIjI乱Y．，)式中NDVIMAX为32年NVDI最大值图层，j表示年份。公式3．23．2．2非生长季植被覆盖度参照图层构建法由于研究区植被类型复杂多样不仅有森林、草地，也有大面积湿地和流动沙地，不同的植被类型在非生长季植被覆盖状况差异显著，这些不同的地表湿度、粗糙度等条件会造成与实际值有所误差，所以参考植被覆盖度口31计算公式经验针对这些问题对32年NDVI构建研究区非生长季的植被覆盖状况参照图层。ⅣD‰(七)’=脚(ⅣD■三))公式3．3式中k表示年份即1981，1982，⋯⋯，2012年，L表示月份即11、12、1、2月这4个月。ⅣD‰=脚(加‰(七)¨公式3．4式中NDVImin表示32年非生长季植被覆盖状况参照图层。公式3．5为32年期间研究区每个像元在生长季内由植被生长所产生的最大植被覆盖度变化的未退化最佳状态，该图层相当于野外调查中选取的无人为干扰状态下的原生群落样地。ⅣD玎觥=佃％刎一彻‰公式3．53．2．3不同时期草原植被覆盖度变化与碳增汇潜力空间的分析方法以NDVI为基础，依托构建形成的未退化最佳状态参照图层，可以对研究区八十年代和2l世纪初的草原状况进行为了更加客观的分析，进而反映不同时期草原植被覆盖状况NDVI的变化与差异。根据公式3．6计算获得各年代的平均NDVi图层，然后去除非生长季植被覆盖度参照图层每个象元的NDVI值(NDVlmin)，得到NDVI’实际。NDVI平均，2∑：。NDVImax(i)甩公式3．6式中i表示年代中的每一年，即八十年代1981、1982⋯1990；，即九十年代1991、1992⋯2000；21世纪初期2001、2002⋯2012。八十年代n=10，九十年代n=10，21世纪初n=12。j代表某一个年代。 内蒙古大学硕士毕业论文ⅣD玎’实畸=肋略均，一ⅣD‰公背气7根据各年代的植被覆盖度状况与未退化最佳状态之间的差值，可以判定每个像元从该年代的实际状况到最佳状态的所具有的碳增汇空间(公式3．8)。碳增汇潜力空间=lOO×(NDZl最佳一ⅣD玎’平坳)／肋刀最佳公式3．8草原植被的生长状况和植被覆盖度受气候的年际波动、气候的趋势性变化和人为过度放牧等因素的影响会发生显著的变化，某个时期植被覆盖度的实际状况与未退化最佳状态之间的差距是反映草原退化状况的一个重要指标，同时也反映了植被生长增量或碳增汇空间的大小。反映草原退化的指标有很多，这里选取植被覆盖度做为草地退化遥感监测指标口4’35|。为了与国内大量的关于草原退化的研究工作相对应，本文参考刘钟龄等∞61建立的草原退化等级划分标准中不同退化程度的草原植被生物量分级，根据不同时期草原植被NDVI值得变化，对研究区草原植被的碳增汇潜力进行分级分析(如表3．1)。表3．1呼伦贝尔草原植被退化等级划分Table3．1ClassificationofvegetationdegradationinHulunBuirGrassland3．3结果与分析3．3．1不同时期草原植被覆盖度变化与碳增汇潜力时空格局依据上述方法，在ArcGIS软件的支持下，我们分析了不同时期草原植被覆盖度的变化12 塑鍪直奎堂堡主兰些堡苎及其碳增汇潜力。数据分析表明，在20世纪80年代和90年代，呼伦贝尔草原的植被覆盖状况十分接近，两个时期没有明显差别，草原整体保持较为良好的状态，只有零星的点状轻度退化草原由西南向东北递减，退化区总面积不到研究区的10％。但是在21世纪初期，草原植被覆盖度显著降低，草原退化程度明显提高。未退化的草原原生植被分布面积从91％缩减到45％左右，轻度退化面积接近50％，同时出现了中度退化和重度退化，除东部接近大兴安岭山地森林区的森林草原带植被状态较为完好以外，其它呈不同退化程度的草原已连成片状，草原区整体都表现出明显退化。其中，新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、陈巴尔虎旗草原退化问题较为严重。80筇代羹攮雄蟹疆麓雯亿分远豳90辞代摹蜂疆磕疆叠交他转速圈2’馊纪摹蹲毯缓覆盖变亿，}区爨‘．j～’1：’‘i．’×’■■■_—一”图3．1呼伦贝尔草原植被覆孟年代变化情况Fig．3．1ChronologicalchangeofvegetationcoverinHulunbuirGrassland表3．2的结果表明，在20世纪的80年代和90年代，呼伦贝尔草原区较好的保持了原有面貌，只有8．68％的区域植被覆盖度与未退化最佳状态有一定差距，表现为草原的低碳增汇潜力区，主要零星分布在西南部，整体上未出现更为严重的退化现象。进入21世纪，草原植被覆盖度出现了明显降低的趋势，与未退化最佳状态相比较，草原植被无碳增汇潜力区面积比例从91．32％减少到45．64％，因覆盖度降低而具有15～50％低碳增汇潜力区从20世纪80年代的不足9％增加到49．92％，而且在西南部还出现了零星点状的碳增汇潜力空间超过50％的中、高度碳增汇潜力区。对于这些退化草原来讲，通过实施轮牧、季节性休牧乃至禁牧和退化草原的生态修复，可以显著提高草原植被的覆盖度，通过植被建设达到碳增汇的目的。 内蒙古大学硕士毕业论文表3．2呼伦贝尔草原植被不同年代草原退化面积及比例Table3．2ChronologicaldegradedareaandproportioninHulunbuirGrassland碳增汇潜力等级Gradeofcarbonsinkincreasingpotential80年代the1980’s90年代the1990’S2l世纪初twenty-firstcentury面积km2area／km2比例％面积km2比例％面积km2比例％proportion／％area／km2proportion／％area／ian2proportion／％未退化区轻度退化区中度退化区高度退化区75462．827175．3991．3275436．1691．2837715．8445．648．687202．058．7241253．6l49．92-一-3571．234．32-·-97．530．12总面积82638．21100．0082638．21100．0082638．21100．003．3．2不同状态下植被覆盖的时空格局分析在1981～2012，以呼伦贝尔草原区整体的NDVI平均值最大的1993年作为最好年份，接近32aNDVI平均值的1987年作为中等年份，而把年NDVI均值最小的2004年作为最差年份，加上与现在最近的2012对4个不同状态年份与32潜在参照图层进行退化状态的对比分析结果见图3．2与表3．3。 内蒙古大学硕士毕业论文{987锋薄缭撬被邋化分缀圈{993年辇琢埴j陵遗化势缀隧。2004年摹源橇梭退纯分级图2012年草艨撞搬退化分级囝：≯S50’00，筻：∞IIil■—-■—lk穆图3．2呼伦贝尔草原植被覆盖年际变化情况Fig．3．