一、中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用(论文文献综述)
吴苗苗[1](2021)在《火山喷发后长白山森林景观恢复及其影响因素研究》文中研究说明长白山位于中国东北,在公元946年经历了一次毁灭性的火山喷发,这次喷发被认为是近2000年以来全球发生的最大的火山喷发之一。这次喷发几乎破坏了周围半径约50 km范围内的森林植被。位于50 km外的森林几乎未受到火山干扰的影响,是促进火山干扰区域内部森林恢复的基带种源,而在火山干扰区域内幸存下来的树木则为残遗种源。受这些种源和种子传播的驱动,森林的演替重新开始。经过多年的演替,目前长白山各个海拔带上的森林植被已经基本恢复。特别是在长白山北坡,温带,寒温带和亚高山带森林沿海拔垂直分布,与气候带相对应,森林的景观趋于稳定状态。但是在长白山的西坡和南坡,这种典型的垂直的植被带尚未发育完全,早期演替森林斑块随机分布在各个林带中。台风干扰可能是造成这种现象的重要原因。发生在长白山西坡和南坡的周期性的台风干扰会造成大面积的树木死亡,导致森林景观的破碎化。然而,由于火山喷发区域海拔较高,受人类活动的影响很小;再加上充沛的降水和漫长的冬季使其很少受到林火干扰的影响。因而火山喷发后长白山的森林景观动态受到由种子传播所驱动的森林自然演替,台风干扰和环境的共同作用。因此,火山喷发后的长白山森林演替动态为量化种源,环境和台风干扰的影响提供了理想的平台。此外,台风干扰作为引起长白山北坡和长白山西坡南坡森林景观差异的重要因素,对于长期台风干扰对森林景观动态影响的评估对预测未来的森林景观具有重要意义。本研究利用森林景观模型LANDIS PRO对长白山历史的森林景观和台风干扰的时空序列进行重建(1710-2010),模拟林分尺度和景观尺度下的森林演替动态。本研究通过设计因子实验来分析不同种源(基带种源和残遗种源)在火山喷发后森林景观恢复中的作用,以及立地环境和台风干扰在塑造森林景观过程中的相对重要性。另外,通过对长白山北坡和长白山西坡和南坡的森林景观进行比较从而分析长期台风干扰对长白山各个植被带森林景观动态的影响。研究的主要结论如下:(1)本研究通过建立景观模型框架对过去300年长白山的历史森林景观和干扰进行重建,是少数重建历史森林景观的时空动态的尝试之一。LANDIS PRO模型的模拟结果与当前的森林调查数据和景观格局的比较表明,重建的森林组成、结构和空间格局可以代表当前的森林状况。模拟的火山喷发后的森林恢复轨迹也被证实遵循普遍的林分动态理论。这些都表明LANDIS PRO森林景观模型是对火山喷发后历史森林景观和干扰进行时空重建的有效工具。重建的历史森林景观可以为量化火山喷发后森林景观恢复(1710年-2010年)过程中各驱动因素的影响提供一个合理,可靠的平台。(2)在森林恢复的早期阶段,基带种源对森林的恢复发挥着主导作用,而残遗种源对森林恢复的影响很小,但是残遗种源的影响会随着森林恢复而逐渐增大。此外,残遗种可以促进晚期演替树种的恢复,进而影响树种组成,加快森林的演替。对森林历史景观进行时空重建,可以为模拟种子传播且量化种源在火山干扰后的景观恢复中的作用提供了良好的平台。(3)森林景观的早期恢复主要受到立地环境的强烈影响,森林的恢复趋向于一种确定的过程。随着森林的逐渐恢复,环境条件的影响逐渐减弱。在森林恢复的晚期,多次台风事件的累积效应使得台风干扰逐渐发挥主导的作用。因此短期研究可能会限制对干扰累积效应的理解,长期的森林历史景观重建才可以全面地揭示环境,干扰和演替之间的相互作用。(4)在森林恢复的早期阶段,台风干扰对各个植被带的影响很小,但随着森林的演替其对各植被带的影响逐渐增大。台风干扰的出现会导致阔叶红松林带和岳桦林带中的晚期/顶极演替物种的重要性降低,但是会增加暗针叶林带中的晚期/顶极演替物种的重要性。由于不受台风干扰的影响,长白山北坡其森林景观经过280年的恢复后即可达到一种准平衡地状态,而受台风干扰影响的长白山西坡和南坡的森林景观经过300年的恢复后仍未达到平衡状态。但由于台风对景观格局的影响经过250年的恢复后逐渐趋于稳定,这意味着受台风干扰的森林景观在300年后很可能会达到另外一种平衡状态。因此,大型的且不频繁的干扰对森林生态系统有长期,持久的影响,需要在更长时间尺度上进行监测。
裴理鑫[2](2021)在《黄渤海滨海湿地土壤微生物群落结构对碳循环的影响及其对增温响应》文中研究指明滨海湿地是海陆相互作用最为活跃的地带,其自身有着独特的水文、土壤和植被环境,其单位面积碳累积通量比陆地生态系统高数十倍以上,是重要的蓝碳碳汇资源。然而,滨海湿地在地貌单元上通常处于对气候变化最敏感和人类活动最强烈的地带。面对全球气候变暖,该生态系统碳汇演化方向和程度是碳循环研究的国际科技前沿和重点攻关命题。在滨海湿地环境中,土壤微生物是碳循环的主要驱动者。了解增温背景下滨海湿地微生物群落响应及其对碳循环的影响将有助于揭示未来滨海湿地对于气候变暖的反馈机制和方向。本研究选取江苏盐城互花米草(CROWN I)、江苏盐城芦苇(CROWN II)、黄河三角洲(CROWN III)以及辽河三角洲(CROWN IV)四处不同纬度的滨海湿地为研究对象,采用开顶式生长室(OTC)、高通量测序(16S、ITS和宏基因组)和荧光定量PCR技术手段,探究湿地土壤微生物群落和功能组成,及其对增温的响应,结合碳分解培养试验和考马斯亮蓝蛋白质测试技术,探究土壤微生物对有机碳分解和积累的影响。取得主要认识如下:(1)在黄渤海滨海湿地,土壤微生物群落组成以原核微生物为主,真菌所占比例极低。其中各站位原核微生物组成以变形菌门(Proteobacteria)为主,其次为绿弯菌门(Chloroflexi,亦译为:绿屈挠菌门)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。而土壤真菌主要为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。由于环境条件和空间位置的差异,不同站位间微生物群落结构差异显着。Mantel分析表明土壤微生物群落结构与土壤因子(钾、盐度、含水、有机碳、铁等)高度相关。在时间序列上,除最北纬的CROWN IV站位外,土壤微生物群落组成未展现出规律性的季节演替。(2)增温显着改变了原核微生物和真菌的群落结构,其中高纬度站位较低纬度站位更为显着,真菌较原核微生物更为显着。通过确定群落差异与时间的关系,增温显着加快了土壤微生物的演替速率,导致增温组与对照组土壤微生物群落差异随时间增加而增大,即增温对微生物影响存在明显的累积效应。(3)滨海湿地土壤碳代谢过程存在自身固定且相对稳定的模式,其中以变形菌门和放线菌门为主要贡献者。但不同站位土壤微生物对有机碳各组分的分解策略存在差异,总体上各站位分解速率CROWN III>CROWN IV≈CROWN II≥CROWN I。在增温条件下,湿地土壤碳代谢功能基因显着改变,且随纬度升高差异愈加显着,且碳分解培养试验表明在高纬度站位(CROWN III、CROWN IV)增温组有机质分解率略高于对照组,但并不显着。(4)丛枝菌根真菌(AMF)衍生物球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)在滨海湿地生态系统中广泛分布,其约贡献了土壤总有机碳的11%,是湿地土壤有机碳的重要组成,其含量受到地表植被类型和土壤理化性质的共同控制。在滨海湿地土壤中,其含量与化学蚀变指数以及多种营养元素高度相关,暗示着丛枝菌根真菌对于风化的贡献。增温条件下,GRSP含量及其对土壤有机碳的贡献呈增加趋势,结合AMF对于增温的响应,推断AMF定殖可使增温对有机质分解形成负反馈。该结论很好解释为什么上述(3)中土壤有机质分解速率对增温响应并不显着。(5)通过CROWN平台四个站位间水盐环境和土壤有机碳含量的对比,适当的盐度有利于抑制土壤微生物活动,同时也将抑制甲烷的生成,利于碳汇。而较高且稳定的水位环境在抑制土壤微生物分解活动的同时能够利于植物根系细根生物量的增加,并助于有机质的原位保存。据此,提出在未来滨海湿地管理中“调盐”、“控水”将是十分有效的增汇措施。
米家鑫[3](2021)在《半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响研究》文中指出半干旱区井工矿山的植被在开采沉陷后存在受损的现象已引起广泛关注,然而地表形变对植被是否存在长期影响却依然存在分歧,厘清其机理有助于矿区自然恢复和人工修复的混合决策,降低修复成本,提高生态恢复力。因此,极有必要探明地表形变发生后植被受到的长期影响,从而为矿区植被重建提供理论指导。为此,本文以山西省大同市云冈矿区作为研究区,首先采用资料搜集、野外调查、遥感反演等方法获取了地表形变及植被的基础数据;然后利用归纳推理、回归分析和动力学系统建模方法揭示了地表形变对植被长期影响的作用机理;接着使用数学建模方法构建了地表形变对植被长期影响的评价模型和指标体系;然后通过系统仿真方法开发了地表形变对植被长期影响的模拟模型;最后基于地表形变对植被的长期影响提出了对井工矿山植被重建体系的建议。本文研究目的是揭示半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响,研究目标旨在揭示地表形变对植被影响的作用机理,构建地表形变对植被长期影响的评价模型和模拟模型。本文的主要结论如下:(1)地表形变对植被存在长期影响,形变的剧烈程度决定了对植被的影响程度。解析地表形变的性质发现,地表形变具有动态性和静态性特征,分别对植被产生短期影响和长期影响。当地表形变在静态时具有空间差异性和状态稳定性特征。根据对植被的影响尺度,地表形变分为导致整体植被变化和局部植被变化的地表形变,分别以地表沉陷与地表裂缝为代表。相关分析结果发现,植被结构参数与地形、土壤退化程度与地裂缝形态之间均显着相关,表明地形的变化将对植被产生长期影响,形变的剧烈程度是植被受影响程度的关键,其中沉陷深度、沉陷角度和沉陷方向是地表沉陷影响植被的关键因素,决定了植被的立地条件;开裂距离和沉陷角度则是地表裂缝影响植被的关键因素,决定了土壤的退化程度。(2)地表形变对植被的长期影响来源于形变发生时导致的植被和土壤退化,从而限制了形变发生后的植被生长和群落演替。基于建立的植被-土壤-气候状态的动力学模型(VSW Model),分析地表形变对植被的影响过程发现,地表形变发生时植被及其土壤的基质条件发生退化,这种立地条件的变化将长期且持续的限制植被在自然驱动下的生长与演替。长期影响的强度由地表形变的剧烈程度决定,同时也与影响时间、气候条件、形变前植被和土壤的基质条件以及植被和土壤的自然变化系数有关。地表形变对植被长期影响的过程具有空间差异性、时间持续性、作用间接性和基质决定性特征;影响结果分为植被的状态变化和类型变化,分别反映了植被生长状态和植物群落演替受到的长期影响。(3)地表形变的长期影响引起了植被生长状态的下降,其中草本植被受地表形变的影响最大,乔木植被次之,灌木植被最小。基于构建的植被生长对照模型和植被生长过程指标,通过对照法评价了云冈矿区地表形变区内乔木、灌木和草本植被受到的长期影响。评价结果表明云冈矿区的地表形变在1987-2017年间引起乔木、灌木和草本植被的生长状态较自然对照区的植被分别出现了6.79%、4.03%、15.10%的下降。其中乔木和草本植被的各项评价指标均出现不同程度下降,而灌木植被的生长趋势与归一化谱熵指标反而出现了17.26%与2.77%的提高,但年度NDVI最小值出现了19.39%的下降,表明不同类型的植被在生长状态上对地表形变长期影响的响应存在差异。