基于遥感的植被覆盖度与碳储量变化特征研究

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全球气候的变化正在潜移默化地影响着陆地生态系统的功能及结构,使得对人类的生存环境与健康生活遭到威胁。因此,全球气候的变化已经成为了全球可持续发展最大的障碍,如何缓解全球气候的恶性发展并且使其良性发展已成为21世纪最为关注、最为困难的生态环境问题。作为陆地生态系统最主要的碳库之一的森林生态系统,植被作为森林生态系统存在的基础,并且它的的生长状态可以直接由植被覆盖度进行量化。所以,研究森林生态系统植被的植被覆盖度以及森林生态系统植被碳储量的变化将在全球的气候变化研究中具有举足轻重的意义。分析地表植被的变化规律以及森林植被碳储量的变化特征,对其变化原因分析以及森林生态系统治理具有重要的理论指导意义和实际应用价值,同时也可以为全世界范围内的气候变化研究和陆地循环研究提供理论基础。本文的研究区域选择欠发展的中部地区江西省赣州市,选用了1999年、2007年的LANDSAT-5 TM和2013年LANDSAT-8 OLI三期影像数据作为本文的数据源之一,运用ENVI 5.2,通过归一化植被指数和像元二分模型相结合估算出赣州市三期数据的植被覆盖度,最后运用ARCGIS将植被覆盖度估算结果重新分类,考虑研究区域的地形、地貌复杂、植被覆盖度变化较大等因素,将赣州市的植被覆盖度分成5个等级,从而统计分析出赣州市的植被覆盖度变化情况,并结合气温、年际降水量、植树造林等数据分析其变化原因。同时,选用赣州市野外调查采样数据并结合森林资源二类调查资料数据,采用材积源生物量法估算出赣州市1999年、2007年、2013年乔木层植被碳储量,并且结合了乔木层植被组成类型、林龄等级分布进一步分析了碳储量变化的影响因素。最后,分析了赣州市植被覆盖度变化以及碳储量两者的变化特征,主要研究结果如下:(1)通过数理统计对赣州市植被覆盖度的计算结果以及等级分布图的分析,从1999年到2013年这15年里,赣州市的植被覆盖度呈现稳定增长趋势。其中,在1999~2007年时间段植被覆盖度增长速度较快,中、低、极低三个等级的植被覆盖度面积在不同程度上实现退化,高、极高两个等级的植被覆盖度实现大幅度的扩展;2007~2013年这个阶段,极低、低两个等级的植被覆盖度区域面积基本保持不变,中植被覆盖度区域面积继续向高、极高两个品级的植被覆盖度进行转化。结合年际平均气温、年际平均降水量以及赣州市植树造林面积,对影响植被覆盖度变化的驱动力进行了分析。近15年来,赣州市的年际平均气温呈现增长趋势,年际降水量呈下降趋势,这种变化影响了植被的生长环境,进而影响了植被覆盖度的变化。1999年后的耕还林、植树造林以及森林生态植被保护政策促进了林地面积的增加,从而使得高植被覆盖度、极高植被覆盖度区域面积的增加。(2)估算了赣州市1999年、2007年、2013年的森林生态系统乔木层植被碳储量以及2007年乔木层的不同植被类型、林龄等级的碳储量,得出以下结果:赣州市1999年、2007年、2013年的碳储量分别为3639.25×104T、5076.01×104T、5761.89×104T;其中2013年针叶林、阔叶林、针阔混交林的碳储量分别为3242.71×104T、748.11×104T、1771.07×104T;单位面积碳储量大小依次为19.278 t×hm-2、25.620t×hm-2、32.713t×hm-2;从不同林龄等级进行研究区碳储量计算结果从小到大排序为:中龄林3123.40×104T、幼龄林1274.34×104T、近熟林29.164×104T、成熟林394.05×104T、过熟林43.85×104T,对应的碳密度从大到小次序为:过熟林>成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。(3)对植被覆盖度估算结果与碳储量估算结果进行相关性分析,结果表明两者之间显著相关。结合两者变化的趋势与变化原因可知,植被覆盖度的变化将使得森林生态系统的碳储量也随之发生变化。在于提高赣州市森林生态系统的固碳能力方面,通过增加高、极高这两个等级的植被覆盖度所占的区域面积效果最为显著;同时,固碳能力的增加也为会植被提供更加好的生长环境,进而提高植被盖度。
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