2Inter-annualvariationofvegetationcoverinHulunBuirGrassland分析结果表明，呼伦贝尔草原在32年中植被生长状态最好的1993年，退化面积占草原总面积的5．28％左右，基本没有中重度退化现象，退化植被以点状退化为主。而在草原植被呈中等生长状态的1987年，草原退化面积达到整体的37％，但也主要以中轻度退化为主，中重度退化仅占0．66％。但此时轻度退化的草原已经呈现出连片分布，主要集中在呼伦贝尔草原的中南部地区。在植被整体生长状态最差的2004年，草原退化面积达到72．88％，除36％以上的轻度退化外，中重度和严重退化的草原面积也达到了36％以上，仅在接近森林区的东部森林草原和新巴尔虎左旗部分地区的未退化草原有成片分布，整个呼伦贝尔草原表现出明显的整体退化局面，特别是新巴尔虎右旗的绝大多数区域均被中重度和严重退化的草原所覆盖。 堕鍪直奎兰堡主兰些笙茎在距离现在最近的2012年，虽然从整个草原区平均NDVI值来看，植被整体生长状态优于2004年，但草原的退化面积表现出进一步快速扩张的趋势，退化面积己经接近草原总面积的90％。表3．3呼伦贝尔草原不同生长状态下植被退化等级面积及比例Table3．3Degradedareaandproportionunderdifferent黟owthstateinHulunBuirGrassland3．4讨论MVC法在国际上普遍运用，大都是利用年内不同时间的多期遥感数据合成年际最大NDVI值，结合一定的遥感估产技术，通过一定时间序列或不同年份的对比分析，实现在区域尺度对植被覆盖与生物量状况及变化趋势的分析。本文利用MVC法，通过把32年的时间序列的每个像元曾经出现的最大NDVI值合成到一个图层，在去除非生长季每个像元基底状况的NDVI值后，构建了相当于野外实地调查中选取的原生对照群落的理想参照图层，将该图层与不同时期的平均状态或某一个具体年份的实际情况作对比分析，就可以有效地揭示植被覆盖状况与未退化最佳状态的差距以及变化规律，而且，借助一定的草原遥感估产技术，可以快捷的获得研究区域草原饲草供应状况、植被覆盖度变化以及估测一定区域的碳增汇潜力。该方法可以为草原地区环境监测、生物量估测和通过植被建设提高碳固持 内蒙古大学帧士毕业论又能力等提供有效途径。在草原植被广泛分布的内蒙古地区，其草原退化率由20世纪60年代的18％发展到80年代的39％，90年代达到60．08％，2000年前后已达到73．15％口L蚓。反映植被生长状况的植被覆盖度是反映区域气候条件与生物生产力的最直观、最敏感的生态指标，特定区域特定时间段内草原植被覆盖变化可在一定程度上反映草原的牲畜承载能力、反映草原的退化状况与过程阳"391。长期以来，国内外许多学者利用遥感技术开展了大量的关于草原退化、草原生产力、草地估产等方面的研究工作，取得了众多的研究成果。但这些研究工作通常是利用不同时期植被覆盖指数NDVI的平均值或不同的具体年份的NDVI实际值进行对比分析，并最终获得相关的研究结果。在这种分析处理方法中，数据的使用存在着一定程度的不确定性，因为在大尺度的研究区域范围内，降雨量等气候条件存在着明显的年际波动，同一个点上(如每个像元)在不同的时期或年份，其气候等环境条件常常存在一定的差别，由此构成的不同期的研究区环境格局也必然不具备空间吻合性，从而影响到研究结果的客观性和准确性。利用本文提出的方法，将每个像元赋值为在几十年时间中曾经出现的最大值，这样就相当于为每个像元找到了一个类似在野外实地调查工作中选取的理想状态下的原生对照群落，不同时期、不同年份的数据都与这个参照系进行对比分析，同时保证了每个像元在空间上的一一对应关系，以此提高研究结论的可靠性。该方法可以用于也就气候变化和人为活动影响下，草原植被覆盖状况、草原退化程度的变化，借助遥感估产技术对草原生产力和不同区域的碳增汇潜力，从而为草原保护与生态建设提供理论依据。3．5小结利用1981～2012年的遥感植被指数NDVI数据，提出了利用每个像元32年间最大NDVI值构建区域植被潜在状态参照图层的构建方法，对于不同年代和生长状态下呼伦贝尔草原的植被的时空状态的分析，为在区域尺度上利用遥感信息开展草原退化的分区分级评价提供了适宜的定量分析方法。关于不同植被覆盖状态的某个具体年份的分析表明，单一具体年份的情况与若干年份的平均值所反映的草原退化状况存在显著差异，因此，在利用长时间序列的遥感数据开展区域植被变化的研究工作中，我们不能采用多年平均值和某个特定年份作为参照体系，因为对于特定区域的草原植物群落，降水量的多少、人为利用强度以及退化后是否进行围封 堕鍪直奎堂堡主望些笙茎轮牧恢复等，都存在明显的空间不确定性和年际变化，所以利用近32a间每个像元曾经出现的最大值构建相当于“原生对照群落”的潜在参照图层，可以有效地解决这类问题。本文所做研究对于后续开展呼伦贝尔草原碳增汇功能分区以及生态修复方面研究有一定的基础作用，进而开展针对气候变化(如温度、降水等)影响呼伦贝尔草原植被覆盖状况的相关研究，通过建立NDVI值与地面生物量及植被覆盖的回归关系来校验NDVI和退化程度之间的关系。第四章呼伦贝尔草原碳区划4．1数据来源与研究方法4．1。1数据来源归一化差异植被指数(NDVI)对绿色植被表现敏感，该指数常被用来进行区域和全球的植被状态研究H⋯，发现牧草生长期的地上生物量与NDVI密切相关，NDVI与绿色植物生物量有很好的相关性口1|，可宏观地反映绿色植物的生物量和盖度等生物物理特征。研究所采用的遥感数据是MODIS数据中的16d合成产品MODl3Q1，来源于NASA(http：／／ladsweb．naScom．nasa．gov／data／search．html)，时间为2000-2012年，空间分辨率为250m，行列号为25v03、25v04、26v03和26v04。应用ArcGIS10．0软件对MODISNDVI数据进行格式转换、坐标转换、图像裁剪等处理。研究采用的生物量实测数据是2012年8月5～17日在呼伦贝尔草原布点进行地面生物量采集所获得。布设样点前均有专家指导，选取在可视范围内均质性较好，具有代表性的样地以满足遥感数据的分辨率要求。对每个选定样地做5个lm木1m的样方，其中两个样方进行分种，三个不分种，分别齐地剪下地上植物，获取地上生物量。共选取55样地，使他们均匀分布在呼伦贝尔草原区，保持每个样点之间平均相距20～40km，并且用GPS分别定位样地。采集的样品拿到室内，在80摄氏度下烘干48小时至恒重后，量取样品干重，统计每个样点的生物量干重值。将这些样方数据与其所对应的MODIS图像上的NDVI值进行回归分析，建立估产模型。 内蒙古大学硕士毕业论文图4．1研究区位置与调查样地分布图Fig．4．1Thelocationofstudyareaanddistributionofsamplingplots4．1．