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陕北黄土高原东南部土地利用变化及其对碳储量的影响

作　者: 秦占飞
导　师: 常庆瑞; 杨勤科
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 土地利用/覆被变化植被碳储量土壤碳储量
分类号: X502
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

陆地生态系统碳储量及其变化是全球气候变化研究中的重要问题，而土地利用/覆被变化是影响陆地生态系统碳循环的主要驱动因素。人类活动及自然因素引起的土地利用方式的改变，主要包括森林砍伐、耕地开垦，居民地建设等，这些活动改变了许多自然生态过程，从而影响了土壤的物理和化学属性，使土壤碳储量发生显著的变化。因此，精确估计区域尺度范围内土地覆被变化与土壤和植被碳储量之间的相互关系，可为我们更好的理解过去和将来一段时间内陆地生态系统碳循环的影响机制提供有意义的参考。陕北黄土高原是近20年来我国生态环境变化最为剧烈的地区，因而，本文利用1990、2000、2010年三个时期的TM遥感影像，结合第二次全国土壤普查的土壤资料以及野外实地调查采样化验数据，借助遥感和地理信息系统技术，分别对研究区1990~2010年的土地利用/覆被变化以及植被和土壤碳储量的动态变化进行了分析。结果表明：研究区1990~2010年土地利用方式发生了很大的变化。其中，耕地是研究区最主要的土地利用类型，三个时期的耕地面积虽有所变化，但仍居于首位。耕地面积在20a间共减少了443.15km~2，与灌木林、草地和有林地之间的转化剧烈，转化主要发生在韩城市、合阳县和宜川县。有林地是研究区第二大土地利用类型，在国家“退耕还林”等政策的引导下，有林地面积增加了362.93km~2，大部分由耕地和灌木林转化而来，主要位于黄龙县土石山地和宝塔区北部。草地面积从1990年的1651.67km~2，增长到2010年的1719.80km~2，面积增加了68.13km~2。灌木林面积呈逐渐减少的趋势，20a来灌木林面积共减少了185.44km~2，主要转化为耕地、有林地和草地。由于人口的增长，城镇的不断扩张，研究区住宅用地面积逐渐增加，与1990年相比，2010年住宅用地面积增长了近一倍。其他土地和水域由于本身面积很小，加上开发利用难度较大，因此发生变化的面积很小。研究区1990、2000、2010年植被总面积分别为15423.62km~2、15277.45km~2和15226.09km~2，植被碳储量分别为36.76Tg、35.01Tg和38.18Tg。从1990~2010年，由于有林地面积的增加，使得植被碳储量增加了1.42Tg，对研究区植被来说是“碳汇”。不同地貌单元上植被碳储量最大的是黄土残塬-梁状丘陵沟壑，其次为土石山地，黄土塬地和黄土台塬由于有林地面积较少，植被碳储量相对较低。通过土壤类型法结合GIS方法估算的植被覆盖下的土壤有机碳总储量从1990年的27.27Tg增长到2010年的29.24Tg，共增加了1.97Tg，对研究区土壤而言是“碳汇”。而采用植被类型法估算的该区2010年的土壤有机碳总储量为28.66Tg，比土壤类型法估算的结果略小，造成差异的原因可能是因为植被类型法整合了不同植被类型对土壤表层有机碳的影响。选择陕北黄土高原生态脆弱区来探讨土地利用/覆被变化及其对植被-土壤系统碳储量的影响，不仅丰富了陕北黄土高原地区生态系统碳平衡研究的案例和理论方法，而且可为典型区域碳循环研究提供数据基础和科学依据。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-19
  1.1 引言  12
  1.2 研究目的和意义  12-14
  1.3 LUCC 研究现状  14-15
  1.4 LUCC 对陆地生态系统碳循环的影响研究现状  15-18
    1.4.1 国外相关研究现状  15-17
    1.4.2 国内相关研究现状  17-18
  1.5 存在的问题及发展趋势  18-19
第二章研究内容与研究方法  19-24
  2.1 研究区概况  19-22
    2.1.1 地理位置及区划  19
    2.1.2 自然环境概况  19-20
    2.1.3 土壤资源  20-21
    2.1.4 植被资源  21-22
  2.2 研究目标和内容  22-23
    2.2.1 研究目标  22
    2.2.2 研究内容  22-23
  2.3 研究方法与技术路线  23-24
第三章土地利用/土地覆被遥感分类  24-32
  3.1 数据来源及其处理  24-25
    3.1.1 数据来源  24
    3.1.2 遥感数据处理  24-25
  3.2 土地利用/覆被信息遥感提取  25-32
    3.2.1 土地利用类型的划分  25
    3.2.2 建立解译标志  25-26
    3.2.3 专题信息提取  26-27
    3.2.4 分类精度分析  27-28
    3.2.5 分类结果  28-32
第四章土地利用/覆被变化分析  32-39
  4.1 研究方法  32
    4.1.1 土地利用转移矩阵  32
    4.1.2 土地利用变化图谱  32
  4.2 结果与分析  32-39
    4.2.1 土地利用状况分析  32-33
    4.2.2 土地覆被变化分析  33-34
    4.2.3 土地利用类型之间的相互转移数量  34-36
    4.2.4 土地利用变化图谱分析  36-39
第五章植被碳储量动态变化分析  39-45
  5.1 数据来源  39
  5.2 植被碳储量估算方法  39
  5.3 结果分析  39-45
    5.3.1 植被面积变化分析  40
    5.3.2 植被碳储量变化分析  40-42
    5.3.3 不同地貌单元植被碳储量分析  42-43
    5.3.4 LUCC 对植被碳储量的影响  43-45
第六章土壤碳储量动态变化分析  45-54
  6.1 数据来源  45
  6.2 研究方法  45-48
    6.2.1 土壤有机碳密度  48
    6.2.2 土壤有机碳储量  48
  6.3 数据处理  48-49
  6.4 结果分析  49-54
    6.4.1 土壤表层有机碳密度分析  49-52
    6.4.2 土壤表层有机碳储量分析  52-53
    6.4.3 不同土地覆被下土壤表层有机碳分析  53-54
第七章结论与讨论  54-56
  7.1 结论  54-55
  7.2 有待解决的问题  55-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
作者简介  62

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