(4)地表形变的长期影响将导致乔木植被退化为灌木和草本植被,并促进灌木植被的生长和聚集,最终引起植被格局的破碎化。使用基于元胞自动机开发的植物群落演替模拟系统模拟了研究区在原始情景和地表形变情境下植物群落的30年自然演替过程,并以沟壑地形和平坦地形条件、高初始植被及低初始植被覆盖条件组合成四种初始条件进行分析。对比发现,地表形变对植物群落演替的长期影响主要表现为限制乔木植被的生长和群落发展,并使形变区率先形成灌木植被的聚居区,原本紧密的植被格局趋于破碎化。对比不同初始条件的模拟结果发现,地表形变对地形平坦区的植被影响大于沟壑区,对低初始植被覆盖区的植被影响大于高初始植被覆盖区;对乔木植被格局的影响最为明显,原始情景和形变情景间的差异度在无初始植被时始终大于0.5。随着植被覆盖度的提高,地表形变的长期影响将逐渐减弱,原始情景和形变情景间植被格局的差异逐渐减小。(5)设计长期目标、治理长期影响、实施长期监管是针对地表形变对植被长期影响的井工矿山植被重建体系的核心思想。根据地表形变对植被长期影响的作用机理和表现方式,对植被重建体系的设计者提出了“因地制宜,长期规划,重点治理,整体修复”的设计准则建议;对植被重建体系的实施者提出“监测、评价、模拟、规划、治理以及反馈”的实施框架建议;对植被重建体系的监管者提出了建立整体评估、长期监测和实时治理机制的推进政策建议。为实现矿山生态系统的整体保护、系统修复、综合治理,有必要在井工矿山生态保护与恢复研究中考虑地表形变的长期影响。认识地表形变对植被的长期影响,有助于了解井工矿山生态系统中各类要素和过程间的复杂作用关系,为制定新的矿山生态修复和植被重建体系提供了理论指导和实践参考。该论文有图120幅,表34个,参考文献271篇。
严令斌[4](2020)在《土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制》文中认为中国西南喀斯特地貌集中分布,石漠化现象严重制约区域发展水平,威胁长江、珠江流域生态安全。喀斯特区生境异质性高,生态因子组合小生境类型多样,生境限制是石漠化治理的基础,同时决定着石漠化治理难度大。喀斯特小生境的水、热生态因子特征不同,但已有的研究不连续不深入;土壤微生物是生态系统中物质循环的重要角色,且与植物的健康有密切关系,但其受喀斯特生境作用机制不清;喀斯特小生境作用于植物形态建成研究也不深入。为了系统地认识喀斯特小生境差异及其对微生物、植物的影响作用,支撑石漠化生态治理工程应用。本研究在喀斯特高原区对小生境(石槽、石洞、石面、石缝、石沟和土面)以及模拟喀斯特小生境系统(1050cm土壤厚度模拟生境以及土面生境)共计2 a连续观测40个层位土壤水分与温度每10 min记录一组数据,研究小生境水热的空间垂直分异以及时间分异特征;基于DNA高通量测序对小生境不同层位取样共计342个样品进行土壤微生物(以真菌和细菌为代表)群落生态学研究,分析土壤微生物在小生境中的垂直分异以及植被演替过程中的演变规律,研究土壤微生物对喀斯特小生境生态因子的响应;基于LC-MS对模拟小生境生态因子组合处理184个样品的植物根系代谢与功能性状进行测定,研究小生境对植物功能性状及根系代谢的影响,小生境影响的根系代谢物与功能性状的关联表现,小生境影响的根系代谢物与土壤微生物相互作用等内容,得到的以下主要结果:(1)基岩裸露导致喀斯特小生境土壤温度特征在春夏秋冬四季显着不同,夏季基岩裸露的生境土壤温度显着高于土面生境12℃,而冬季则显着低于之,生境土壤厚度的加深会缓解基岩裸露带来的温度差异但在同层位上仍然具有比较大的差异。此外,基岩裸露的小生境底层受外界热量干扰更快更大。除季节因素外,生境土壤厚度很大程度上决定着生境土壤温度特征,土壤类型的差异也有一定影响,基岩裸露的生境土壤厚度越浅薄其受到外界影响越快。在野外观测研究中,小生境类型是喀斯特小生境土壤水分差异的主要原因,其次是土壤层位,基岩裸露的小生境土壤水分显着低于土面生境5%(体积分数),土壤层位、厚度与类型的交互决定着土壤水分的变异特征,基岩裸露小生境的表层和底层受降水影响大表现出变异较大,而土面生境仅表层受影响大。控制实验表明小生境土壤厚度是土壤水分特征的最重要因素,但影响土壤水分的条件复杂仍需要进一步验证,40 cm土壤厚度可能是基岩裸露的小生境土壤水分变异的临界点。(2)影响微生物群落组成的主要因素是植被演替阶段、坡位等综合因素,小生境类型在草丛阶段中对土壤微生物群落的构建影响显着,但在灌木与乔木阶段的小生境中则无显着影响,表明随着植被演替小生境被植物冠层遮蔽后,小生境类型的差异消减,且结果支持群落的生物因素对土壤微生物有决定向的影响,研究中认识到了植被演替过程中土壤微生物伴随演替现象。在控制实验条件下研究得到土壤微生物群落组成受土壤厚度、降水方式与频率以及土壤层位的影响,基岩裸露改变了土壤微生物群落,小生境气象条件可在很大程度上解释土壤微生物群落的变异,作用于土壤微生物优势种、功能群的环境因子作用不同,但可以肯定的是在小生境尺度上受生物环境因子作用不明显。(3)小生境的土壤类型、土壤厚度、水分供给方式及降水频率等因素以及交互作用均对植物具有显着影响,多因子交互作用中有消减单因子作用大小的现象;小生境土壤化学元素组成对植物代谢影响作用较大,以碳氮比作用最为显着;分析得到与葛根药用活性成分代谢物显着关联的土壤细菌类群,葛根代谢物与表型性状的关联关系,并建立小生境生态因子调控葛根代谢物组分的路径模型。得到一些结论:基岩裸露改变了喀斯特小生境的土壤水分、热量/温度特征;喀斯特小生境水热特征在植被演替阶段早期、植被覆盖度低、群落层次简单时差异较大,显着地影响生境中土壤微生物群落组成,但这种小生境的差异随着植被演替、植被覆盖度高、群落层次复杂时变小——即非生物环境因素均匀性增加,接近于顶极群落植被时土壤微生物组成的差异主要受到生物因素及其衍生因素的影响;小生境类型对微生物群落组成的改变主要由小生境土壤类型、土壤厚度、水分特征等因素及其衍生的因素作用,这些因素也同样影响着植物功能性状表现以及土壤微生物与植物功能性状间的关系。
刘帆[5](2020)在《帽儿山温带落叶林CO2通量与冠层特性的时间动态》文中进行了进一步梳理亚洲温带森林是世界三大温带森林之一,但其CO2通量年际波动及驱动机制很少被报道,这限制了我们对温带森林碳汇强度及其年际波动调控机制的理解。本文以中国东北温带落叶阔叶林的帽儿山站通量塔11年(2008~2018)CO2通量观测为基础,辅以地面测量和遥感测定林冠(如叶面积指数LAI和冠层物候等)、林木生长和环境因子,探讨CO2通量时间动态对生物和环境变化的响应及其驱动因子。主要研究结果如下:(1)利用凋落物收集法和遥感植被指数监测2008~2018年该林分LAI和冠层物候的年际变化。权衡工作量和LAI精度,监测LAI年际波动需要考虑比叶面积(SLA)的时间变异,并且校正凋落叶相对于绿叶面积的收缩。MODIS LAI产品低估~9%,但能够有效监测LAI年际变化。宽带归一化植被指数(NDVIB)和MODIS增强型植被指数(EVIM)估计的生长季结束日(EOS)与凋落叶法基本吻合,R2分别为0.66和0.44。辐射表和MODIS能够有效监测该林分秋季物候,凋落叶收集法可以补足基于近地遥感和卫星遥感的秋季物候监测。(2)利用涡动协方差法测定2008~2018年该生态系统CO2通量年际波动及其环境驱动因子。1 1年该生态系统平均CO2净交换量(NEE)、总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Re)分别为-157±64、1356±148 和 1200±138 g Cm-2 yr-1。年 GPP 和 Re对春季和秋季土壤含水率的响应大致相互抵消,导致环境因子对NEE年际波动的影响微弱。春季降水和秋季光合有效辐射是影响春、秋NEE的主要环境因子。温度波动对NEE年际变化没有显着影响,而降水和辐射变化通过改变秋季净碳吸收期结束时间影响NEE。(3)利用凋落物法测定该林分的LAI、冠层物候和生理参数,揭示该生态系统CO2通量年际波动的生物驱动机制。发现NEE年际波动由CO2净吸收期长度和夏季净吸收峰值联合控制,而GPP和Re由夏季峰值(GPPmax和Remax)主导。年GPP的增长趋势由叶片水平的光合能力而不是最大LAI决定。物候是决定春季和秋季CO2通量的主要生物因子。综合考虑生态系统和叶片水平生理、冠层结构和物候以及环境因子对CO2通量的影响,将有助于更好地理解和预测森林碳收支的时间动态。(4)对比2008~2018年该林分的4种常用植被指数物候和凋落叶物候与光合物候的关系,探索植被指数夏季峰值与GPP峰值的关系,评估GPP与生长季累积植被指数的关系。25%~35%阈值定义的宽带增强植被指数(EVIB)春季生长季开始与光合物候吻合较好(R2:0.56~0.60,平均偏差<4 d)。45%或50%阈值定义的NDVIB和MODIS归一化植被指数(NDVIM)秋季EOS是表征秋季光合物候的最优指标(R2:0.58~0.67,平均偏差<3 d)。4种植被指数峰值都不能反映GPPmax的年际波动。年GPP年际波动的最优指示者为生长季累积NDVIB和EVIM(R2:0.44~0.63),但与生长季的定义无关。植被指数物候定义阈值对体现光合物候非常重要,但对解释GPP年际波动并不重要。(5)连续11年(2008~2018)对该通量塔周围的9个固定样地进行每木检尺测量,探索林木生长与生态系统CO2通量以及环境因子的关系,对比林木生长与不同植被指数的关系。木质组织净初级生产力(NPP)与当年和下一年GPP显着正相关(R2=0.48和0.63),表明冠层光合作用与植被生长紧密相关。春季土壤含水率是影响林木生长的重要环境因子。在各植被指数中,8月份的NDVIM与木质组织NPP的相关性最紧密(R=0.682),适合表征植被生长状况。综上所述,本研究提出了基于凋落物法测量落叶林LAI的标准化方案,发现LAI对帽儿山落叶阔叶林CO2通量年际波动影响不大,而冠层物候是春季和秋季生态系统CO2通量的主要影响因子,强调植被生理对生态系统CO2通量年际波动的重要性;累积植被指数可以大体反映林分GPP的年际波动,而植被生长与林分GPP有滞后关系。这些研究结论加深了我们对温带落叶林冠层与CO2通量时间动态及其相关性的理解。
