基于植被NPP和RUE的洮河流域生态水文格局研究

摘要

气候变化背景下，陆地生态系统及其变异在多种尺度对水文循环及其过程发生作用，特别是区域尺度植被动态及其水文效应，以及两者耦合关联基础上的生态水文格局的形成变迁，对科学认识流域资源的形成、分布规律及合理规划、利用流域资源都具有重要意义。论文以洮河流域为研究区，系统收集洮河流域及邻近地区水文气象站点数据序列和MODIS NDVI数据产品，在分析洮河流域水文气象要素变化的基础上，基于CASA模型估算洮河流域植被净初级生产力（NPP）和降水利用效率（RUE），对洮河流域生态水文系统关键变量及其变化趋势进行分析研究。在此基础上，就洮河流域生态水文格局及变迁进行综合研究。相关成果可对流域生态水文研究体系的完善起到积极作用，可为流域资源管理和生态保护提供技术方法和科学数据支撑，主要结论如下：
　　1）水文气象序列分析结果表明，洮河流域气温在1951~2010年总体升高，青藏片区以暖季升温较为显著，黄土片区冷季的升温幅度较大；两区月降水变化不明显，年代际尺度青藏片区降水略增，黄土片区降水表现为下降；河川径流呈减小趋势，青藏片区径流平均减小速率大于黄土片区，青藏片区径流以夏季减少为主，黄土片区表现为暖季减少和冷季增多。2001~2010年间，实际蒸散发以青藏片区6~7月减少其余月份增加和黄土片区2~4月减少其余各季增加为主要特点，流域上游森林草原区东部ET总体略有增加，中、下游区域主要表现为沿河谷两侧纵深地带的增加，远离河谷区ET减小。
　　2）CASA模型在洮河流域净初级生产力计算中得到良好的应用，年NPP总量为9.45 TgC，其中青藏片区为8.38 TgC，黄土片区为1.07 TgC；NPP空间分异特征明显，不同土地覆被类型中，林地 NPP值最大，耕地次之；2001~2010年间，青藏片区距离水系较近处NPP增加，其余大部分地区NPP减少，黄土片区NPP则普遍增大；青藏片区RUE增大的主要原因是该区降水的减幅大于NPP，黄土片区植被RUE增大的主要原因为NPP的增幅大于降水。
　　3）洮河流域不同覆被类型RUE具有明显的差异，其RUE的大小顺序为：阔叶林>针叶林>耕地>灌丛>高覆盖草地>沼泽>中覆盖草地>低覆盖草地>建设用地>裸地；青藏片区平均RUE大于黄土片区；2001~2010年间，RUE总体表现为增大趋势，主要的增大区域为青藏片区农田和黄土片区中部；青藏片区RUE增大的主要原因是降水的明显减少，黄土片区则因为该区 NPP的增大；不同覆被类型RUE不具备明显的高程分界。
　　4）洮河流域植被降水利用效率与净初级生产力有很好的对应关系，气温和降水共同影响着流域生态系统的生产力和降水利用效率，低温和干旱都不利于植被的生长和对水分的充分利用；洮河流域生态水文格局大体可划分为上游高寒草地牧区、中上游高寒草灌林区、中上游较高海拔牧林农混合区（迭山段）、中下游较低海拔牧林农混合区（岷山和太子山-白石山以北）和下游旱作农耕区等五种主要类型。

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线

1.5 论文框架

第二章研究区概况

2.1地理位置

2.2地质地貌

2.3气候特征

2.4土壤植被

2.5河流水系

2.6社会经济

第三章 洮河流域水文气象要素的时空变化特征

3.1 数据与方法

3.2 气温、降水、径流的变化特征

3.3 实际蒸散发的变化特征

3.4 小结

第四章 洮河流域净初级生产力

4.1 基于改进的CASA模型估算NPP

4.2 NPP模拟精度评价

4.3 NPP估算结果

4.4 NPP的变化特征

4.5 NPP的气候驱动机制初探

4.5小结

第五章 基于NPP与RUE的洮河流域生态水文格局

5.1 洮河流域RUE的时空分布及变化特征

5.2 不同覆被的RUE及变化特征

5.3 基于NPP和RUE的洮河流域生态水文格局

5.4 小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