2研究方法遥感技术的快速发展已经应用于草地资源的研究中，准确估计生物量的动态变化是正确评估草地生态系统碳源汇功能的基础n2J，但是几乎无法获取无人为干扰状态下的植物生物量图层，通常采用间接的方法获得该图层，比如采用多年NDVI变化趋势建立估测模型，选取最大NDVl年份进行反演，但这种方法存在明显的不足之处，首先不同时期某个像元的NDVI值可能具有巨大差异，其次研究区整体的NDVI最高值并不代表该时期每个像元都处于各自曾经出现的最大值。为此本文以最大值合成法(MVC)为基础，分别对每年植物生长季和非植物生长季进行栅格计算，以2000-2012年间每个像元在生长季曾经出现的NDVI最大值和非生长季的NDVI基值的差值代表研究期内该地植被所能达到的最大生物量，将其视为无人为干扰下草地自然生长生物量理想生长状态参照图层。模型的构建区域只针对草原地区，参考2005年内蒙古土地利用现状图，剔除研究区所包含的林地和水域区域。提取13a该地区生长季(5-9月)NDVI数据，在ArcGIS10．0软件中使用地图代数的方法，使用公式4．1和4．2，逐象元计算获得2000-2012年NDVI最大值图层。 内蒙古大学硕士毕业论文加％脚("2。协Ⅸ(ⅣD啊)公式4．1NDFlMaX=MAX(NDVIMax(j))公式4．2式中，i表示月份，即5、6、7、8、9月份，j表示年份即2000，2001⋯⋯，2012年，NDVIMAX(j)表示第j年的NDVI最大值图层，NDVIMAX为要合成的2000～2012年NVDI最大值图层。研究区的植被非生长季期主要是每年的l、2、11、12月，大部分时间为地面枯枝落叶等凋零物或积雪覆盖，为了消除不同像元间因为土壤基质、地形等差异造成的误差，利用公式(4．3和4．4)构建与NDVIMAX图层的像元一一对应的研究区非生长季的参照图层。加‰(”’=。阮Ⅸ(加■m))公式4．3彻‰2MAX(NDVI,,一(t)’)公式4．4式中，k表示年份即2000，2001，⋯⋯，2012年，m表示月份即1、2、11、12月这4个月，NDVlmax(k)7表示k年冬季NDVI最大值，NDVI无植被表示13年非生长季的植被参照图层。通过对13年11、12、1、2月这4个月的NDVI提取，计算出时序中象元的最小值，得到研究区草原植被生长初期的参照系。最后通过公式4．5得到了13a研究区最佳状态参照图层，即野外调查的无人为干扰的参照值图层，相当于对照性原生群落样地生长季植被生长所产生的生物量或植被覆盖度变化。NDVI最佳=ND‰一NDVI无植被公式4．54．1-3模型检验通过使用MODIS数据提取每个样点对应的NDVI值，与实测的地上干物质量建立一一对应关系，为了更好说明模型对两者间的关系表达的准确程度，选用标准误差(SE)和平均误差系数(MEC)对预测值进行检验，计算公式为：SE=⋯蚓。怵，式中：Y是实测地上干物质质量(单位g·m’2)；y’是预测地上干物质量(单位g·m。2)；n是样本数。20 内蒙古大学硕士毕业论文4．2结果与分析4．2．1呼伦贝尔草原地上生物量估测模型构建对于区域尺度草原生态系统生物量碳库的研究，可以借助各类遥感数据与生物量建立回归关系进行估产，进而获得生物量的碳含量。本文根据研究区同期野外实测的55个样点的生物量与MODIS．NDVI的散点关系，使用SPSS20．0软件进行了相关性分析，分别选取线性函数、对数函数、幂函数、指数函数和三次多项式函数进行回归分析。袁4．1MODIS-NDVI与ANPP拟合效果分析Table4．1AnalysisorlthefittingresultsofregressionequationsbetweenMODIS-NDVIandANPP结果表明：以草地实测ANPP为因变量，相应的植被指数NDVI为自变量得到了五种类型的回归模型(表4．1)。各个模型的拟合效果均较好，R2在0．611_0．7064之间，对各模型进行的F检验均通过了0．001水平上的显著性试验。其中三次多项式模型效果最好。 内蒙古大学硕士毕业论文乱氛Z《Y=528x·146．13400·1∞O100OA▲O。2O。3O．4O。5O．6O。7O。8NDVIY=253．651n(x1+298．29B▲O．2O。30．4O。5O。6O．7O。8NDVl22艮艮Z《 内蒙古大学硕士毕业论文乱也Z《艮Z《1∞Y=482．37x2’㈣C▲Or—————————1——————————下—————————’——————————_r——————————r—————————1O．2O，30．40．50．60．70．8NDVly=12．769e4·2498x4∞100D0O．2O．30，40．50．60．70．8NDVl23 内蒙古大学硕士毕业论文乱乳Z《100OY=7571．3x3．10251x卜4906．4x．727．420．2D。30．405O．5O．7U．碍NDVl图4．2MODI§—-NDVI与ANPP拟合效果图Fig．4．2ThemapoffittingresultsofregressionequationsbetweenMODIS—NDVIandANPP建立模型是为了能够较为准确的反演地上生物量，为了进一步验证预测精度，分别计算出标准误差(SE=32．259·m之)和平均误差系数(MEC=0．2168)，该模型的平均预测精度可达78．32％。4．2．1呼伦贝尔草原碳密度构建MODIS---NDVI与ANPP具有较强的拟合效果，通过ArcGIS10．0的栅格计算器使用三次多项式，对构建的参照图层进行地上生物量反演。结合不同草地类型地上生物量与其相对应根茎比H3i，借助1：400万植被类型矢量图计算出地下生物量，从而计算出总生物量分布图。本文将生物量转换成碳密度是采用国际通用的系数O．45H4J，计算出研究区碳密度图(g·C·m’2)，如图4．3。24 内蒙古大学硕士毕业论文图4．3参照状态图层碳密度分布图Fig．4．3Referencestatedensitydistributionofcarbonlayers格数据色彩分级方法有很多，常用的有等间距分级法、分位数分级法、等面积分级法、标准差分级法和自然断点法。秉承分级科学性、完整性、适用性、美观性的原则，选择了自然断点法(NaturalBreaks)。任何统计数列都存在一些自然转折点、特征点，用这些点可以把研究的对象分成性质相似的群组，因此，裂点本身就是分级的良好界限。将统计数据制成频率直方图、坡度曲线图、积累频率直方图，都有助于找出数据的自然裂点。如果频率最低点与峰值构成一个近似正态分布曲线，可以把任意两个正态分布曲线交点作为分级界线。Z．．1一-1)一一rZ：I}．一一f1，Z．．1：-∞t’Z：；《I卜， 内蒙古大学硕士毕业论文蒙l安强02，805，25S，61(1．58，415．75王王，?Zl磁密毽图4．4象元分布直方图Fig．4．4Pixelhistogramdistribution图4．