浮媛媛[6](2020)在《中国东北林区主要树种地上生物量与密度的遥感估算与模拟研究》文中指出森林生态系统是陆地生态系统的主要组成部分,在全球碳循环中发挥着非常重要的作用。温带和北方森林是大气二氧化碳的主要汇源,与低纬度相比,中高纬度地区的气候变暖幅度更大,因此温带和北方森林受到越来越多的关注,获取其空间上明确的地上生物量信息对于估算区域尺度的碳储量至关重要。中国东北林区处于中纬度全球环境变化敏感带,森林资源丰富,是中国最主要的碳库,包含的寒温带针叶林和温带针阔叶混交林是中国特有的森林类型。然而之前对中国东北林区地上生物量的研究主要是对所有树种总地上生物量的估计,几乎没有对整个东北林区树种水平地上生物量以及密度进行估算的研究,而树种水平的地上生物量和密度可以为了解森林动态提供重要的额外信息。此外,由于中国东北林区主要树种对气候变化的敏感度不同,随着全球气候变化,该区域未来的树种组成与结构可能会发生显着变化。因此,定量获取中国东北林区主要树种空间上连续分布的地上生物量与密度并预测其在不同气候变化情景下未来树种组成的动态变化,有助于掌握东北林区主要树种对气候变化的潜在响应及反馈机制,为林业部门应对气候变化的森林管理政策的制定提供科学依据。本研究以中国东北林区为研究对象,以森林调查数据为基础,结合遥感数据和环境变量数据,共建立了630个kNN(k-Nearest Neighbor)生物量估算模型,通过模型评估,选出适合东北林区的最优kNN模型首次对其17个主要树种的地上生物量进行估算,并对其各树种的空间分布特征与环境因子的关系进行讨论;之后基于上述17个树种地上生物量的估算结果对各树种在各径阶和各林龄的分布密度进行估算,并对各树种的胸径和林龄分布特征进行分析;最后基于上述估算的东北林区17个树种在各径阶的分布密度,利用森林生态系统过程模型LINKAGES v3.0,模拟并预测在现行气候条件和RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种气候变暖情景下未来100年(20012100年)中国东北林区的树种组成动态,并对其主要树种在不同时期的潜在空间分布特征进行分析。研究的主要结论如下:(1)基于6个不同的距离度量指标、15个k值以及7组多时相MODIS数据和环境变量的组合设计的630个kNN生物量估算模型中,基于RF(Random Forest)距离度量指标的kNN模型表现出最佳的估算性能。应用生长季所有6个月份的MODIS预测变量与只使用生长季9月份的MODIS预测变量,并没有显着提高kNN生物量估算模型的精度。虽然随着k值的增加,kNN生物量估算模型的精度会有所提高,但是当k>7时,使用9月份MODIS预测变量的基于RF距离度量指标的kNN模型估算精度提高的幅度基本可以忽略不计。因此,基于RF距离度量指标、k=7和9月份MODIS光谱反射变量与环境变量组合的kNN模型被认为是估算东北林区树种水平地上生物量的最优kNN模型。(2)东北林区主要树种的地上生物量及其空间分布受环境变量影响显着。落叶松和白桦的地上生物量与温度呈显着负相关,在东北林区分布最为广泛,是目前东北林区的两大优势树种;云杉和臭冷杉地上生物量与海拔呈正相关,主要分布在高海拔地区;红松、枫桦、色木槭、紫椴、水曲柳、春榆、黄菠萝和胡桃楸的地上生物量与降水、温度和太阳辐射呈正相关,主要分布在相对湿度和温度较高的小兴安岭和长白山地区,在严寒的大兴安岭地区很少分布;樟子松对干旱和低温具有较高的耐受性,主要分布在大兴安岭北段的阳坡上;而钻天柳主要沿河流两岸分布。由于钻天柳和黄菠萝在研究区的分布有限,其地上生物量很低。总体而言,大兴安岭的地上生物量低于小兴安岭和长白山地,并且本研究中树种水平地上生物量估算结果的准确性从小班尺度到生态型尺度有明显的提高。(3)通过将两参数的Weibull概率密度函数与kNN模型相结合,可对整个东北林区主要树种在各径阶以及各林龄的分布密度进行合理估算。本研究估算的东北林区17个树种的总林分密度在7003000株/ha之间,并且整个研究区总林分密度的平均值为1464株/ha。整体来看,大兴安岭的总林分密度依次高于小兴安岭和长白山地。其中,山杨、樟子松、云杉、水曲柳、黄菠萝和钻天柳的胸径分布规律整体上都呈倒“J”型曲线,在小径阶林木株数居多;而其他树种的胸径分布规律整体上都呈左偏单峰山状分布,其林木株数分布都偏向于中小径阶。此外,东北林区主要树种林龄大都呈左偏单峰山状分布,虽然大多数树种幼龄林、中龄林占的比例较大,但是其中一些树种(如蒙古栎、色木槭、水曲柳)近熟林或者成熟林占的比例也较大。整体来说,东北林区的树种组成及其胸径和年龄结构是比较复杂的。(4)未来100年不同气候变化情景下东北林区树种组成差异不大,但是各树种对气候变化的潜在响应存在显着差异。未来100年,在现行气候条件和RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种气候变暖情景下,东北林区树种组成中阔叶树种都以蒙古栎、山杨、白桦和色木槭为主,同时伴有相对少量比例的紫椴、黑桦、春榆、水曲柳和枫桦,胡桃楸、黄菠萝和钻天柳所占的比例几乎可以忽略;针叶树种都以红松和兴安落叶松为主,同时伴有少量樟子松和极少量的云杉、臭冷杉。对单个树种来说,现行气候条件已经接近兴安落叶松、云杉、臭冷杉以及枫桦生存适宜条件的边缘,温度进一步快速上升将导致这些树种无法在短期内适应环境的变化而面临退化;21世纪末期,蒙古栎和红松将分别成为东北林区最具优势的阔叶和针叶树种;在三种气候变暖情景增温幅度适中的情况下,东北林区大多数温带阔叶树种以及红松在空间分布上都有北移的趋势,并且增暖幅度越大,移动趋势越明显。
刘凯[7](2020)在《气候变化与人为干扰对小兴安岭阔叶红松林树种组成和结构的影响》文中认为小兴安岭阔叶红松林位于我国东北温带森林区,半个世纪以来为国家建设提供了大量的木材。长期过量的采伐严重降低了阔叶红松林的质量,大部分阔叶红松林退化为过伐林、次生杨桦林。由于人类对红松松籽的采食,加之红松的天然更新较差,导致其优势度急剧下降。恢复红松的优势地位是当前东北地区温带森林管理的重要目标。为了恢复阔叶红松林、增加森林蓄积量,国家林业局先后于1998年实施了天然林资源保护工程、于2015年实施全面停止天然林商业采伐政策。目前小兴安岭森林较为年轻,以中龄林为主,有着较高的固碳潜力。在没有干扰发生的情况下,大量次生杨桦林会在未来50-100年内陆续达到寿命死亡,从而造成森林地上生物量的损失。损失的生物量是否会超过森林生长累积的生物量而降低小兴安岭林区森林地上生物量的累积速率?干扰发生有利于维持森林景观的多样性,而停止商业采伐减少了对森林景观的干扰,是否会降低景观水平森林组成和结构的多样性?此外,停止商业采伐是否利于恢复地带性树种红松的优势地位?尽管多个大气环流模型预测阔叶红松林区未来温度和降水均呈增加趋势,将有助于红松生长,但是这些预测结果在不同季节存在差异,并且温度和降水均升高的情况下是否会发生干旱胁迫尚不清楚。未来气候条件的不确定性增加了恢复地带性树种红松优势地位的不确定性。普遍接受的应对气候变化管理策略包括抗性管理和适应管理,其中抗性管理策略注重减少林分密度,适应管理策略注重增加森林组成和结构的多样性。气候变化背景下,红松对不同应对气候变化管理策略的响应如何尚不清楚。此外,调整采伐限额、分类经营、停止商业采伐等一系列措施减少了木材经济收入。鉴于松籽的经济价值,松果采摘更加成为阔叶红松林区重要的收入来源。已有研究表明松果采摘是当前影响红松更新和优势度的重要因素。气候变化将会促进红松的生长和建群,而松果采摘将会直接减少红松的种源丰度,进而会对红松的优势度和更新产生不利影响。未来气候变化背景下松果采摘如何影响红松的优势度和更新尚不清楚。气候变化能否抵消松果采摘对红松优势度和更新的不利影响?演替、松果采摘和气候变化哪个是影响红松优势度和更新变化的主导因素?松果采摘是否减缓了红松分布前缘向高纬度地区迁移?本文基于四个空间分辨率较高的大气环流模型(GFDL-CM3,HadGEM2-ES,MIROC5和MRI-CGCM3)在RCP8.5情景下预测的未来气候逐日数据和当前气候逐日数据参数化了生态系统过程模型LINKAGES(3.0),以模拟树种和森林生产力对气候变化的响应;基于林相图等森林调查数据和树种生物学特性等数据参数化了森林景观模型LANDIS PRO(7.0),以模拟演替和干扰(采伐和松果采摘)等对森林组成和结构的影响。本文通过耦合LINKAGES模型和LANDIS PRO模型回答了以上科学问题。本文以天然林保护工程实施的分类经营管理方案作为基准,评价了全面停止商业采伐政策对小兴安岭阔叶红松林的影响。然而长期停止商业采伐可能会降低景观水平森林组成和结构多样性。鉴于停止商业采伐的潜在风险,本文考虑通过增加抚育缓解该潜在风险。因此本文设计了分类经营管理、停止商业采伐和增加抚育三个管理情景,应用上述模型耦合框架在当前气候背景下评价了全面停止天然林商业采伐政策对小兴安岭阔叶红松林树种组成和结构的影响,同时利用森林调查数据对模拟结果进行了验证。降低林分密度或者增加森林组成和结构多样性经常被考虑来应对未来气候变化。一般看来,降低林分密度能够减少树种对光、水分等资源的竞争,因此能够用来维持当前树种组成;通常认为高的组成和结构多样性能够确保森林有更广泛的潜力以应对未来气候变化的不确定性。本文设计了基准管理情景(无管理)、抗性管理情景(减少林分密度)、适应管理情景(增加森林组成和结构多样性)三种管理情景,通过模型耦合在四个大气环流模型预测的RCP8.5情景下评估了应对气候变化的森林管理策略对小兴安岭阔叶红松林中红松优势度和更新的影响。本文设计了气候变化(当前气候、RCP8.5情景两个水平)和松果采摘(有、无两个水平)两因素的全因子实验,通过模型耦合在四个大气环流模型预测的RCP8.5情景下评估了松果采摘对小兴安岭阔叶红松林中红松优势度和更新的影响。主要得出以下结论:(1)LANDIS PRO模型模拟2010年的总截面积与同期森林调查数据有着较高的相关性(r=0.71)并且存在显着的线性关系(p<0.05),方差分析也表明两者之间没有显着差异(F=1.90,p=0.17>0.05),因此模型模拟的总截面积具有较高的可信度。对树种截面积的方差分析结果也表明各个树种模拟值与观测值之间没有显着差异(p>0.05),因此模型对树种组成的预测也较为可信。(2)停止商业采伐利于提高老龄林丰度、增加区域碳储量。但是长期停止商业采伐会导致森林地上生物量累积速率降低,不利于恢复小兴安岭林区红松等珍贵受保护树种的优势度,此外也不利于森林提供多样化的生境,进而可能不利于维持区域生物多样性。增加抚育一定程度上缓解了停止商业采伐的不利影响。但增加抚育优先采伐小树,未能缓解小兴安岭森林中老龄林自然死亡而导致生物量累积速率降低的不利影响。(3)气候变化背景下红松对不同管理策略响应的不确定性随着时间是逐渐增加的,并且更新决定了红松对不同管理策略响应的不确定性存在滞后现象。抗性和适应管理策略对红松优势度和更新的有利影响存在区域差异,珍贵受保护阔叶树种与红松之间的竞争抵消了抗性和适应管理策略的积极作用。适应和抗性管理策略均明显促进了红松分布前缘向高纬度地区迁移,而对其分布后缘影响较小。由于适应管理策略最能够促进红松的优势度和更新,因此未来气候变化情景下推荐使用适应管理策略来恢复红松的优势地位。(4)松果采摘降低了红松的优势度、减少了其更新。气候变化能够缓解但未能抵消松果采摘对红松更新的不利影响,能够在短期、中期内抵消松果采摘对红松优势度的不利影响,但是在长期未能抵消。演替是影响红松优势度变化的主导因素,在模拟短期内演替对红松更新的重要性显着高于松果采摘,而在模拟中期、长期内松果采摘对红松更新起着主导作用。气候变化始终没有对红松优势度和更新起到主导作用。松果采摘和气候变化对红松优势度的影响均存在滞后性。尽管气候变化促进了红松向高纬度地区迁移,但是松果采摘减缓了迁移的趋势,这将不利红松改变其分布范围以适应未来气候变化。(5)鉴于停止商业采伐潜在的不利影响,因此不能够长期停伐,停止商业采伐40年后可以考虑采伐一些老龄林以避免因先锋树种自然死亡而导致森林地上生物量的损失。不能为了最大化森林地上碳储量而保存过多的老龄林,既要保证森林能够维持高水平的固碳量,也要注重增加森林的固碳潜力。此外,采伐老龄林可以释放大量生长空间,有利于维持高水平的森林组成和结构多样性,进而可以提高小兴安岭阔叶红松林适应未来气候变化的能力。松果采摘严重阻碍了红松更新、降低了其优势度,未来在天然红松林中必须严格限制松果采摘等人为干扰,以确保红松在气候变化背景下依然能够恢复和维持其优势度和更新。
