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1、北京师范大学博士学位论文 摘要基于植被对气候响应机制的草地退化程度评价研究摘 要草地退化是一个复杂的多系统相互作用的过程和结果.对草地植被生长现状 及变化趋势的宏观监测对草地资源的管理及生态建设有着重要的理论指导和实践 监督意义.然而多数草地退化程度评价忽略了草地植被对气候条件年际变化的敏 感性， 并且很少考虑到草地退化的变化过程对于草地植被恢复重建工作的指导意 义， 从而使得对草地退化程度评价的结果不一无从比较。也给草地生态建设恢复 工作的实施与监督带来不便。本文首先提出了一种基于地统计学分析的增设模拟气象站点的方法以改进气 象数据空间插值的精度， 进而从植被生长对年内和年际气候条件的响应机
2、制人手， 假定影响草地植被生长的非气候因子 ( 如病虫害、 野火、 放牧和人类活动等等) 对草地植被的生长都是负影响， 利用长期的遥感数据和气象观测资料的空间插值 结果， 建立了草地植被生产力与气候条件的历史最大响应模型，以此作为草地退化的评价“ 基准” ， 对锡林郭勒盟草地植被的长期退化状态和变化趋势进行了 评价， 并对近期锡林郭勒盟所实施的一系列草地生态恢复治理工作进行了评价与检验.本文得到的相关研究结论如下:1 )以 地 统 计学 分 析为 基 础， 利 用 气 象因 子 与 其 他因 子的 高 相 关 性， 通 过增设模拟气象站点的方法来增加地统计学信息， 有效的提高了气象站点稀疏地区
3、的气象数据空间插值结果的精度。从而改进了区域植被与气候响应机制研究的精度.此外， 该方法对气象站点的空间布局也具有一定的指导意义.2 )通过对 锡林郭 勒盟 气象站 点的 气象观测 数 据及其对应的 遥感 数 据的 年内响应和年际响应关系分析， 我们发现N D V I 变化值更能有效地反映植被对气候条件的年内响应， 并表现出对草地类型、植被群落、气候条件的差异性.从草地植被与气候条件的年际响应关系分析发现，N D V I R最能反映草地植被当年生长状态， 生长季累积温度和年降水量是对植被生长状态影响最大的两个气候参数。3 )从植被对气候条件响应的 历史最大值人手构建的 植被与气候条件响应北京师
4、范大学博士学位论文 摘要模型， 尽可能的剔除了人类活动或其他非气候因子对植被生长的影响， 从理论上讲是最为理想的 植被一 气候响应定量模型， 可作为不同气候条 件下草地退化程度评价的“ 基准” . 利用锡林郭勒盟1 9 8 22 0 0 0 年遥感 数据和同期气象数据空间插值结果， 我们构建了植被一 气候历史最大响 应模型， 其基本与地面对草地植被与气候条件关系的研究结果一致。 评价结果表明， 非气候因子导致的锡林郭勒盟草地退化非常严重， 1 9 8 22 0 0 0 年退化面积占 全盟草地面积的7 09 0 % 左右， 草地生产力下 降至理想生长状态的6 58 0 % 左右. 但从多年变化趋
5、势来看， 全盟的草 地退化面积和平均退化程度均有减小的 趋势. 与其他评价结果相比， 本方法在草地退化的空间分布以及变化趋势上精度更高， 也与锡林郭勒盟二十年来的草地利用程度基本一致.匀此 外， 对锡 林 郭勒 盟1 9 9 92 0 0 4 年的 草 地 退化 程 度变 化趋 势的 分 析 表明， 2 0 0 0 年以来锡林郭勒盟所实施的一系列围封转移生态建设工程卓有成效， 2 0 0 4 年为近年来植被对气候条件响应最高的一年. 结合草地退化程度及变化趋势评价的结果表明，目 前锡林郭勒盟的退化草地占草地面积的8 8 . 2 7 % ，其中经围封后可较快恢复的轻度退化面积占5 1 .0 5
6、% ， 需进行围封改造的中度退化草地面积占2 9 ,3 1 % , 需进行生态恢 复重建的重度退化草地面积约7 . 9 1 % .关健词:地统计学分析; 植被一 气候响应模型; 草地退化程度评价北京师范大学博士学位论文 摘要E s t i m a t i o n o f G r a s s l a n d D e g r a d a t i o n B a s e d o nR e s p o n s e s o f V e g e t a t i o n t o C l i m a t eAb s t r a c tG r a s s l a n d d e g r a d a t i o
7、n i s a c o m p l ic a t e d p r o c e s s a n d r e s u l t o f m u l t i - s y s t e m i n t e r a c t i o n . O b s e r v a t i o n o n g r a s s l a n d v e g e t a t i o n g r o w t h a n d c h a n g e i s o f c r i t i c a l i m p o r t a n c e t o g r a s s l a n d r e s o u r c e m a n a g e
8、 m e n t a n d e n v ir o n m e n t c o n s t r u c t i o n . H o w e v e r , m o s t o f e s t im a t i o n s o n g r a s s l a n d d e g r a d a t io n n e g le c t s e n s i t i v i ty o f g r a s s l a n d v e g e t a t i o n t o a n n u a l c l i m a t e c h a n g e , a n d f e w o f t h e m c