5呼伦贝尔草原理想状态下碳密度分级分布格局图Fig．4．5ThedivisionmapofHulumbeiergrasslandcarbondensityinidealstate根据自然裂点法分级，将碳密度分为五个部分(图4．5)。研究区总固碳量为141．15Tg·C，自西南向东北递增，草原区可固碳量远远低于林缘区。其中林缘高碳密度主要分布海拉尔26Z：：．I}^’|圹Z。：．1一?，Z．．I一，《_’{t．Z；《J．fv。卜叶 内蒙古大学硕士毕业论文市东北地区，只有少量在呼伦湖与湖泊水系周围成斑块状分布，占总面积的13．54％，可固碳量最多，为68．12Tg·C。草原区高碳密度主要在陈巴尔虎旗和鄂温克自治旗，占总面积12．68％，可固碳量11．25№·C。■一●●图4．6碳库分类饼状图Fig．4．6Carbonstoragedivisionmap在草原区三个类型中可固碳量很相近，但是草原区低碳密度是面积最大、可固碳比例最少的区域，草原区高碳密度在该类型中是面积最小但可固碳量最大的类型。全研究区下，林缘区高碳密度则为单位面积可固碳量最高效率的类型。表4．2碳密度分区Table4．2Divisionmapofcarbondensity 内蒙古大学硕士毕业论文合计84968．81100141．151004．2．3呼伦贝尔草原碳增汇潜力图层构建碳增汇潜力图层的构建是基于研究区较长时间上相对应空间的植被所表现的出的生长状态同近期植被状态进行比较，从而反映每个图斑的碳密度增长空间(图4．7)。通过参照状态图层碳密度分布图与2012年碳密度分布做差值，得到碳增汇潜力图层，结果表明：研究区的碳增汇潜力分布具有很强的地带性，碳增汇潜力分布自西南向东北增强，在呼伦湖、海拉尔河等湖泊水系附近区域有较强的碳增汇潜力(1500g．c．．m。2～5500g．C．m。2)。海拉尔市以西碳增汇潜力增长速率明显增高，在林草交错带达到最大值。图4．7碳增长潜力空间分布图Fig．4．7．Spatialdistributionofthecarbongrowthpotential为了说明象元的固碳现状距离可碳量间的差距，构建相对碳增汇潜力图层(图4．8)，即碳增汇潜力与碳密度的比值。结果表明：草原区的碳增汇潜力普遍很低，但有着大面积的强相对碳增汇潜力。林缘地区的相对碳增汇潜力主要为中度，弱度则分布在呼伦湖的西北和东南。 内蒙古大学硕士毕业论文Z：‘k一，叶Z：X-：C叶80760：釜：墨4020O图4．8相对碳增长潜力空间分布图Fig．4．8Spatialdistributionofthecarbonrelativegrowthpotential蕈攮逛聂蔹誊夏蔓爨嚣孛碡篷囊蔓踩溪高磷雯魔棒缘逗书犊霉覆礴终基燕嚷意爱碳密度分区类型图4．9碳库分布图Fig．4．9Carbonstoragemap2970006000j5000=’譬，4000麓j‘掣i穗r～’3000×200010000 内蒙古大学硕士毕业论文4．2．4呼伦贝尔草原碳增汇潜力类型分析相对碳增汇潜力空间分布图根据自然断点法选取断点O．19和O．45，与碳密度分级进行图层叠加，进而划分为十五个类型。其中草原区低碳密度弱碳潜力面积为11812．95km2，所占面积达到总面积的13．9％，所占面积最大，主要分布在新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗和满洲里市：草原区高碳密度强碳潜力所占面积最小，占总面积的的2．15％，整体分布较分散，在新陈巴尔虎右旗西北部、新巴尔虎左旗南部和额尔古纳市西部有较大斑块形成。2012年研究区内的强潜力地区固碳现状为13．91Tg．c，可固碳量为32．9lTg．c，可增长的固碳空间为19Tg·C。研究区内的中潜力地区所占面积最大，为总面积的37．2％，具有较强的可增长的固碳空间16．34Tg·C。表4．3相对碳增汇潜力—碳密度类型统计Table4．3Thetypestatisticsofrelativecarbonpotential---carbondensity30 内蒙古大学硕士毕业论文掣-二j．，●-、、，、譬t=裂比誉避。类型鳊蟹图4．10碳库分区面积图Fig．4．1OCarbonstoragedivisionmap从不同的类型面积来看，只有草原区中碳密度面积差距不大，所以针对该类型的强潜力地区具有更高的增长效率。同样，强潜力地区通常也具有很高的增长效率，但同时也面对的破碎化较大，不连片，工作难度较大的问题。所以，全面考虑因素中碳库为最佳增长碳库的选择。 内蒙古大学硕士毕业论文图4．1l相对碳增汇潜力一碳库分区图Fig．4．11Thedivisionmapofrelativecarbonpotential--carbonpool图4．12相对碳增；r-潜力一碳库分区矢量图Fig．4．12Thevectordivisionmapofrelativecarbonpotential--carbonpool32 内蒙古大学硕士毕业论文目前，对于固碳的研究大多都集中在对碳密度或碳总量的估算和空间结构分布，关于碳增长潜力的研究比较少，通常是在讨论碳潜力与其他因素的响应关系。本文通过MVC法对13a间研究区最大NDVI值进行图层代数，以期构建模拟出无人为干扰下研究区所能呈现出的植被最好状态，进而作为参考基底与2012年现状进行计算比较，估算出当年生物固碳量是101．24Tg·C，研究区可固碳量为141．15Tg·C，该区的碳增长潜力为39．91Tg·C，是理想固碳量的28．27％，具有较强的固碳潜力。由于各分区类型在小尺度下是相互交叉存在，只有在大尺度下才能看出空间分布规律，因此归并零散小斑块增强可视效果，矢量出图(图412)。4．2．5呼伦贝尔草原碳增汇潜力区划及其特征对于草原的碳区划是以草原生态系统为背景，通过草地生态学，景观生态学的指导，以草地植被生产力为基础，在考虑当地社会发展进程和环境容量下进行划分。区域上的大气候主导着地面植被的分布类型，通过平均年降水量图和植被分区图对已经进行的分区验证，总体趋势吻合，说明碳分区符合客观规律，具有科学的指导意义。l^⋯}．|l—ll7二“j}”lllX4tⅢ”ll二lJm}。f_l：l21jIfI”Il：：j《煳“}图4．13等降雨量图Fig．4．13TheeqalrainfallmapZ：I}．1)一矿Z，1)．一一一≯Z¨l一-fj，ttZL》．1一zt’Z¨f“．1l卜t． 内蒙古大学硕士毕业论文¨^㈣}．．Ill：：l}．《)”ijlK。⋯’ljH}l：{}{ro”{1l：I：⋯¨1i：二‘fr《}”l图4．14植被类型图Fig．4．14Thevegetationtypemap对于一级分区是在维持区内气候特征的相似性与地貌单元的完整性下，以碳库容量为主要因子来分区。由于呼伦贝尔草原位于内蒙古高原，高原大陆性气候明显，地势起变化平稳，主要是降水量变化带来差异，从而对整个区域的植被类型造成影响，因此气候特征差异能较好用于一级分区。