吴宇[8](2020)在《中亚热带森林碳库和植物群落对气候变化的响应 ——以桑植县为例》文中认为未来气候变化会影响森林群落组成、物种分布以及生物多样性,给森林生产力和固碳潜力带来许多不确定性,并为可持续性森林管理带来挑战。中国亚热带森林目前正处于快速恢复期和生长期,有望在缓解区域和全球气候变化方面发挥重要作用。对亚热带森林如何响应未来气候变化做出系统性评估,将有助于制定应对气候变化的森林管理措施,对森林可持续健康发展具有重要意义。本研究利用森林景观动态模型LANDIS-Ⅱ,模拟了湖南省桑植县亚热带山地森林在两种气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)和当前气候情景下,300年演替过程中的物种动态和碳动态,根据模拟结果及分析提出了应对未来气候变化的五种森林管理措施,并对管理措施如何缓解未来气候变化对森林的影响进行了系统性评估。本研究主要结果如下:(1)未来气候变化会显着影响桑植县森林群落组成,主要表现为对群落物种生物量的影响。其中,气候变化对群落中优势度高的物种生物量影响较小,对优势度低的物种生物量影响较大。不同海拔森林群落组成对气候变化的响应差异较大。其中,低海拔森林群落对剧烈气候变化的响应最为敏感,群落组成表现出单一化趋势。气候变化会影响大多数植物物种的分布丰度,并迫使物种的分布范围收缩,使物种的分布重心向中、高海拔区域偏移,偏移的同时伴随着生物量的降低。主要原因是气候变化导致环境条件发生改变,致使不同海拔生境适宜性发生变化,改变了种间竞争关系。其中,气候变化降低了物种在低海拔区域的定居概率,提高了物种在高海拔区域的定居概率。但是,光皮桦、黄丹木姜子和野漆等喜暖树种表现出对气候变化良好的适应性,在对气候变化敏感的低海拔区域扩张了其分布范围。(2)桑植县森林净初级生产力(NPP)在模拟演替的前70年快速增加到6 Mg C ha-1 yr1,植物碳库以1.91 Mg C ha-1 yr-1的速率增长,表现出强大的植物固碳能力。净生态系统碳交换(NEE)则最高增长到3 Mg C ha-1 yr-1,体现出亚热带森林强大的碳汇功能。演替前期,NPP和NEE的快速增长主要是受演替和植物自然生长的影响,气候变化的影响在演替的中、后期开始显现。气候变化对森林植物碳库、土壤碳库、碎屑碳库以及生态系统总碳储量均有显着影响。其中,适中的气候变化会增加土壤碳库和碎屑碳库,但会降低植物碳库,最终导致森林生态系统总碳储量的增加;剧烈的气候变化则会降低植物碳库、碎屑碳库和土壤碳库,最终会严重降低森林生态系统总碳储量。气候变化对植物碳库的影响具有海拔梯度效应:低海拔森林植物碳库显着减少,随着海拔的升高,气候变化对植物碳库的负影响逐渐转变为正影响,在高海拔区域促进植物固碳。相较于低海拔区域,高海拔森林的碎屑碳库和土壤碳库对剧烈的气候变化更加敏感。(3)单纯减少砍伐面积和砍伐强度的管理措施不能有效缓解气候变化对森林的影响,除了能因减少砍伐而保留较多的地上生物量(AGB)以外,对森林地上净初级生产力(ANPP)、土壤碳库、碎屑碳库和森林生态系统总碳储量的提升效果微弱,对物种丰富度和森林复杂度的提升较小,反而会使森林老龄化加剧而影响森林更新。单纯增加砍伐面积和砍伐强度的管理措施不但不能缓解气候变化对森林的影响,反而会降低森林生态系统总碳储量,对植物碳库、土壤碳库和碎屑碳库都有不利影响,即使提高了森林的更新能力,但是对森林ANPP的提升并不明显。在低海拔区域种植喜暖树种的措施能较好地缓解剧烈气候变化对森林ANPP、土壤碳库及森林生态系统总碳储量的影响,也能一定程度提升物种丰富度和森林复杂度。其中,在中、高海拔保护林地的疏林措施对物种组成和年龄结构的影响较小,但以微弱降低AGB为代价增加了林木采伐量;在中、高海拔保护林地增加疏林措施的同时,增加低海拔人工林地的砍伐面积,能够在有效缓解气候变化对森林影响的前提下,增加林木采伐量。本研究发现气候变化对森林生态系统的影响随海拔梯度的不同而具有明显的差异。受气候变化的影响,大多数物种在低海拔区域的定居受到限制,是低海拔森林生物量减少的主要原因。而光皮桦等喜暖树种可以较好适应气候变化情景下的低海拔环境。基于这些发现,便可以依据不同的管理目的制定相应的管理措施。对不同管理措施的系统性评估表明,考虑了海拔格局和物种动态的气候适应性管理措施能较为有效的缓解气候变化对森林碳库和群落动态的影响。
戴允泽[9](2020)在《亚热带不同林龄常绿阔叶林土壤碳稳定机制及其对氮沉降的响应》文中研究说明全球变暖和CO2浓度升高引起的全球及区域性气候变化对陆地生态系统提出了严峻的挑战。陆地土壤是地球表面最大的碳库,土壤碳库在全球碳循环与碳平衡中具十分重要作用,土壤碳库的微小变化都可能导致大气CO2浓度巨大波动。已有不同研究往往忽视了氮沉降下,林龄带来的土壤理化及养分及其立地差异对土壤碳库对氮富集响应的影响。不同林龄植被土壤固碳对氮沉降的响应仍不清晰。本研究探讨了常绿阔叶林土壤有机碳稳定性在不同林龄间变化和其对氮沉降的响应,进一步细化了解氮沉降带来的影响。主要研究结论如下:1、随林龄增加,土壤容重、砂粒、粉粒含量、含水率表现为显着增加,p H显着降低(P<0.05),而土壤养分(NH4+-N、NO3--N、TP)表现为“凹”型分布。N处理导致土壤酸化。土壤中有效氮主要是NO3--N。N处理使中龄林和成熟林NH4+-N升高,而老龄林降低;N+P处理不同林龄NH4+-N均降低。养分添加中龄林NO3--N显着提高(P<0.05)。N处理中龄林TP提高,而成熟林和老龄林TP降低;而N+P处理不同林分TP增加,其中老龄林差异显着(P<0.05)。2、土壤有机碳(SOC)受林龄影响显着变化(P<0.05),其含量在35.64~58.12 g·kg-1之间,随林龄升高,呈“凹”型分布,中龄林显着高于成熟林和老龄林(P<0.05);土壤碳密度表现为老龄林(2.74 kg·m-2)高于成熟林(1.61 kg·m-2)和中龄林(2.42 kg·m-2)。N处理增加了不同林龄SOC,增幅为10.30%–40.69%,均未达显着水平(P>0.05);N+P处理仅老龄林SOC有所提高。土壤碳氮比(C/N)随林龄升高显着下降,而N和N+P处理中龄林土壤C/N降低,成熟林和老龄林土壤C/N增加。3、不同林龄林分DOC含量随林龄升高呈“凸”型分布,在170.15~333.22 mg·kg-1。不同处理,成熟林和老龄林DOC含量均显着高于中龄林(P<0.05)。DON含量随林龄升高而显着升高(P<0.05)。N处理增加不同林龄DOC和DON,老龄林达显着水平(P<0.05)。DOC/SOC在成熟林(0.97%)和老龄林(0.73%)显着高于中龄林(0.31%)。N和N+P处理增加中龄林和成熟林DOC/SOC,对老龄林无显着影响。土壤MBC、MBN随林龄升高而显着升高(P<0.05),N处理增加不同林龄林分MBC,而降低MBN。4、不同林分易氧化碳(ROC)在6.12~7.22 g·kg-1之间,随林龄升高呈“凹”型分布。ROC/SOC随林龄升高表现为成熟林(17.49%)>老龄林(14.86%)>中龄林(12.62%),表明林龄改变土壤碳活性,成熟林土壤碳组分稳定性较低。高活ROC随林龄增加显着增加,老龄林显着高于其它两林分(P<0.05);中活ROC在中龄林最高,其次为老龄林;低活ROC随林龄升高下降。N处理中龄林和老龄林高活ROC增加,而成熟林降低。5、土壤有机碳主要分布在重组组分中。随林龄升高,不同林分轻组含量、轻组重组含量比和轻组碳氮含量呈“凸”型分布。N处理增加不同林分轻组含量和轻组碳氮含量,在老龄林达显着水平(P<0.05);降低不同林分重组含量,而轻组重组含量比增加,其中老龄林达显着水平(P<0.05)。N和N+P处理增加了不同林分轻组比重,其中老龄林达显着水平(P<0.05)。N和N+P处理下,不同林分轻组C/N均表现为降低,不同处理及不同林分间无显着差异。N处理中龄林和成熟林重组C/N降低,而老龄林升高。6、土壤以大团聚体为主,在78~84%之间,随林龄升高而增加;成熟林和老龄林微团聚体显着低于中龄林(P<0.05)。平均重量直径(MWD)和平均几何直径(MGD)随林龄升高而升高(P<0.05)。CK林分,大团聚体和微团聚体碳含量随林龄升高呈“凹”型分布。N处理有助于中龄林土壤有机碳的物理保护,而整体上降低成熟林和老龄林土壤碳的稳定性。不同林分大团聚体和微团聚体C/N随林龄升高而降低,而粉粘粒C/N表现为升高,随林龄增加,土壤大团聚体对有机质的物理保护和抑制分解的能力增强。氮沉降增加成熟林和老龄林团聚体有机质的分解程度,而低C/N新鲜有机质在中龄林团聚体中富集。7、随着林龄的增加,土壤δ13C增加。N处理增加中龄林和成熟林土壤δ13C丰度,降低老龄林土壤δ13C丰度。土壤δ15N丰度在不同林分布规律与δ13C相反,随林龄升高显着降低。N和N+P处理增加了中龄林和老龄林δ15N丰度,降低成熟林δ15N丰度。不同林龄土壤δ13C丰度均表现为全土>大团聚体>微团聚体;大团聚体和粉粘粒δ13C丰度均表现为成熟林最高,老龄林最低;微团聚体表现为成熟林最高,中龄林最低。N和N+P处理增加老龄林和成熟林大团聚体δ13C丰度,中龄林则降低;成熟林微团聚体δ13C丰度增加,中龄林和老龄林粉粘粒δ13C丰度降低。N处理增加不同林龄微团聚体和中龄林大团聚体δ15N丰度,成熟林和老龄林降低。8、不同林分土壤细菌丰度表现为46 a>200 a>78 a,但不同林龄细菌α多样性总体呈上升趋势。N处理后,46 a林分土壤细菌丰度降低,78 a林分增加,200 a林分变化不明显;细菌多样性和优势菌门均增加,且随林龄增加而增幅减小。N处理不同林龄土壤真菌丰富度无明显差异,与细菌相比,真菌更具生态位优势,真菌/细菌在不同林龄分布存在差异,成熟林高于其他林分,与老龄林差异较小。不同林分中,木质素分解基因丰度最高,其次为半纤维素和淀粉。碳分解基因丰度与SOC在不同林龄林分中分布一致,表现为中龄林>老龄林>成熟林,其中成熟林显着小于中龄林和老龄林(P<0.05);中龄林和成熟林固碳基因丰度显着高于老龄林(P<0.05),成熟林最高;不同林龄碳分解基因丰度与细菌丰度变化一致。N处理老龄林土壤微生物群落较稳定,其碳分解基因丰度显着降低(P<0.05)。整合分析表明,不同林龄序列亚热带常绿阔叶林中,长期N沉降可能诱导其活性碳组分增加,而降低土壤碳稳定性;土壤养分特征主导不同林龄间SOC分布,而土壤理化特性影响SOC对环境变化的响应。基于不同林分土壤团聚体及碳循环基因变化,未来不同林分碳稳定性变化可能存在差异。
