川西天然林保护工程区森林景观格局变化及其固碳效益 ——以道孚县木茹林场为例

论文摘要

木茹林场位于我国第二大林区—西南林区道孚县境内,是我国天然林保护工程重点实施区域。本文在运用景观生态学原理和方法的基础上,以3期（1989年、1997年和2007年）TM遥感影像为数据源,利用3S技术,研究了木茹林场天然林保护工程实施前（1989年～1997年,下同）、后（1998年～2007年,下同）景观格局变化,并结合实测的森林生物量数据和遥感地形数据建立了森林生物量回归模型,估算了研究区的森林固碳效益。其目的是为正确评价天然林保护工程在景观格局变化以及在缓解全球气候变化中的作用提供础数据,进而为川西亚高山天然林资源的可持续经营管理提供理论依据。（1）天然林保护工程实施前、后木茹林区森林景观类型面积发生了不同程度的变化。天然林保护工程实施前,研究区针叶林面积由1989年的16882.74 hm2减少到1997年的13819.95 hm2；灌木林和阔叶林面积分别由1989年的5093.28 hm2、1354.77 hm2增加到1997年的7182.81 hm2、2506.50 hm2。天然林保护工程实施后,针叶林和阔叶林面积分别由1997年的13819.95 hm2、2506.50 hm2增加到2007年的15080.13 hm2、2583.90 hm2。同时,研究区景观基质—针叶林面积的比例由1989年的38.32%下降到1997年的31.37%,而在天然林保护工程实施后,提高到了34.23%。可见,天然林保护工程的实施促进了研究区景观格局的演变,遏止了景观基质面积的大幅下降。（2）天然林保护工程促使景观异质性和破碎化程度降低,景观整体连通性逐渐恢复。天然林保护工程实施前,景观边缘密度指数、香农多样性指数分别由1989年的106.68 m·km-2和1.60上升到1997年的109.42 m·km-2和1.68；结合度指数由1989年的98.20下降到1997年的97.07。天然林保护工程实施后景观边缘密度指数、破碎化指数和香农多样性指数分别由1997年的109.42 m·km-2、0.0354和1.68下降到2007年的105.18 m·km-2、0.0323和1.61；结合度指数由1997年的97.07增加到2007年的97.60。可见,天然林保护工程的实施有利于促进生态系统的能量流动和物质循环,减小扰动的传播；有利于整个生物群落的演替和发展,保护生物多样性。（3）实测森林生物量与遥感地形数据相关性分析表明：植被指数和各波段地表反射率与生物量相关性较好（P<0.05）,地形数据相关性不显著。这表明,川西天然林保护工程区更适合用遥感影像各波段地表反射率和植被指数来建立森林生物量遥感模型。（4）采用线性、曲线及多元逐步回归方法拟合了森林生物量遥感模型,依据判定系数（R2）、显著性（P）确定了研究区针叶林、阔叶林和灌木林最优生物量遥感模型,其模型分别为Y=127.340 TM2+93.835 TM3+344.518 TM5-75.505 WVI+0.339 V13-226.322 BVI+9.664（R2=0.888,P<0.05）、Y=-204.723 TM2+105.448 TM3-58.121 WVI-37.948 DVI+57.346 BVI+13.325（R2=0.620, P<0.05）和Y=-49.469 TM2-141.236 TM3+0.056 BVI+16.468（R2=0.620,P<0.05）。（5）天然保护工程的实施提高了森林的固碳能力及效益。研究区在天然林保护工程实施前,森林植被固碳能力从1989年的1465362.31 Mg减少到1997年1420723.63Mg,其固碳效益按造林成本法和瑞典碳税法分别减少了1219.98万元和5557.52万元；天然林保护工程实施之后,森林植被固碳能力从1997年的1420723.63 Mg增加到2007年1630589.88 Mg,其森林固碳效益按造林成本法和瑞典碳税法分别增加了5735.64万元和26128.35万元。可见,天然林保护工程的实施,在增强森林的固碳能力及效益、减缓全球气候变化方面起着重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1.前言
• 2.文献综述
• 2.1 林业生态工程研究慨况
• 2.1.1 林业生态工程研究进展
• 2.1.2 天然林保护工程概述
• 2.2 景观格局研究进展
• 2.3 森林固碳效益研究进展
• 2.3.1 森林固碳的计算方法
• 2.3.2 森林固碳效益
• 2.4 研究的目的和意义
• 3.研究区域概况和研究方法
• 3.1 研究区域概况
• 3.2 研究内容
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 基础数据
• 3.3.2 森林的分类
• 3.3.3 标准地设置及生物量测定
• 3.3.4 遥感数据处理
• 3.3.5 森林景观格局
• 3.3.6 森林固碳效益
• 3.4 技术路线
• 4.结果与分析
• 4.1 景观格局动态
• 4.1.1 景观类型面积
• 4.1.2 景观指数
• 4.2 森林生物量与遥感地形因子的相关性
• 4.3 森林生物量遥感模型的建立
• 4.3.1 针叶林生物量遥感模型建立
• 4.3.2 阔叶林生物量遥感模型建立
• 4.3.3 灌木林生物量遥感模型建立
• 4.4 森林生物量及固碳效益
• 4.4.1 生物量
• 4.4.2 固碳效益
• 5.讨论
• 5.1 天然林保护工程在景观格局变化中的作用
• 5.2 遥感地形因子对森林生物量遥感模型的影响
• 5.2.1 森林生物量与遥感单波段数据
• 5.2.2 森林生物量与植被指数数据
• 5.2.3 森林生物量与地形数据
• 5.3 基于遥感信息的森林生物量模型
• 5.4 基于遥感信息的森林生物量估算
• 5.5 天然林保护工程在森林固碳方面的作用
• 5.6 森林固碳效益的计量方法
• 6.结论
• 7.有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 课题资助