根据所选指标可以将研究区划分开来，但是各类型大尺度下是具有一定的分布特点，可是各类型相互交错的现象也时有存在，本着区划原则将各类型重新合并整理，进行区划，同时对不同分区的特征总结分析。Z¨l—t{l：旷Z：I}．一一flt-Z。；《J"{叶Zo}ll一卜t_ 内蒙古大学硕士毕业论文J‘善f}‘fI”lIl^《}’lI”l‘ll’21f“”}lx．1l}’lI”ll：lIlr{1．’l-l：I21I’lI”fl二二．“)’{}”l图4．15一级区划图Fig．4．15ThefirstleveldivisionmapI．内蒙古高原草原区低碳库区主要位于新巴尔虎右旗南部和新巴尔虎左旗北部，年降水200～300ITIIn，年平均气温0℃，以栗钙土为主。生态区为西呼伦贝尔克氏针茅小区，土被区为呼伦贝尔高原西南部栗钙土、风沙土、盐渍土区，并且东北部分地区属于草甸土区并且以暗栗钙土为主。地表水区为西南部属于呼伦湖东高原沙带微干涸亚区，其他部分属于呼伦湖西高原丘陵中等干涸亚区，流域年径流深小于10rnlTl。II．内蒙古高原草原区中碳库区位于达赉湖以西，呼伦镇片区，西部边界与蒙古国相邻，年降水250～300mlil，年平均气温0--2℃，以暗栗钙土为主。生态区为呼伦贝尔羊草、大针茅小区，土被区为呼伦贝尔高原暗栗钙土、风沙土、盐渍土、草甸土区。地表水区为呼伦湖西高原丘陵中等干涸亚区，流域年径流深小于10min。IⅡ．东内蒙古高原草原区高碳库区本研究区位于新巴尔虎左旗南部和陈巴尔虎旗与鄂温克自治旗的西部，年降水300～350rnnl，年平均气温0--2℃。生态区为呼伦贝尔羊草、大针茅小区。土被区区为呼伦贝尔高Z．If一．f1I^}∽Z，；fJ^专Z¨{一k一笼t． 内蒙古大学硕士毕业论文原暗栗钙土、风沙土、盐渍土、草甸土区。地表水属于呼伦贝尔高原东部缓丘台地中等贫水亚区，流域年净流量变化范围较大，为25～10rllln。Ⅳ．四．大兴安岭东鹿林缘区中碳库区本区域纬度跨度最大，主要分布在额尔古纳市、海拉尔区和鄂温克族自治旗东部，年降水350～450mnl，年平均气温⋯24℃，以黑钙土为主。生态区为呼伦贝尔草甸草原小区，土被区为呼伦贝尔高原黑钙土区。地表水区呼伦贝尔高原东部缓丘台地中等贫水亚区，流域年径流深50～150mm。V．大兴安岭东琵林缘区高碳库区主要位于陈巴尔虎东部和牙克石中部，年降水350--400I／1Ffl，年平均气温．2—-4℃以灰色森林土和暗黑钙土为主。生态区为呼伦贝尔草甸草原小区，并有桦林草甸小区。土被区为大兴安岭南段灰色森林土、黑钙土土被亚带。地表水区为呼伦贝尔高原东部缓丘台地中等贫水亚区和岭西诸河上游山地丘陵少水亚区，流域年径流深30～100I／lI"fl。表4．4碳增汇功能区划Table4．4Thedivisionofcarbondensity 内蒙古大学硕士毕业论文11．{0{I‘{l”llJt，f}’l}”}lj’2IrIJ”lIlXJl}’lI”Il二《}lI’lI”lI：l21}’l}”l图4．16二级区划图Fig．4．16Thesecondleveldivisionmap基于一级区划的基础上细化，进行二级区划。对于二级区划主要以研究区相对碳增长潜力为依据，遵循整体综合性、等级层次性和空间分异性原则，重点体现区域固碳特性。I1．内蒙古高原草原区低碳库弱碳潜力区集中分布在巴彦镇和阿木古郎镇片区，土壤类型以栗钙土与盐碱化栗钙土为主，并整体呈现出沙质，植被类型为克氏针茅草原，丛生小禾草、沙生杂类草草原和隐子草、冷蒿退化草原。丛生禾草放牧场，局部割草作为主要草场类型。该区域整体干旱少雨，沙化较严重，干草地放牧草地和兼草地是主要的土地利用类型，碳库容量低，同时增长潜力也很弱。I2．内蒙古高原草原区低碳库中碳潜力区该区内起于北部的海拉尔，终于南部203省道，以栗钙土和暗栗钙土为主，同时又少量潮栗钙土。羊草、丛生禾草草原，大针茅草原和隐子草、冷蒿退化草原为该区植被类型，景观破碎化程度较高。根茎禾草、丛生禾草场与放牧场与丛生禾草放牧场、局部割草为主要草场类型。该区主要分布在呼伦湖附近，水分条件相对较好，以兼用草地为主要土地利用类型，碳库容量低，增长潜力为中。 内蒙古大学硕士毕业论文I3．内蒙古高原草原区低碳库强碳潜力区该区域集中分布在巴尔虎黄羊自然保护区和巴彦胡热片区，以潮栗钙土为主。克氏针茅草原和草原带盐生植被为该区植被类型。克氏针茅放牧场和丛生禾草覆沙地放牧场为草场类型。土地利用类型呈现出干草地放牧草地、兼草地和割草地相间的组成方式，碳库容量低，增长潜力为强。II1．内蒙古高原草原区中碳库弱碳潜力区本区优势明显，是三个亚区中所占面积最大的一个。南起阿日哈沙特镇，北至呼伦镇南部，其中南部土壤类型以栗钙土与盐碱化栗钙土为主，北部以栗钙土与暗栗钙土为主，植被类型为克氏针茅草原和大针茅草原。根茎禾草、丛生禾草割草场与放牧场，丛生禾草放牧场、局部割草为主要草场类型。干草地放牧草地和兼草地各半为该区的土地利用类型，碳库容量中，增长潜力为弱。II2．内蒙古高原草原区中碳库中碳潜力区该区面积所占最小，零星分布在北部河湖附近。以盐土、暗栗钙土和盐碱化潮土为主。羊草、丛生禾草草原，大针茅草原为主要植被类型。根茎禾草、丛生禾草割草场与禾草、苔草、杂类草盐化草甸作为主要草场类型。兼草地为该区的土地利用类型，碳库容量中，增长潜力为中。II3．内蒙古高原草原区中碳库高碳潜力区本区分布在新伯鲁克南部，沙质暗栗钙土为主。线叶菊、禾草、杂类草和羊草、丛生禾草草原为其植被类型。草场类型为根茎禾草、丛生禾草割草场与杂类草、禾草草甸草原放牧场，局部打草。兼草地和疏林地为该区的土地利用类型，碳库容量中，增长潜力为强。IIll．东内蒙古高原草原区高碳库弱碳潜力区本区成条带状分布，南起新巴尔虎左旗旗政府，至海拉尔西。土壤类型以暗栗钙土为主，有少量风沙土。植被类型为羊草、丛生禾草草原和沙地先锋植物群聚。丛生禾草覆沙地放牧场，根茎禾草、丛生禾草割草场与放牧场和流动沙丘先锋植物草场作为主要草场类型。该区年径流深最小，为5～10mlTl，土地利用类型为兼用草地为主，碳库容量高，增长潜力很弱。IIl2．东蒙古高原草原区高碳库中碳潜力区该区分散在陈巴尔虎西南角与新巴尔虎左旗南部。土壤类型以暗栗钙土为主。羊草、丛生禾草草原和丛生小禾草、沙生杂类草草原构成该区主要植被类型。根茎禾草、丛生禾草割草草场与放牧场和丛生禾草放牧场，局部割草构成该区草场类型。土地利用类型以干38 内蒙古大学硕士毕业论文草原方牧草地为主，碳库容量高，增长潜力为中。IIl3．东蒙古高原草原区高碳库强碳潜力区本区分布在陈巴尔虎旗西北角和辉河自然保护区片区，土壤类型以暗栗钙土为主。植被类型为羊草、中生杂草类，羊草、丛生禾草草原和丛生小禾草、沙生杂类草草原。杂类草、禾草草甸草原放牧场，局部打草，根茎禾草、杂类草草甸草原割草场，兼做放牧场，少量的丛生禾草放牧场，局部割草三种类型构成该区的草场类型。