李楠楠[10](2020)在《中国东北龙岗地区新仙女木事件以来植被动态对气候变化的响应》文中研究指明中国东北地区广泛分布的湖沼沉积物为恢复和重建该区晚第四纪以来的古气候和古植被演化提供了非常优良的地质材料。过去几十年间,国内外学者利用本区的湖泊、沼泽沉积物中的不同代用指标,重建了该区晚第四纪以来的古环境演化和植被变迁,极大地丰富了我们对该区域气候历史和植被变化的了解和认识。其中,龙岗地区由于集中了东北地区玛珥湖和较长时间序列的泥炭地而备受国内外学者关注。尽管前人已经在该区开展了大量的、多角度、高精度的研究工作,当前学界对于该区域的古气候变化历史,尤其是古降水变化格局尚存在较大争议。新仙女木事件是末次冰消期向全新世转换的关键节点,深入探讨新仙女木事件以来龙岗地区的古植被和古气候变化历史,对于了解东北地区乃至东亚季风区北部冰消期以来的环境演变及驱动机制具有重要作用。论文选取位于中国东北龙岗地区的孤山屯泥炭地,通过对孤山屯泥炭地两个连续泥炭剖面进行高分辨率的AMS14C定年,利用剖面中孢粉、炭屑、稳定碳氮同位素、分子生物标志物及其单体碳同位素、元素地球化学组成等多个古植被和古环境代用指标,恢复和重建了孤山屯地区13 ka以来的古植被、古气候以及泥炭沼泽的发育演化历史。通过将本文记录与区域内其他湖泊和泥炭钻孔进行对比,重点探讨了龙岗地区新仙女木事件以来古植被变化对区域环境演化的响应。结合频谱分析、小波分析以及互补集合经验模态分解等方法,对影响和控制本区植被组成与气候变迁的外部驱动因子展开了讨论。孤山屯泥炭地的孢粉记录很好地反映了区域和泥炭地植被的变化特征。东北龙岗地区新仙女木事件以来的古植被演化经历了明显的“北方针叶林→落叶阔叶林→针阔叶混交林”三个阶段。新仙女木时期,受区域寒冷干燥的气候环境影响,龙岗地区发育了与北方针叶林相类似的森林景观,林中主要分布有云杉属、冷杉属、落叶松属以及桦属等乔木,景观开阔度较高。中早全新世以来,随着区域温度逐渐升高,龙岗地区发育了以栎属植物为建群种,多种落叶乔木共生的落叶阔叶林景观,森林郁闭度很高;到晚全新世,随着区域温度的持续下降,中早全新世广泛分布的落叶阔叶林景观逐渐被针阔叶混交林所取代,约在5ka前后,当前东北长白山地广泛分布的针阔叶混交林景观就已形成。新仙女木时期东亚冬季风势力较强,冬季风携带的风尘物质通量很高,孤山屯地区的区域气候以冷干为基本特征。尽管泥炭全样δ13C在剖面底部出现了显着负偏,但其主要是由于浮游藻类等利用湖水中溶解的CO2进行光合作用,而并非区域气候变化造成。进入全新世,东亚夏季风活动显着增强,泥炭中粉尘通量迅速减少。中早全新世是龙岗地区气候环境最适宜的阶段,区域降水量显着增加导致泥炭地水位升高。晚全新世(4ka以来),区域温度呈逐渐下降趋势,泥炭剖面中的粉尘通量再次增加。除此以外,全新世以来,孤山屯多个古气候代用指标记录到了多次气候快速转冷事件,这些气候事件可与全球冷事件集成以及Bond等人在北大西洋深海沉积物中发现的浮冰碎屑事件相对应,表明东亚季风区气候变化与全球其他气候系统间的遥相关联系。显微形态观察、地球化学、地层学与年代学证据均表明,孤山屯泥炭地600610cm处发现的火山灰沉积是龙岗火山区早全新世的火山喷发产物。由于孤山屯泥炭地位于火山锥体的上风向,泥炭地中仅记录到了火山灰的沉降,孢粉记录显示区域植被并未发生明显变化。频谱分析结果显示,孤山屯泥炭地的古气候和古植被变化存在有显着的3000a、2000a、1000a、800a、500a、210a等千年、百年尺度的变化周期。这些周期大都可与宇生核素重建出的太阳活动变化的周期相对应,反映出太阳活动的变化很可能是驱动本区区域气候环境变迁和植被演化的重要因素。同时,CEEMD结果显示,Quercus花粉百分含量在500600a,1000a,2300a尺度的模态分量与IntCal13Δ14C的模态分量基本呈现出同相位变化关系,更直观地表明太阳活动的变化很可能是控制和影响本区植被演替与气候变迁的重要驱动因素。基于此,我们提出了针对太阳辐射驱动东亚季风变化的概念模型,解释了太阳活动是如何与低纬地区的“海—气”交互作用共同影响和驱动东亚季风区气候和环境的演化。
二、中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用(论文提纲范文)
(1)火山喷发后长白山森林景观恢复及其影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 火山喷发后对生态系统的影响 |
1.2.2 火山喷发后的植被演替研究进展 |
1.2.3 种源和种子传播在火山喷发后植被恢复中的作用 |
1.2.4 干扰对森林生态系统的影响 |
1.2.5 环境对森林景观格局的影响 |
1.2.6 长白山森林植被的分布及演替规律 |
1.2.7 森林植被演替动态模拟的研究进展 |
1.3 研究目的与意义 |
1.4 研究内容 |
第二章 研究区域概况与研究方法 |
2.1 研究区域概况 |
2.1.1 研究区域的确定 |
2.1.2 地理位置 |
2.1.3 地质地貌 |
2.1.4 气候特征 |
2.1.5 土壤特征 |
2.1.6 植被特征 |
2.1.7 水文特征 |
2.1.8 干扰状况 |
2.2 研究方法 |
2.2.1 总体研究思路 |
2.2.2 森林景观模型LANDSI PRO |
2.2.3 LANDIS PRO模型参数化 |
2.2.4 模型结果验证方法 |
2.2.5 森林调查数据 |
2.2.6 初始树种组成的确定 |
2.2.7 历史台风干扰的重建 |
2.2.8 因子实验设计 |
2.2.9 LINKAGES模型 |
第三章 种源对火山喷发后长白山森林景观恢复的影响 |
3.1 引言 |
3.2 研究方法 |
3.2.1 研究区 |
3.2.2 LANDIS RPO模型参数化 |
3.2.3 模拟结果验证 |
3.2.4 预案设计 |
3.2.5 数据处理 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 模型结果验证 |
3.3.2 火山喷发后的森林恢复轨迹 |
3.3.3 基带种源和残遗种源在长白山森林恢复的影响 |
3.3.4 基带种源和残遗种源对各树种恢复的重要性 |
3.4 结论与讨论 |
第四章 立地环境和台风干扰在长白山森林景观恢复中的重要性 |
4.1 引言 |
4.2 研究方法 |
4.2.1 研究区 |
4.2.2 历史台风干扰重建 |
4.2.3 LANDIS RPO模型参数化 |
4.2.4 模拟结果验证 |
4.2.5 预案设计 |
4.2.6 数据处理 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 模型结果验证 |
4.3.2 模型重建的森林动态 |
4.3.3 立地环境和台风干扰对森林恢复的影响 |
4.3.4 立地环境和台风干扰对森林景观格局的影响 |
4.4 结论与讨论 |
第五章 台风干扰对火山喷发后长白山森林景观恢复的影响 |
5.1 引言 |
5.2 研究方法 |
5.2.1 研究区 |
5.2.2 LANDIS RPO模型参数化 |
5.2.3 模拟结果验证 |
5.2.4 数据处理 |
5.3 结果分析 |
5.3.1 林分尺度下台风干扰对长白山森林恢复的影响 |
5.3.2 景观尺度下台风干扰对长白山森林恢复的影响 |
5.4 结论与讨论 |
第六章 结语 |
6.1 主要结论 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间公开发表论文及着作情况 |
(2)黄渤海滨海湿地土壤微生物群落结构对碳循环的影响及其对增温响应(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 引言 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 滨海湿地土壤微生物 |
1.3 湿地土壤碳循环与土壤微生物 |
1.4 土壤碳分解与微生物对增温的响应 |
1.5 土壤微生物对植物入侵的响应及其对土壤碳矿化作用意义 |
1.6 主要研究内容和拟解决的关键科学问题 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 拟解决的关键科学问题 |
1.7 技术路线和主要工作量 |
第二章 研究区概况和材料方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 江苏盐城滨海湿地(CROWN I和 CROWN II) |
2.1.2 黄河三角洲湿地(CROWN III) |
2.1.3 辽河三角洲湿地(CROWN IV) |
2.2 材料方法 |
2.2.1 试验场地设置 |
2.2.2 样品采集 |
2.2.3 土壤理化性质测定 |
2.2.4 微生物群落组成和功能分析 |
2.2.5 碳分解培养试验 |
2.2.6 球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的提取和分析 |
2.2.7 数据统计与分析 |
第三章 黄渤海滨海湿地土壤微生物群落结构受控机制分析 |
3.1 引言 |
3.2 黄渤海滨海湿地土壤物理化学特征 |
3.2.1 增温对黄渤海滨海湿地土壤温度的影响 |
3.2.2 黄渤海滨海湿地土壤物理化学特征及其对增温响应 |
3.2.3 黄渤海滨海湿地土壤理化参数时间演替 |
3.3 土壤微生物群落在不同生境间的分布 |
3.3.1 土壤微生物菌群数量 |
3.3.2 土壤微生物α多样性 |
3.3.3 土壤微生物群落组成 |
3.4 土壤微生物群落在不同纬度间的分布 |
3.4.1 土壤微生物菌群数量 |
3.4.2 土壤微生物α样性 |
3.4.3 土壤微生物群落组成 |
3.4.4 土壤微生物群落分布纬度模式 |
3.5 土壤微生物群落季节特征 |
3.5.1 土壤微生物菌群数量季节特征 |
3.5.2 土壤微生物α多样性季节变化 |
3.5.3 土壤微生物群落结构时间演替 |
3.6 土壤微生物群落结构对增温的响应 |
3.6.1 土壤微生物菌群数量对增温的响应 |
3.6.2 土壤微生物α多样性对增温的响应 |
3.6.3 土壤微生物群落组成对增温的响应 |
3.7 滨海湿地土壤微生物群落分布受控机制 |
3.7.1 黄渤海滨海湿地土壤微生物群落空间分布机制 |
3.7.2 黄渤海滨海湿地土壤微生物群落时间演替 |
3.7.3 黄渤海滨海湿地土壤微生物群落增温响应机制 |
3.8 小结 |
第四章 黄渤海滨海湿地土壤有机质分解与微生物及其对增温响应 |
4.1 引言 |
4.2 黄渤海滨海湿地土壤有机质分解及其对增温响应 |
4.2.1 黄渤海滨海湿地不同土壤剖面有机质分解速率及其对增温响应 |
4.2.2 黄渤海滨海湿地表层土壤有机质分解速率时间动态及其增温响应 |
4.3 黄渤海滨海湿地土壤碳代谢功能基因及其增温响应 |
4.3.1 黄渤海滨海湿地土壤微生物碳代谢功能基因差异及其对增温响应 |
4.3.2 黄渤海滨海湿地土壤参与碳代谢的微生物组成 |
4.4 黄渤海滨海湿地土壤有机质分解及其与微生物的关系 |
4.4.1 黄渤海滨海湿地有机质的分解特征 |
4.4.2 土壤微生物功能基因对有机质分解的影响 |
4.5 小结 |
第五章 黄渤海滨海湿地GRSP对碳汇影响及其增温响应 |
5.1 引言 |
5.2 GRSP在不同纬度滨海湿地的分布及其对增温的响应 |
5.2.1 不同纬度滨海湿地GRSP的分布及其对增温的响应 |
5.2.2 GRSP含量与土壤参数的关系 |
5.3 GRSP从上三角洲平原至浅海湿地的空间分布(辽河三角洲) |
5.3.1 辽河三角洲土壤特征 |
5.3.2 辽河三角洲GRSP分布特征 |
5.3.3 辽河三角洲化学风化与GRSP |
5.3.4 辽河三角洲GRSP和 CIA与土壤参数的关系 |
5.4 滨海湿地生态系统中GRSP生态功能和受控机制 |
5.4.1 滨海湿地土壤中GRSP对固碳的意义 |
5.4.2 滨海湿地土壤中GRSP对矿物风化的意义 |
5.4.3 滨海湿地土壤中GRSP受控机制 |
5.5 小结 |
第六章 黄渤海滨海湿地土壤碳循环及其碳汇关键控制因素 |
6.1 引言 |
6.2 黄渤海滨海湿地土壤有机碳循环过程 |
6.3 黄渤海滨海湿地碳汇关键控制因素 |
6.4 黄渤海滨海湿地碳汇对增温的响应 |
6.5 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.2.1 研究方法和手段创新 |
7.2.2 研究内容创新 |
