基于3S技术洪雅县退耕还林区竹林植被碳储量动态研究

论文摘要

竹林生态系统是森林生态系统的重要组成部分,其碳储存能力超过树木,对减缓气候变暖的作用超过林木,目前中国竹林碳储量占森林总碳储量的比例已超过11%,成为生态系统的重要碳库单元。由于其具有较高的生产力,在退耕还林工程中得到大力栽植,竹林面积呈现不断增加的趋势,这就意味着竹林是一个不断增大的碳汇,研究竹林碳储量对正确评估竹林在全球碳平衡中的作用意义重大。本研究以洪雅县退耕还林区竹林为研究对象,以1999年为退耕还林分界点,将1999年以后竹林的增加量全部作为由退耕还林所营造的,在3S技术支持下,综合分析遥感影像数据、实测碳储量数据以及其他基础数据,建立遥感碳储量模型。在此基础上对华西雨屏区洪雅县退耕还林前期（1994-1999年）、中期（1999-2004年）、后期（2004-2007年）竹林面积、碳储量、碳密度及其时空动态进行研究。主要研究内容及成果如下：（1）通过碳储量与地形数据、波段光谱数据及其衍生数据之间相关性、共线性分析,选取elevation、aspect、p1、p2、p7、PC3、SAVI建立了遥感碳储量多元线性模型,并利用地统计学分析模块对模型进行优化。竹林碳储量优化模型为：C=82.869+0.011×elevation+0.013×aspect-1.602×P2-0.925×P7+0.837×PC3+2.942×SAVI模型精度为83.01%。（2）竹林面积动态研究。1994-2007年洪雅县竹林面积呈现逐渐增加的趋势,共增加了7571.79hm2,竹林面积的大幅增加主要发生在退耕还林工程实施中期。竹林面积空间动态表现为,随海拔以500m-1000m为分布重心呈正态分布,在<1000m区域呈逐年增加,在>1000m区域各年增减不一,总体减少,其中2004-2007年1000-1500m区域减少了1594.71 hm2；竹林面积随坡度呈正态分布,但比重峰值存在差异,1994、1999年以15°-25°为比重峰值,2004、2007年以25°-35°为比重峰值,竹林面积的增加主要发生在>25°区域,其增加量5205.33 hm2,占总增加量的68.75%；竹林面积随坡向分布差异不大,均表现为无坡向最少,其余坡向分布较均匀。竹林面积随坡向变化,除2004～2007年阳坡竹林面积略有减少外,其余坡向逐年增加。竹林面积动态分析结果表明：退耕还林工程的实施是洪雅县竹林面积大幅增加的主导因素,退耕还林工程的持续推进和竹林生长发育导致后期竹林面积的继续增长。竹林面积的空间格局变化则表明,竹林逐渐向低海拔、平缓坡发展,坡向对竹林分布的影响较小。（3）竹林碳储量动态研究。13年间洪雅县竹林碳储量呈现出持续增长的特征,增长速度表现为中期>后期>前期。竹林碳储量随海拔分布表现为海拔<1000m时,碳储量随海拔增加而逐渐增加,>1000m时,碳储量随海拔的增加而逐渐减少。各年<1000m区域碳储量均表现为增加,>1000m区域总体表现为减少,其中2004-2007年在1000-1500m区域减少最多,为5.22×104t；竹林碳储量随坡度分布表现为1994-1999年坡度<25°时,碳储量随坡度的增加而增加,反之则减小；2004-2007年坡度<35°时,碳储量随坡度的增加而增加,反之减小；竹林碳储量随坡向分布各年规律一致,均为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡>无坡向；碳储量随坡向变化,总体表现为逐年增加趋势（2004～2007年阳坡除外）。竹林碳储量的空间格局变化与竹林面积的空间格局变化一致,呈现向低海拔、平缓坡以及各坡向均匀发展的趋势。（4）竹林碳密度介于33.25-33.76Mg C·hm-2，1994年和1999年竹林碳密度基本相同,1999-2007年其变化呈现出先降后升,总体略微下降的特点。（5）竹林碳汇效益研究。根据竹子采伐习惯,可近似认为竹子处于生长动态平衡中,结合竹林碳储量数据推算出竹林年固碳量和年固碳能力,初步估算退耕还林创造碳汇效益为0.77亿元,未来竹林碳汇将每年创造经济效益0.36亿元,每公顷竹林创造碳汇经济效益2053.79元。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 绪论
• 1.1 3S技术在森林生物量研究中的应用
• 1.2 3S技术在森林碳储量研究中的应用
• 1.3 3S技术在竹林研究中的应用
• 1.4 研究目的与意义
• 2 研究区概况和研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 自然环境概况
• 2.1.3 社会经济概况
• 2.1.4 退耕还林概况
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究数据及材料
• 2.4 研究方法
• 2.5 数据采集与处理
• 2.5.1 样地设置
• 2.5.2 样品处理
• 2.5.3 碳储量的计算
• 2.5.4 遥感数据处理
• 2.6 遥感模型自变量提取
• 2.6.1 波段光谱值提取
• 2.6.2 植被指数提取
• 2.6.3 主成分分量
• 2.6.4 穗帽变换分量
• 2.6.5 地形因子的提取
• 3 研究结果与分析
• 3.1 构建遥感碳储量模型
• 3.1.1 碳储量与遥感因子相关性分析
• 3.1.2 模型的构建
• 3.1.3 回归方程显著性检验
• 3.1.4 模型精度验证
• 3.1.5 模型优化
• 3.2 竹林面积动态
• 3.2.1 竹林面积时间动态
• 3.2.2 竹林面积空间动态
• 3.3 竹林碳储量动态
• 3.3.1 竹林碳储量时间动态
• 3.3.2 竹林碳储量空间动态
• 3.4 竹林碳密度动态
• 3.5 竹林碳汇效益估算
• 4 结论与讨论
• 5 研究特色及进一步研究方向
• 5.1 研究特色
• 5.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表文章目录