该区水分条件最好，处于额尔古纳河和伊敏河片区，兼用草地为土地利用类型，碳库容量高，增长潜力为强。Ⅳ1．大兴安岭东鹿林缘区中碳库弱潜力区该区面积比例最大，主要分布在林草交错的东南部，成条带状，土壤类型以黑钙土和暗灰色森林土为主，植被类型由杂草类、苔草林缘草甸，线叶菊、禾草、杂草类和白桦林构成。草场类型繁杂交错，种类繁多，放牧草地和兼用草地为主要土地利用类型，林缘区碳库容量低，增长潜力为中。Ⅳ2．大兴安岭东鹿林缘区中碳库中潜力区本区分布在省道301以南牙特格片区和海拉尔区西部片区，土壤类型以暗栗钙土和黑钙土为主，植被类型是羊草、中生杂类草和羊草、丛生禾草草原。根茎禾草、杂类草草甸草原割草场，兼做放牧场与根茎禾草、丛生禾草割草场与放牧场为该区草场类型。本区所处区域人口密度相对较大，人为活动较为频繁，土地利用类型以兼用草地为主，林缘区碳库容量中，增长潜力为中。Ⅳ3．大兴安岭东鹿林缘区中碳库强潜力区本区位于额尔古纳市市政府和海拉尔区区政府所在区域的片区，土壤类型以暗栗钙土和黑钙土为主，植被类型是羊草、中生杂类草和羊草、丛生禾草草原和水浇地。根茎禾草、杂类草草甸草原割草场，兼做放牧场与根茎禾草、丛生禾草割草场与放牧场为该区草场类型。该区认为影响最大，植被破坏较重但是具有良好的自然基础，林缘区碳库容量中，增长潜力为强。V1．大兴安岭东鹿林缘区高碳库弱潜力区集中分布于该区东部，面积最大，以灰色森林土为主要土壤类型，植被类型为白桦、山杨林和线叶菊、禾草、杂草类。山地针叶林下地衣、藓类驯鹿放牧地作为主要草场类型。该区己接近大兴安岭林区，乔木所占比例较大。疏林与放牧草地为主要土地利用类型，林缘区碳库容量高，但是增长潜力弱。V2．大兴安岭东鹿林缘区高碳库中潜力区 内蒙古大学硕士毕业论文该区位于鄂温克民族苏木片区，暗黑钙土为主要土壤类型。植被类型为羊草、中生杂类草。草场类型为根茎禾草、杂类草草甸草原割草场，兼作放牧场。草甸草原放牧草地为该区的主要土地利用类型，林缘区碳库容量高，增长潜力中。V3．大兴安岭东艟林缘区高碳库强潜力区本区分布在那吉林场和牙克石市市区片区，黑钙土和烟花黑钙土为主要土壤类型。白桦山杨林和羊草、中生杂类草为其植被类型。杂类草、禾草草甸草原放牧场，局部打草和根茎禾草、杂类草草甸草原割草场，兼作放牧场为该区草场类型。由于接近市区，土地利用类型多样，林缘区碳库容量高，增长潜力为强。表4．5碳密度一相对碳增汇潜力分区Table4．5Thedivisionofcarbondensity—-relativecarbonpotential 内蒙古大学硕士毕业论文4．3讨论本研究对退化草原的总体碳潜力进行了估算，并进行分区。原生草原碳库总体稳定，但由于当前草原退化严重，所以有很强的恢复空间。我们利用实测数据对呼伦贝尔草原区的碳储量进行了估算，结合参照图层估算了其碳增长潜力并区划。表4．5不同研究对内蒙古温带草地面积、植物碳储量估算Table4．5AreasandcarbonstorageofgrasslandsinInnerMongoliaindifferentstudies我国学者已经对内蒙古草地碳储量进行了估算n3’45’46|。本文研究的呼伦贝尔草原区总植被碳库固碳量为101．24Tg·C，平均碳密度为1190g·C·m～，与前人的研究相比有一定的差异。方精云等、朴世龙等和马文红等所估算内蒙古草地植被平均碳密度分别为314．92g．C．m～、268．9g．C．m。2和386．32g．C．m～，本文平均碳密度是他们的3~4．5倍；同Ni等叫估算中国草地植被碳储量所用的平均碳密度1250g·C·m也差异较小。本文研究区内大面积为草甸草原，水分条件较好，土壤肥力较强，是全国草量最高的草原之一H刊，总体植被状况较好，所以远远大于内蒙古草地植被平均碳密度(340g·C·m’2)，并且由于有较多多年生草本，所以地下生物量在总生物量所占比例为88．74％，同其他研究调查发现的生物量的85％储存在地下植物根系中相比较高H引。估算具有一定的不确定性：其一，地下生物量固碳量在生物固碳里占很大比重，尽管地上与地下生物量具有很好的相关性，但通过植被根茎比所计算的地下生物量还是存在着不确定性，各研究所采用的根冠比差异很大；其二，本文对研究区生物量反演模型的构建是基于将其视为同一草原类型区域进行的研究。由于每种草原群落类型都有各自更为精确的估算模型，这种模型的单一性也会对生物量的反演造成一定的不确定性；其三，13a的时间分辨率不是很理想，不能完全的的代表研究区自身理想状态下的碳增长潜力值，但是 内蒙古大学硕士毕业论文本文提供了对碳区划一种思路，这种不理想会造成研究区的总的碳增长潜力会比真实值小，可是对于碳区划影响不大，潜力区的划分是相对的，因此碳区划对于草地资源的科学合理使用，碳库的恢复有着科学的指导意义。综上所述，基于对总植被固碳量估算基础上，对碳潜力进行合理的区划，有助于我国对草地管理更加合理的投资。随着时间的推进，固碳能力具有一种累计效应H剐，研究区内的高潜力区固碳潜力可达36．55Tg·C，所以有针对性地采取促进退化草地恢复行之有效的措施(如围栏封育)，有利于增加地上生物量n91和土壤有机碳的积累瞄引，进而对合理规划科学恢复固碳量有积极的参照作用。在研究区区划图制定中遵循区划的层级原则，会对一些小型斑块进行适当的融合，相应的固碳量会有些微量变化，同时碳增汇潜力区划的指标会随时间进行变化，所以区划具有一定的时效性，能够较准确的指导近五年的实际生产，建议有条件最好做动态跟踪研究，以期达到最优效果。4．4小结目前，对于固碳的研究大多都集中在对碳密度或碳总量的估算和空间结构分布，关于碳潜力的研究比较少，通常是在讨论碳潜力与其他因素的响应关系。草原生态系统碳库主要由土壤碳库和生物量碳库组成，土壤中固碳量所占比例很高，所以大多的研究针对土壤碳库。不同研究对于生物量碳库的研究结果不尽相同，在中国草地范围内，估算出的生物量碳库为560～4670TgC(1Tg=10129)之间。影响固碳量变化因素非常多，很多学者都深入做出研究，植物的呼吸作用和光合作用后动态固碳量，土壤的呼吸所释放的碳量和土壤微生物所固持的碳量是怎样的关系，反应机制很复杂。因此，为了更为有效的估算固碳量，我们从各种机制作用后最终表现上着手，避开碳汇碳源反映过程中的繁杂因素，从而确定研究探索植被的碳含量。42 内蒙古大学硕士毕业论文第五章结论(1)利用1981～2012年的NDVI数据，提出了利用每个像元32a间最大NDVI值构建区域植被最佳状态参照图层的构建方法，为在区域尺度上利用遥感信息开展草原退化的分区分级评价提供了适宜的定量分析方法。(2)1981～2000年间，呼伦贝尔草原退化面积不足总面积的9％，而进入21世纪后，退化草原面积猛增到55％，草原退化格局也从原来的西南部点状退化向东蔓延发展成为草原区域的整体退化。