7.3 论文不足和展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 概念界定 |
1.4 研究目标 |
1.5 研究内容 |
1.6 技术路线与方法 |
2 文献综述 |
2.1 半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响研究进展 |
2.2 植被影响评价研究进展 |
2.3 植物群落演替模拟研究进展 |
2.4 本章小结 |
3 研究区概况与数据来源 |
3.1 研究区概况 |
3.2 地表形变数据来源 |
3.3 植被数据来源 |
3.4 本章小结 |
4 半干旱区井工矿山地表形变对植被长期影响的作用机理分析 |
4.1 半干旱区井工矿山地表形变性质解析 |
4.2 地表形变对植被长期影响的因素分析 |
4.3 地表形变对植被长期影响的机理模型 |
4.4 地表形变对植被长期影响的特征分析 |
4.5 本章小结 |
5 半干旱区井工矿山地表形变对植被长期影响的评价模型构建 |
5.1 植被生长状态评价模型构建 |
5.2 植被生长状态时序变化构建 |
5.3 植被生长状态长期影响评价 |
5.4 本章小结 |
6 半干旱区井工矿山地表形变对植被长期影响的模拟模型开发 |
6.1 植物群落演替模拟模型开发 |
6.2 地表形变长期影响下沟壑区域的植物群落演替模拟 |
6.3 地表形变长期影响下平坦区域的植物群落演替模拟 |
6.4 本章小结 |
7 基于地表形变对植被长期影响的井工矿山植被重建体系建议 |
7.1 植被重建的设计准则建议 |
7.2 植被重建的实施框架建议 |
7.3 植被重建的推进政策建议 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 不足与展望 |
参考文献 |
附录1 降雨径流模块代码 |
附录2 生长演替模块代码 |
附录3 研究区野外调查工作照 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(4)土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1 喀斯特小生境 |
2 喀斯特生境生态因子特征与研究现状 |
2.1 水分胁迫与限制 |
2.2 土壤养分限制 |
2.3 其它生态因子限制 |
2.4 土壤微生物作用 |
2.5 多因子复合作用 |
3 喀斯特生境生态因子对植物-微生物的影响 |
3.1 植物功能性状的响应 |
3.2 植物分子层面的响应 |
3.3 微生物响应 |
4 研究中存在的问题与不足 |
5 本研究的科学问题及内容 |
第2章 研究方法 |
1 研究思路与技术路线 |
2 喀斯特小生境原位连续观测 |
2.1 研究样点概况 |
2.2 土壤温度与水分连续观测 |
2.3 植物群落观测 |
2.4 土壤取样与理化性质测定 |
2.5 土壤微生物取样与测定 |
3 实验研究 |
3.1 实验设计 |
3.2 土壤样品处理与测定 |
3.3 植物样品采集 |
3.4 葛根代谢物提取与检测 |
4 数据分析 |
4.1 滞后距 |
4.2 微生物多样性 |
4.3 葛根代谢物 |
第3章 典型喀斯特小生境土壤温度与水分特征 |
1 引言 |
2 不同小生境温度特征 |
2.1 喀斯特小生境土壤温度不同季节时段的垂直变化特征 |
2.2 小生境土壤温度对地表气象变化的响应滞后 |
2.3 气温对喀斯特土壤温度的影响 |
3 喀斯特小生境土壤水分特征 |
3.1 喀斯特小生境土壤水分不同旱季、雨季时段的垂直变化特征 |
3.2 喀斯特小生境土壤水分对降水变化的滞后响应 |
3.3 降水对喀斯特小生境土壤水分的影响 |
4 讨论 |
5 小结 |
第4章 小生境基岩裸露及土壤厚度对土壤温度与水分差异影响 |
1 引言 |
2 土壤温度特征 |
2.1 不同季节中模拟喀斯特小生境土壤温度垂直变化特征 |
2.2 模拟喀斯特小生境土壤温度对地表气象变化的响应 |
2.3 气温对喀斯特土壤温度的影响 |
3 土壤水分特征 |
3.1 模拟喀斯特小生境土壤水分在旱季和雨季垂直变化特征 |
3.2 模拟喀斯特小生境土壤水分对降水变化的滞后响应 |
3.3 降水对模拟喀斯特小生境土壤水分的影响 |
4 讨论 |
5 小结 |
第5章 喀斯特高原土壤微生物群落对生境演变的响应 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 植物群落演替的物种替代特征 |
2.2 不同植物演替阶段群落特征 |
2.3 不同植物演替阶段及小生境土壤理化性质 |
2.4 不同植物演替阶段及小生境土壤微生物群落特征 |
2.5 生境生态因子作用与土壤微生物群落构成响应 |
2.6 土壤微生物功能群划分及其功能类群 |
3 讨论 |
4 小结 |
第6章 土壤细菌群落对喀斯特基岩裸露生境生态因素组合的生态响应 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落组成 |
2.2 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落优势种 |
2.3 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落指示种 |
2.4 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落种间关系及其核心种组 |
2.5 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落建成影响 |
3 讨论 |
4 小结 |
第7章 喀斯特小生境对植物性状作用与调控机制 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 生境类型特征对葛功能性状特征影响 |
2.2 生境类型特征对葛软功能性状的影响 |
2.3 葛根代谢物的环境调控作用 |
2.4 喀斯特小生境土壤细菌与葛根部代谢物相互作用关系 |
2.5 葛根代谢与性状关联分析 |
2.6 喀斯特小生境环境生态因子对葛根代谢产物的作用途径 |
3 讨论 |
4 小结 |
第8章 结论与展望 |
1 结论 |
2 研究创新点及展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(5)帽儿山温带落叶林CO2通量与冠层特性的时间动态(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外相关研究现状和发展趋势 |
1.2.1 凋落物法叶面积指数测量方案 |
1.2.2 监测物候的不同方法 |
1.2.3 CO_2通量年际波动的控制因子 |
1.2.4 植被指数表征冠层光合作用的可行性 |
1.2.5 CO_2通量与林木生长的耦联关系 |
1.3 本研究的问题与目标 |
1.4 技术路线 |
2 研究地概况和研究方法 |
2.1 研究区域概况 |
2.2 凋落量和叶面积指数测量 |
2.3 辐射测量和宽带植被指数 |
2.4 MODIS产品 |
2.5 CO_2通量数据采集和处理 |
2.6 物候、生理参数和林木生长估计 |
2.7 统计分析 |
3 冠层叶面积指数年际波动 |
3.1 引言 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 比叶面积测量方案对叶面积指数估计的影响 |
3.2.2 比叶面积时空变异对叶面积指数估计的影响 |
3.2.3 利用凋落物法验证MODIS叶面积指数时间序列 |
3.2.4 叶面积指数年际变异影响因子 |
3.3 讨论 |
3.3.1 比叶面积测量方案对叶面积指数估计的影响 |
3.3.2 比叶面积取样方案对叶面积指数估计的影响 |
3.3.3 验证MODIS叶面积指数时间序列 |
3.3.4 叶面积指数年际波动的影响因子 |
3.4 本章小结 |
4 利用凋落叶法验证遥感法秋季物候年际变化 |
4.1 引言 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 冠层叶量和植被指数的时间动态 |
4.2.2 对比基于近地遥感、MODIS和凋落叶法的秋季物候期 |
4.2.3 基于近地遥感和MODIS的秋季物候的一致性 |
4.3 讨论 |
4.3.1 近地遥感和MODIS监测秋季物候对比 |
4.3.2 凋落叶收集法验证基于近地遥感和MODIS的秋季物候 |
4.4 本章小结 |
5 CO_2通量年际波动及其控制因子 |
5.1 引言 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 CO_2通量和环境因子的年际波动 |
5.2.2 环境因子对生态系统生理、物候和CO_2通量的影响 |
5.2.3 生物因子对CO_2通量的影响 |
5.3 讨论 |
5.3.1 CO_2通量的年际波动 |
5.3.2 环境因子对CO_2通量的影响 |
5.3.3 生物因子对CO_2通量的影响 |
5.4 本章小结 |
6 利用植被指数表征总初级生产力年际波动 |
6.1 引言 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 不同方法物候和峰值比较 |
6.2.2 不同方法物候与季节累积总初级生产力的关系 |
6.2.3 累积植被指数表征总初级生产力年际波动 |
6.2.4 物候和生理对总初级生产力的贡献 |
6.3 讨论 |
6.3.1 植被指数物候、凋落叶物候与光合物候对比 |
6.3.2 利用植被指数表征光合峰值 |
6.3.3 累积植被指数表征总初级生产力年际变异 |
6.4 本章小结 |
7 林木生长与生态系统CO_2通量的关系 |
7.1 引言 |
7.2 结果与分析 |
7.2.1 林木生长与CO_2通量的关系 |
7.2.2 林木生长的环境控制 |
7.2.3 林木生长与植被指数的关系 |
7.3 讨论 |
7.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(6)中国东北林区主要树种地上生物量与密度的遥感估算与模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的及意义 |
1.2.1 研究目的 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究进展 |
1.3.1 地上生物量估算研究 |
1.3.2 基于光学遥感数据的地上生物量估算 |
1.3.3 树种密度遥感估算研究 |
1.3.4 气候变化背景下森林动态模拟研究 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 研究区概况、数据获取与处理 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 地貌及水系特征 |
2.1.2 气候特征 |
2.1.3 土壤特征 |
2.1.4 森林特征 |
2.2 数据收集及处理 |
2.2.1 森林调查数据 |
2.2.1.1 二类调查小班数据 |
2.2.1.2 野外样地调查数据 |
2.2.2 MODIS遥感产品数据 |
2.2.3 环境变量数据 |
第三章 中国东北林区主要树种地上生物量估算 |
3.1 引言 |
3.2 研究方法 |
3.2.1 技术路线 |