9、o n s i d e r s t h e d i r e c t i v e m e a n i n g o f g r a s s l a n d d e g r a d a t i o n p r o g r e s s t o t h e r e c o v e r y o f g r a s s l a n d e n v i r o n m e n t . T h e r e f o r e t h e r e s u l t s o f d i f f e r e n t e s t i m a t i o n m e t h o d s a r e u s u a l l y
10、i n c o n s i s t e n t a n d i n c o m p a r a b l e , w h i c h f u r t h e r l e a d s t o i n c o n v e n i e n c e i n t h e i m p l e m e n t a t i o n a n d s u p e r v i s i o n o f g r a s s l a n d e n v i r o n m e n tr e c o v e r y .T h i s p a p e r f i r s t l y p r e s e n t s a n e
11、w m e t h o d , w h i c h i s b a s e d o n G e o s t a t i s t i c s t h e o r y , t h r o u g h a d d i n g s u p p o s i t i o n a l m e te o r o l o g i c a l s t a t i o n s s o a s t o i m p r o v e a c c u r a c y o f s p a t i a l i n t e r p o l a t i o n o f m e t e o r o l o g i c a l d a
12、 t a . R e s p o n s e m e c h a n i s m o f v e g e t a t i o n g r o w t h t o i n n e r - a n n u a l a n d i n t e r - a n n u a l c l i m a t e i s t h e n s t u d i e d . A s s u m in g t h a t n o n - c l i m a t ic f a c t o r s , s u c h a s i n s e c t s , w i l d f ir e , g r a z i n g a
13、n d h u m a n a c t i v i t i e s , a l l h a v e n e g a t i v e e f f e c t s o n t h e g r o w t h o f g r a s s l a n d v e g e t a t i o n , a h i s t o r i c a l m a x i m u m r e s p o n s e m o d e l o f g r a s s l a n d v e g e t a t i o n p r o d u c t i o n t o c l i m a t e i s c o n s
14、t ru c t e d b a s e d o n l o n g t i m e s e r i e s o f R e m o t e S e n s i n g d a t a a n d s p a t i a l i n t e r p o l a t e d m e t e o r o l o g i c a l d a t a . U s i n g t h i s m o d e l a s t h e b e n c h m a r k o f g r a s s l a n d d e g r a d a t i o n e s t i m a t i o n , t h
15、 i s s t u d y e v a l u a t e s d e g r a d a t i o n o f g r a s s l a n d i n X i l i n G o l e L e a g u e , I n n e r Mo n g o l i a , C h i n a . E s t i m a t i o n o f i t s t r e n d i s a l s o g i v e n i n t h i s p a p e r . F i n a l l y , e v a l u a t i o n a n d v e r i f i c a t i
16、o n a r e m a d e w i t h r e g a r d t o r e c e n t g r a s s l a n d e n v i r o n m e n t r e c o v e ry w o r k s t h a t X i l i n G o l e L e a g u e h a s b e e n i m p l e m e n t i n g .R e s u l t s o f t h i s s t u d y a r e a s f o l l o w s :1 ) B a s e d o n G e o s t a t i s t i c s t h e o ry a n d h i g h r e l a t i v i t y a m o n g c l i m a t i cf a c t o r a n d o t h e r f a c t o r s , s u p p o s i t i o n a l m e t e o r o lo g ic a l s t a t io n s a r ea d d e d f