植被NDVI所反映的草原整体生长状态，80年代和90年代与理想状态的差距不到11％，而2l世纪初期的总体差距增加到20％以上。(3)在以整体平均NDVI值代表的不同生长状态具体年份的情况下，草原植被生长最好状态的年份，退化面积约为21％，中等状态年份退化面积为37％，这两种状态下的退化草原基本上都属于轻度退化，而在最差生长状态年份，草原退化面积扩展到72％以上，而且中度和重度退化面积占退化草原的36％以上。距现实最近的2012年，呼伦贝尔草原退化面积为89％，虽然退化程度减轻但依然表现为片状的整体退化特点。(4)与2012年现状进行计算比较，估算出当年生物固碳量是101．24Tg·C，研究区可固碳量为141．15Tg·C，该区的碳增长潜力为39．9lTg·C，是理想状态固碳量的28．27％，通过草原生态保护和植被重建，草原植被区具有较大的碳增汇潜力。(5)经过区划后分析，平均碳密度自西南向东北增大，其中林缘区中碳密度弱碳潜力区所占面积比例和可固碳量是最多的，所占比例分别为17．46％、30．38％，草原区高碳密度强碳潜力区碳增长潜力空间是最高的，可达47．81％。注：论文由国家环保公益性行业科研专项(201109025．03B)《北方重要生态功能区生态限值与安全性评价技术研究》出资支持43 内蒙古大学硕士毕业论文参考文献【l】1ScurlockJ，JohnsonK，OlsonR．EStimmingnetprimaryproductivityfromgrasslandbiomassdynamicsmeasurements[J】GlobalChangeBiology,2002，8(8)：736-753．【2】2NiJ．CarbonstorageingrasslandsofChina[J]．JoumalofAridEnvironments，2002，50(2)：205-218【3】潘学清，中国呼伦贝尔草地，编委会．中国呼伦贝尔草地IM]．吉林科学技术出版社，1992．【4】王宇，冯晓杰，张志海，eta1．浅谈呼伦贝尔草原退化及治理措施【J】．内蒙古草业，2004，15(4)：63-64．【5】王德利，吕新龙．不同放牧密度对草原植被特征的影响分析【J】．草业学报，1996，5(3)：28．33【6】周兴民，王启基，张堰青，eta1．不同放牧强度下高寒草甸植被演替规律的数量分析【J】．植物生态学与地植物学学报，【7】李永宏．内蒙古锡林河流域羊草草原和大针茅草原在放牧影响下的分异和趋rffJ[J]．植物生态学与地植物学学报，1988，12(3)：189-196．【8】杜子涛，占玉林，王长耀．基于NDVI序列影像的植被覆盖变化研究【J】．遥感技术与应用，2008，23(1)：47．50【9】刘钦普，林振山．荒漠一草原生态交错区植物对温度变化的动态响应一以美国新墨西哥州Sevilleta生态交错区为例【J】．地理研究，2006，25(1)：10-18【lO】乌云娜，李政海．锡林郭勒草原景观多样性的时间变化【J】．植物生态学报，2000，24(1)：58．63．【ll】师庆东，吕光辉，潘晓玲，eta1．遥感影像中分区分类法及在新疆北部植被分类中的应用【J】．干旱区地理，2003，26(3)264．268．【12】邹亚荣，张增祥，周全斌．遥感与GIS支持下近十年中国草地变化空间格局分析【J】．遥感学报，2003，7(5)：428-433．【13】李素英，李晓兵，王丹丹．基于马尔柯夫模型的内蒙古锡林浩特典型草原退化格局预测【J】．生态学杂志，2007，26(I)78．82．【14】4})11，杨景荣，雍伟义，eta1．锡林河流域草原植被退化空间格局分析【J1．自然资源学报，2002，17(5)：571．578[151信忠保，许炯心，郑伟．气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响【J1．中国科学：D辑，2007，37(11)【16】徐兴奎，陈红．气候变暖背景下青藏高原植被覆盖特征的时空变化及其成因分析【J】．科学通报，2008，53(4)：456-462【17】SchlesingerWH．CarbonBalanceinTerrestrialDetritus[J]．AnnualReviewofEcologyandSystematics，1977，8：51·81．【18】吴庆标，王效科，段晓男，eta1．中国森林生态系统植被固碳现状和潜力川．生态学报，2008，28(2)：517-524．【19】韩冰，王效科，逯非，etai．中国农田土壤生态系统固碳现状和潜力【J】．生态学报，2008，28(2)：612-619【20】段晓男，王效科，逯非，eta1．中国湿地生态系统固碳现状和潜力阴．生态学报，2008，28(2)． 内蒙古大学硕士毕业论文1211张亚茹．鼎湖山季风常绿阔叶林土壤有机碳和全氮的空间分布【J】．ChineseJournalofAppliedEcology,2014，25(1)19．23．【22】迟璐，王百田，曹晓阳，eta1．山西中部油松生态系统碳储量研EIJ]．干旱区资源与环境，2014，2：014．【23】PartonWCoughenourM，ScuflockJ，eta1．Globalgrasslandecosystemmodelling：developmentandtestofecosystemmodelsforgrasslandsystems[J]．SCOPE·SCIENTIFICCOMMITTEEONPROBLEMSOFTHEENVIRONMENTINTERNATIONALCOUNCILOFSCIENTIFICUNIONS，1996，56：229．266．【24】ojimaD，PattonWCoughenourM，eta1．Impactofclimateandatmosphericcarbondioxidechangesongrasslandsoftheworld[J]．SCOPE-SCIENTIFICCOMMITTEEONPROBLEMSOFTHEENVIRONMENTINTERNATIONALCOUNCILOFSCIENTIFICUNIONS，1996，56：271·3I1．【25】BreymeyerAI，HallD，MelilloJ，eta1．Globalchange：effectsonconiferousforestsandgrasslands[M]．JohnWiley&SonsLtd．1996【26】胡中民，樊江文，钟华平，eta1．中国草地地下生物量研究进展【J】．生态学杂志，2005，(09)：1095．110l[27JSalaO，LauenrothWBurkeI．Carbonbudgetsoftemperategrasslandsandtheeffectsofglobalchange[J]．