3.2.2 kNN建模方法 |
3.2.3 响应变量 |
3.2.4 预测变量 |
3.2.5 kNN模型参数优化及制图 |
3.2.6 精度评估 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 空间预测变量的重要性 |
3.3.2 不同kNN生物量估算模型的表现及模型优化 |
3.3.3 东北林区主要树种地上生物量空间分布特征 |
3.3.4 不同尺度地上生物量制图精度评估 |
3.4 讨论 |
3.4.1 最佳距离度量、k值和MODIS数据时相的选择 |
3.4.2 环境因子对树种空间分布的影响 |
3.4.3 与前人研究成果的对比 |
3.4.4 预测精度和不确定性分析 |
3.5 小结 |
第四章 中国东北林区主要树种密度估算 |
4.1 引言 |
4.2 研究方法 |
4.2.1 技术路线 |
4.2.2 Weibull分布模型的参数估计 |
4.2.3 Weibull分布参数预估模型的建立 |
4.2.4 Weibull分布参数估计的检验指标 |
4.2.5 Weibull分布参数预估模型的检验 |
4.2.6 像元水平林分平均胸径和树种密度的检验 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 Weibull分布参数估计的检验及预估模型的建立 |
4.3.2 像元水平林分平均胸径估算结果与精度检验 |
4.3.3 东北林区主要树种密度空间分布特征 |
4.3.4 东北林区主要树种在不同径阶的分布 |
4.3.5 东北林区主要树种在不同林龄的分布 |
4.3.6 精度评估 |
4.4 讨论 |
4.4.1 胸径分布模型和参数估计方法的选择 |
4.4.2 东北林区主要树种胸径以及林龄分布 |
4.4.3 精度评估和不确定分析 |
4.5 小结 |
第五章 气候变化对中国东北林区树种组成和分布的影响 |
5.1 引言 |
5.2 研究方法 |
5.2.1 LINKAGES v3.0模型原理 |
5.2.2 LINKAGES v3.0模型结构 |
5.2.3 LINKAGES v3.0模型参数化 |
5.2.3.1 气象参数估计 |
5.2.3.2 土壤参数估计 |
5.2.3.3 树种参数估计 |
5.2.3.4 林分参数估计 |
5.2.4 LINKAGES v3.0模型验证 |
5.3 结果分析 |
5.3.1 模型模拟结果验证 |
5.3.2 东北地区气候变化特征分析 |
5.3.2.1 不同情景下降水和温度的时间序列变化特征 |
5.3.2.2 不同情景下降水和温度变化趋势空间分布特征 |
5.3.3 气候变化对东北林区17个树种总地上生物量的影响 |
5.3.4 不同气候变化情景下东北林区17个树种总地上生物量时空分布格局 |
5.3.5 东北林区树种组成动态及各树种对气候变化的潜在响应 |
5.3.6 不同气候变化情景下东北林区主要树种的潜在空间分布 |
5.3.7 不同气候变化情景下东北林区地上生物量估算的不确定性 |
5.4 讨论 |
5.4.1 东北林区主要树种对气候变化的潜在响应 |
5.4.2 与其他模型预测结果的对比验证 |
5.4.3 不确定性分析 |
5.5 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 研究中的不足与未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间公开发表论文及着作情况 |
(7)气候变化与人为干扰对小兴安岭阔叶红松林树种组成和结构的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究进展 |
1.2.1 气候变化对森林的影响 |
1.2.2 应对气候变化的森林管理 |
1.2.3 森林管理对森林组成和结构的影响 |
1.2.4 森林动态模拟 |
1.3 研究内容及拟解决科学问题 |
1.4 研究目的及意义 |
1.5 创新点 |
第二章 研究区概况与研究方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 地理位置 |
2.1.2 地质地貌 |
2.1.3 气候 |
2.1.4 土壤 |
2.1.5 植被 |
2.1.6 干扰与利用历史 |
2.2 数据获取与处理 |
2.2.1 气候数据 |
2.2.1.1 历史站点观测气候数据 |
2.2.1.2 未来气候情景数据 |
2.2.2 森林物候数据 |
2.2.3 土壤数据 |
2.2.4 数字高程数据 |
2.2.5 森林调查数据 |
2.3 研究方法 |
2.3.1 LINKAGES 3.0模型 |
2.3.1.1 LINKAGES 3.0模型原理 |
2.3.1.2 LINKAGES 3.0模型结构 |
2.3.2 LANDIS PRO模型 |
2.3.2.1 模型设计与原理 |
2.3.2.2 演替模块 |
2.3.2.3 采伐模块 |
2.3.3 生态系统过程模型LINKAGES 3.0与森林景观模型LANDIS PRO耦合 |
第三章 当前气候背景下停止商业采伐对小兴安岭阔叶红松林组成和结构的影响 |
3.1 引言 |
3.2 LINKAGES 3.0模型参数化 |
3.2.1 树种参数 |
3.2.2 气候参数 |
3.2.3 土壤参数 |
3.3 LANDIS PRO模型参数化 |
3.3.1 树种组成图 |
3.3.2 土地类型图 |
3.3.3 管理区图 |
3.3.4 树种生命史属性 |
3.4 生态系统过程模型LINKAGES 3.0与森林景观模型LANDIS PRO耦合 |
3.4.1 树种定植概率 |
3.4.2 最大生长空间 |
3.5 预案设计 |
3.6 数据分析 |
3.7 模型结果验证方法 |
3.8 结果 |
3.8.1 模型结果验证 |
3.8.2 分类经营、停止商业采伐和增加抚育三种管理情景对森林地上总生物量的影响 |
3.8.3 分类经营、停止商业采伐和增加抚育三种管理情景对树种优势度的影响 |
3.8.4 分类经营、停止商业采伐和增加抚育三种管理情景对各年龄组丰度的影响 |
3.8.5 分类经营、停止商业采伐和增加抚育三种管理情景对森林组成和结构多样性的影响 |
3.9 讨论 |
3.10 小结 |
第四章 气候变化背景下应对管理策略对小兴安岭阔叶红松林中红松优势度和更新的影响 |
4.1 引言 |
4.2 预案设计 |
4.3 数据分析 |
4.4 结果分析 |
4.4.1 红松重要值对基准、抗性和适应三种应对管理情景的响应 |
4.4.2 红松优势度对基准、抗性和适应三种应对管理情景的响应 |
4.4.3 红松更新对基准、抗性和适应三种应对管理情景的响应 |
4.5 讨论 |
4.6 小结 |
第五章 气候变化背景下人为干扰对小兴安岭阔叶红松林中红松优势度和更新的影响 |
5.1 引言 |
5.2 预案设计 |
5.3 数据分析 |
5.4 结果分析 |
5.4.1 气候变化和松果采摘对红松优势度的影响 |
5.4.2 气候变化和松果采摘对红松更新的影响 |
5.4.3 演替、松果采摘和气候变化对红松优势度和更新的相对重要性 |
5.4.4 气候变化和松果采摘对红松优势度空间分布的影响 |
5.4.5 气候变化和松果采摘对红松更新空间分布的影响 |
5.5 讨论 |
5.6 小结 |
第六章 结语 |
6.1 主要结论 |
6.2 不足之处 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间公开发表论文及着作情况 |
(8)中亚热带森林碳库和植物群落对气候变化的响应 ——以桑植县为例(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 气候变化对森林生态系统的影响 |
1.1.1 气候变化对森林生产力的影响 |
1.1.2 气候变化对物种分布的影响 |
1.1.3 气候变化对土壤碳库的影响 |
1.1.4 气候变化对干扰体系的影响 |
1.2 森林景观模型的发展和应用 |
1.2.1 森林景观模型的发展 |
1.2.2 森林景观模型的应用 |
1.3 应对气候变化的森林管理研究进展 |
1.4 研究内容、目标及意义 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究目标 |
1.4.3 研究意义 |
1.5 技术路线 |
第二章 研究方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 地形地貌 |
2.1.2 气候 |
2.1.3 土壤 |
2.1.4 森林植被 |
2.2 LANDIS-Ⅱ模型 |
2.2.1 演替模块 |
2.2.2 干扰模块 |
2.2.3 结果输出模块 |
2.3 数据来源和参数化 |
2.3.1 DEM数字高程数据 |
2.3.2 气候数据 |
2.3.3 土壤属性数据 |
2.3.4 森林物种组成和年龄结构 |
2.3.5 植物功能性状和生活史参数 |
2.4 模型情景设计 |
2.4.1 气候情景 |
2.4.2 森林管理情景 |
2.5 模型调试和运行 |
2.6 模拟结果批量化处理和分析 |
2.7 模拟结果验证 |
第三章 森林植物群落对气候变化的响应 |
3.1 引言 |
3.2 研究方法 |
3.2.1 模型配置 |
3.2.2 情景设计 |
3.2.3 模型调试和运行 |
3.2.4 数据分析 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 气候变化对森林群落组成的影响 |
3.3.2 植物物种分布对气候变化的响应 |
3.3.3 气候变化对植物物种定居的影响 |
3.4 讨论 |
3.4.1 气候变化对森林群落组成的影响 |
3.4.2 气候变化对植物物种分布的影响 |
3.5 小结 |
第四章 气候变化对森林碳库的影响 |
4.1 引言 |
4.2 研究方法 |
4.2.1 模型配置 |
4.2.2 情景设计 |
4.2.3 模型调试和运行 |
4.2.4 数据分析 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 气候变化对森林生产力的影响 |
4.3.2 气候变化对植物碳库的影响 |
4.3.3 气候变化对碎屑碳库的影响 |
4.3.4 气候变化对土壤碳库的影响 |
4.3.5 气候变化对森林固碳潜力的影响 |
4.4 讨论 |
4.4.1 气候变化对森林生产力和固碳潜力的影响 |
4.4.2 气候变化对森林碳库的影响 |
4.5 小结 |
第五章 气候适应性管理措施对森林碳库和植物群落的影响 |
5.1 引言 |
5.2 研究方法 |
5.2.1 模型配置 |
5.2.2 情景设计 |
5.2.3 模型调试和运行 |
5.2.4 数据分析 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 森林生产力 |
5.3.2 碳库 |
5.3.3 生物量 |
5.3.4 群落组成 |
5.3.5 年龄结构 |
5.3.6 物种丰富度 |
5.4 讨论 |
5.4.1 管理措施对森林生产力和碳库的影响 |
5.4.2 管理措施对森林物种组成、年龄结构和多样性的影响 |
5.5 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