SCOPE-SCIENTIFICCOMMHTEEONPROBLEMSOFTHEENVIRONMENT跗TERNATIONALCOUNCIL0FSCIENTIFICUNIONS．1996,56：10J-】l9【28】赵慧颖．呼伦贝尔草原沙化现状及防治对策【J】．草业学报，2007，16(3)：i14．119．[291张洪亮，倪绍祥．环青海湖地区天然草地TM影像植被指数分析【J】．中国草地，2002，24(2)：6-11．1301文军，王介民．一种由卫星遥感资料获得的修正的土壤调整植被指数【J】．气候与环境研究，1997，2(3)：302．309【3l】夏照华，张克斌，李瑞，eta1．基于NDVI的农牧交错区植被覆盖度变化研究——以宁夏盐池县为例【J】．水土保持研究，2006，13(6)：178．181．【32】CarrollC，MertonL，BurgerP．Impactofvegetativecoverandslopeonrunoff,erosion，andwaterqualityforfieldplotsonarangeofsoilandspoilmaterialsoncentralQueenslandcoalmines[J]．SoilResearch，2000，38(2)：313·328[33】周兆叶，储少林，王志伟，eta1．基于NDVI的植被覆盖度的变化分析——以甘肃省张掖市甘州区为例【J】．草业科学，2009，25(12)：23—29．【34】杨峰，李建龙，钱育蓉，eta1．天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价【J】．自然资源学报，2012，27(8)：1340．1348．[351戴睿，刘志红，娄梦筠，eta1．藏北那曲地区草地退化时空特征分析川．草地学报，2013，2l(1)：37．41【36】刘钟龄，王炜．内蒙古草原退化与恢复演替机理的探讨【J】．干旱区资源与环境，2002，16(1)：84．91．[371李博，林而达．气候变化对内蒙古温带草原地上生物量的潜在影响模拟明．编全球气候变化对中国农业影响的模拟北京：中国农业科技出版社，1997：92．97．45 内蒙古大学硕士毕业论文【38】邢旗，恩和．内蒙古草地资源及其利用现状评价【AI[JI．内蒙古草原荒漠化问题及其防治对策研究．2002【39】刘钦普，林振山．荒漠一草原生态交错区植物对温度变化的动态响应——以美国新墨西哥州Sevilleta生态交错区为例【J】．地理研究，2006，25(1)：10·18．[40】田庆久，闵祥军．植被指数研究进展川．地球科学进展，1998，13(4)：10-16．【4l】李建龙，蒋平，梁天刚．我国草地遥感科学发展的轨迹、内涵及展望【J】．中国草地，1998，(03)：54—57【42】方精云，杨元合，马文红，eta1．中国草地生态系统碳库及其变化【J】．中国科学：生命科学，2010，(07)：566-576[43】朴世龙，方精云，贺金生，eta1．中国草地植被生物量及其空间分布格局【J】．植物生态学报，2004，28(4)：491-498【44】方精云，郭兆迪，朴世龙，eta1．1981～2000年中国陆地植被碳汇的估算【J】．中国科学(D辑：地球科学)，2007，(06)：【45】马文红，韩梅，林鑫，eta1．内蒙古温带草地植被的碳储量【J】．干旱区资源与环境，2006，20(3)：192-195【46】方精云，刘国华，徐嵩龄，eta1．中国陆地生态系统的碳库【J】．温室气体浓度和排放监测及相关过程北京：中国环境科学出版社，1996，128．【47】李刚，辛晓平．呼伦贝尔草原MODISNDVI的时空变化特征!【J】．应用生态学报，2009，20(11)【48】郭然，王效科，逯非，eta1．中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力【J】．生态学报，2008，(02)：862-867．[491闫玉春．唐海萍．常瑞英，eta1．长期开垦与放牧对内蒙古典型草原地下碳截存的影响【J】．环境科学，2008，29(5)【50】Hart13lHaoX，ZhaoM，eta1．EffectofgrazingintensityoncarbonandnitrogeninsoilandvegetationinameadowsteppeinInnerMongolia[J]．Agriculture，Ecosystems&Environment，2008，125(1)：21-32 内蒙古大学硕士毕业论文致谢时光荏苒岁月穿梭，三年的硕士生活马上就要结束了。在这三年充实难忘的生活，很多人走进了我的世界，给予我援手，带给我欢乐，传授我知识，一点一滴的记忆浇灌着我不断茁壮成长。在毕业之际，对关心我、支持我的老师、家人、同学、朋友表示表示衷心的感谢!三年的研究生生活首先要感谢李政海教授，依然清晰记得第一次见我的导师李政海老师，那是我刚收到录取通知书，第一次聊天就让我感到很温暖，对学生关心无微不至。在以后的工作中，无论是野外调查还是室内实验，李政海老师的专业精神和工作态度都为我做出表率：在生活中，关心我的生活状况，心理感受，为我鼓励打气，这些我都铭记于心。李政海老师扎实的专业知识，踏实的做事风格，一丝不荀的工作作风，宽以待人的崇高风范都成为今后我做人和工作的标杆。其次，要感谢张靖师兄、苏倡同学、邹吉祥师兄和秦洁同学，在生活中热忱相助，陪我度过了宝贵的三年，共同分享快乐，在工作中为我排疑解难，促进我学习进步，让我对专业有了更深刻的理解，感谢孙振师弟和周丽娜师妹在生活中带来的欢乐和工作上的支持，感谢王海梅师姐、宋国宝师兄和卓义老师专业技术知识的传授与解答。最后，感谢我的家人、我的朋友，你们无私的爱和友谊是我前行的动力，勇于面对困难。三年的回忆中你们不可缺少，我的人生经历因为有了你们才丰富多彩，所有支持过我的人我都铭记于心，再次表示我的衷心感谢。祝他们幸福安康147 内蒙古大学硕士毕业论文攻读硕士期间发表的学术论文[1]《区域尺度上草原植被覆盖变化与碳增汇潜力的遥感分级评价方法研究》内蒙古大学学报(自然科学版)，第一作者，已经接收。[2】《呼伦贝尔草原退化分级评价及其时空格局分析》中国草地学报，第一作者，已接收。[3】《基于MODIS数据的呼伦贝尔草原碳增汇功能区划研究》干旱区研究，第一作者，再审中。[4】《粗隐子草根系特征对氮素添加梯度的响应》大连民族学院学报，第四作者，己接收。[5】《退化草地大针茅对氮素添加梯度的响应》草业学报，第四作者，已接收。攻读硕士期间参与的课题与项目【1]国家环保公益性行业科研专项(201109025．03B)《北方重要生态功能区生态限值与安全性评价技术研究》【2]内蒙古克什克腾旗生态旗建设规划[3】南部滨海大道东端桥隧建设工程环境影响评价[4】克什克腾旗国家级生态示范区建设规划[5】呼和浩特市新城区生态区建设规划48