6.3 研究的创新点 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(9)亚热带不同林龄常绿阔叶林土壤碳稳定机制及其对氮沉降的响应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
文献综述 |
1 森林土壤碳汇国内外研究现状 |
1.1 森林土壤碳库 |
1.2 森林土壤碳的团聚体物理保护机制 |
1.3 土壤微生物对森林土壤碳稳定性的影响 |
2 大气氮沉降国内外研究现状 |
2.1 氮沉降对土壤碳库的影响 |
2.2 氮沉降对土壤团聚体机制的影响 |
2.3 氮沉降对土壤微生物的影响 |
3 林龄对土壤固碳潜力影响研究综述 |
3.1 林龄对土壤碳库的影响 |
3.2 林龄对团聚体物理保护机制的影响 |
3.3 林龄对土壤微生物的影响 |
4 研究目的和内容 |
4.1 研究目的和意义 |
4.2 研究内容 |
4.3 研究思路与技术路线 |
第一章 氮沉降对不同林分土壤理化性质的影响 |
1.1 材料与方法 |
1.1.1 研究区域概况 |
1.1.2 实验设计 |
1.1.3 样品采集与处理 |
1.1.4 数据分析 |
1.2 结果与分析 |
1.2.1 氮处理对不同林分土壤性状的影响 |
1.2.2 氮处理对不同林分土壤含水率和pH的影响 |
1.2.3 氮处理对不同林分土壤速效氮的影响 |
1.2.4 氮处理对不同林分土壤全磷的影响 |
1.2.5 林龄和氮添加对土壤性状及其养分方差分析 |
1.2.6 环境因素相关分析 |
1.3 讨论 |
1.4 小结 |
第二章 不同林分土壤碳组分变化及其对氮沉降的响应 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 研究区域概况 |
2.1.2 实验设计 |
2.1.3 样品采集与处理 |
2.1.4 数据分析 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 不同林分土壤碳库对氮处理的响应 |
2.2.2 不同林分土壤可溶性有机碳氮对氮沉降的响应 |
2.2.3 不同林分土壤微生物量碳氮分布对氮沉降的响应 |
2.2.4 不同林分土壤易氧化碳分布对氮沉降的响应 |
2.2.5 不同林分土壤有机质密度分组对氮沉降响应 |
2.2.6 林龄和氮添加对土壤碳含量及其组分影响方差分析 |
2.2.7 环境因子对土壤碳及其组分影响 |
2.3 讨论 |
2.4 小结 |
第三章 不同林分土壤碳团聚体物理保护机制变化及其对氮沉降响应 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 研究区域概况 |
3.1.2 实验设计 |
3.1.3 样品采集与处理 |
3.1.4 数据分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 不同林分土壤团聚体分布及其稳定性对氮沉降的响应 |
3.2.2 不同林分土壤团聚体碳氮浓度对氮沉降的响应 |
3.2.3 不同林分土壤团聚体碳氮含量对氮沉降的响应 |
3.2.4 不同林分土壤团聚体碳氮分配比例对氮沉降的响应 |
3.2.5 不同林分土壤团聚体C/N对氮沉降的响应 |
3.2.6 林龄和氮添加对土壤团聚体及其组分影响方差分析 |
3.2.7 环境因子对土壤团聚体及其碳氮分布的影响 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
第四章 不同林分土壤碳氮稳定同位素分布及其对氮沉降的响应 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 研究区域概况 |
4.1.2 实验设计 |
4.1.3 样品采集与处理 |
4.1.4 数据分析 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 氮沉降对不同林分土壤总碳氮稳定同位素分布的影响 |
4.2.2 氮沉降对不同林分土壤团聚体稳定同位素分布的影响 |
4.2.3 林龄和氮添加对土壤同位素影响方差分析 |
4.2.4 环境因子对同位素分布的影响 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
第五章 土壤微生物群落对林龄增加和氮沉降的响应 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 研究区域概况 |
5.1.2 实验设计 |
5.1.3 样品采集与处理 |
5.1.4 数据分析 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 不同林龄林分土壤细菌群落对氮沉降的响应 |
5.2.2 不同林分土壤真菌群落对氮沉降的响应 |
5.2.3 不同林分土壤真菌细菌比对氮沉降的响应 |
5.2.4 不同林分土壤碳循环功能基因对氮沉降的响应 |
5.3 讨论 |
5.4 小结 |
第六章 土壤碳及其组分对林龄及氮沉降响应机制 |
6.1 SOC含量与土壤碳组分、团聚体、微生物关系 |
6.2 土壤碳组分与团聚体、微生物关系 |
6.3 讨论 |
6.4 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 论文创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
个人简介 |
致谢 |
(10)中国东北龙岗地区新仙女木事件以来植被动态对气候变化的响应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 冰消期以来典型气候事件研究进展 |
1.2.1 新仙女木事件研究进展 |
1.2.2 全新世大暖期古气候研究现状 |
1.3 东北地区晚冰期以来古气候研究进展 |
1.3.1 东北地区湖泊沉积记录的过去全球变化研究进展 |
1.3.2 东北地区泥炭沉积记录的过去全球变化研究进展 |
1.4 东北地区古气候研究评述 |
1.4.1 同一钻孔中不同代用指标所记录的古气候过程存在显着差异 |
1.4.2 不同钻孔记录的全新世古气候过程存在显着的区域差异 |
1.4.3 气候变化的驱动因子及动力机制尚不明确 |
1.5 选题依据、研究内容及创新点 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 创新点 |
第二章 研究区概况 |
2.1 地理位置 |
2.2 区域地质概况 |
2.3 区域地貌 |
2.4 气候与水文 |
2.5 区域植被与土壤 |
第三章 样品采集与实验方法 |
3.1 野外考察与泥炭样芯采集 |
3.2 实验处理与数据分析方法 |
3.2.1 ~(14)C测年原理与方法 |
3.2.2 孢粉和炭屑分析方法 |
3.2.3 泥炭全样总碳、总氮含量以及稳定碳、氮同位素测定 |
3.2.4 脂肪酸提取及其单体碳同位素测定 |
3.2.5 金属元素含量测定 |
3.2.6 数据处理与统计分析方法 |
第四章 孤山屯泥炭地孢粉、炭屑及地球化学分析结果 |
4.1 孤山屯泥炭地年代学框架的建立 |
4.2 孤山屯GST-2泥炭钻孔的孢粉类型与组合特征 |
4.3 孤山屯GST-2泥炭钻孔的炭屑浓度特征 |
4.4 孤山屯GST-2钻孔全样碳、氮含量及其稳定同位素特征 |
4.4.1 泥炭全样稳定碳、氮同位素的环境意义 |
4.4.2 泥炭全样与酸化样品稳定碳、氮同位素的对比 |
4.4.3 泥炭全样碳、氮同位素信号的可靠性检验 |
4.4.4 泥炭全样碳、氮含量及其稳定同位素记录的区域环境演变 |
4.5 孤山屯GST-1钻孔的脂肪酸组成及其单体碳同位素特征 |
4.5.1 GST-1钻孔直链饱和脂肪酸组成特征 |
4.5.2 GST-1钻孔直链饱和脂肪酸单体碳同位素(δ~(13)C_(FAMEs))特征 |
4.6 孤山屯GST-2钻孔金属元素地球化学特征 |
4.6.1 GST-2钻孔金属元素含量及其环境意义 |
4.6.2 GST-2钻孔金属元素的变化特征 |
4.6.3 泥炭地主要地球化学参数记录的区域环境演化特征 |
第五章 新仙女木事件以来孤山屯地区的植被面貌及演化特征 |
5.1 新仙女木时期孤山屯地区的植被演化特征 |
5.2 全新世以来孤山屯地区的植被演化特征 |
5.3 本章小结 |
第六章 新仙女木事件以来孤山屯地区的古气候演化特征 |
6.1 新仙女木时期孤山屯地区的古气候特征及区域对比 |
6.2 全新世以来孤山屯地区的古气候演化特征及区域对比 |
6.3 全新世以来孤山屯地区的气候突变事件 |
6.4 本章小结 |
第七章 孤山屯地区植被演替对气候变化及火山活动的响应 |
7.1 孤山屯地区区域植被对气候变化的响应 |
7.2 孤山屯泥炭地湿地植被对气候变化的响应及其对泥炭沼泽发育的启示 |
7.3 孤山屯地区植被对龙岗地区火山活动的响应 |
7.3.1 龙岗地区早全新世火山喷发的证据 |
7.3.2 龙岗地区早全新世火山喷发事件对植被和气候环境的影响 |
7.4 本章小结 |
第八章 东北龙岗地区植被与气候变化的驱动机制 |
8.1 全新世以来孤山屯地区植被与气候变化的周期特征 |
8.2 太阳活动变化对龙岗地区古植被演化的调节与控制 |
8.3 太阳活动对东北龙岗地区植被和气候变化的驱动调节机制 |
8.4 本章小结 |
第九章 主要结论与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 尚存在问题与展望 |
1. 泥炭地C、N同位素的环境指示意义缺乏可靠的现代过程研究 |
2. 太阳辐射对区域气候演化的调控模型仍需要进一步验证 |
参考文献 |
后记 |
在学期间公开发表论文情况 |
四、中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用(论文参考文献)
- [1]火山喷发后长白山森林景观恢复及其影响因素研究[D]. 吴苗苗. 东北师范大学, 2021(09)
- [2]黄渤海滨海湿地土壤微生物群落结构对碳循环的影响及其对增温响应[D]. 裴理鑫. 中国地质大学, 2021(02)
- [3]半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响研究[D]. 米家鑫. 中国矿业大学, 2021
- [4]土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制[D]. 严令斌. 贵州大学, 2020
- [5]帽儿山温带落叶林CO2通量与冠层特性的时间动态[D]. 刘帆. 东北林业大学, 2020
- [6]中国东北林区主要树种地上生物量与密度的遥感估算与模拟研究[D]. 浮媛媛. 东北师范大学, 2020(01)
- [7]气候变化与人为干扰对小兴安岭阔叶红松林树种组成和结构的影响[D]. 刘凯. 东北师范大学, 2020(01)
- [8]中亚热带森林碳库和植物群落对气候变化的响应 ——以桑植县为例[D]. 吴宇. 中国科学院大学(中国科学院武汉植物园), 2020(01)
- [9]亚热带不同林龄常绿阔叶林土壤碳稳定机制及其对氮沉降的响应[D]. 戴允泽. 安徽农业大学, 2020(05)
- [10]中国东北龙岗地区新仙女木事件以来植被动态对气候变化的响应[D]. 李楠楠. 东北师范大学, 2020