【《某地区气候变化和人类活动对植被动态影响的定量化研究案例报告》4900字（论文）】

某地区气候变化和人类活动对植被动态影响的定量化研究案例报告目录TOC\o"1-3"\h\u10521某地区气候变化和人类活动对植被动态影响的定量化研究案例报告 1212361.1气候因子时空变化特征 124101.2植被NDVI对气候因子的响应 6317791.2.1植被NDVI与温度、降水相关性分析 628381.2.2植被NDVI与温度、降水综合关系分析 10277991.3植被NPP对气候因子的响应 1146021.3.1植被NPP与温度、降水相关性分析 1195501.3.2植被NPP与温度、降水综合关系分析 15320751.4气候因子和人类活动对植被动态的贡献 15107711.4.1气候因子对植被动态的贡献 1613911.4.2气候因子和人类活动对植被动态的贡献 181.1气候因子时空变化特征统计研究区2000-2018年期间的气象数据，得到降雨量、温度和日照时数的年际变化折线图（表5-1，图5-1）。2000—2018年间，年均降水量累计为443.04mm、平均温度为7.73℃。整体上，研究区年平均温度和年降水量在波动变化中呈上升的趋势。随着全球气候的持续变暖，中国的平均温度在100年的时间内上升了0.5—0.8℃，变化趋势与全球相一致[68]。研究区域的年均温度及年降水量波动状况如图3所示，其中年降水量最大值出现在2010年。辽河流域降水量和温度变化多次出现极大值，降水量的极大值呈先增加后减少的变化趋势，而温度的极大值呈递增趋势。年降水量在360.89-641.46mm之间。2010年降水量达到最大，为641.46mm，最小值在2000年，为360.89mm，丰水年和枯水年的降雨量差值为280.57mm，年降水量在波动中呈上升趋势，趋势变化斜率为1.77mm/a。辽河流域19年间平均气温在6.35-7.73℃之间，平均气温最高值出现在2017年，7.73为℃，年均气温最小值出现在2012年，为6.35℃，气温在2000-2016年波动比较大，呈略微下降的趋势。年均日照时数为2019.85h，2001年日照时数最大，为3063.42h，最小值在2011年，为2732.70h。辽河流域2000-2018年降雨量、气温和日照时数的多年均值空间分布如图6-3。降水空间分布特征表现为：流域年降水量差别较大，空间分布均由东向西递减；年平均气温呈现由北向南递增、由东向西递减的趋势。空间分布上，年降水量多、平均温度较高的区域都主要分布在研究区的浑河流域，降雨量较少、平均温度较低主要分布在研究区的西辽河流域。日照时数与降水量的空间分布相反，由东向西递增。表5-12000-2018年间辽河流域气候因子变化情况年份平均气温/℃年均降水量/mm年均日照时数/h20006.95360.893008.9220017.18393.143063.4220027.90376.633037.5820037.87456.942776.2620048.01476.382964.3820057.12518.352876.4520067.61412.122858.9920078.60378.332953.4420088.02470.332909.6120097.35380.003049.2020106.66641.462768.1220117.21404.232732.7020126.35632.272881.6020137.10573.032878.2620148.16391.012926.4220158.10449.252843.2420167.73581.192880.64201711.10419.163019.6920187.83471.662877.33图5-12000-2018年辽河流域平均温度、降水量年际变化图5-22000-2018年辽河流域日照时数年际变化图5-32000-2018年辽河流域平均温度（A）、降水量（B）与日照时数（C）空间分布1.2植被NDVI对气候因子的响应1.2.1植被NDVI与温度、降水相关性分析植被的生长由气候环境和植被本身的理化特征共同决定。气候因素（降水量、气温和日照时数）的改变会造成植物生长状况的改变，而在气候因子中，降水和气温是影响植被生长最主要的因子。本论文，主要研究降水和温度对植被动态的影响。以年为单位，计算2000-2018年各像元的NDVI与平均温度和年降水的相关系数、偏相关系数（图5-4，图5-5）。结果表明，植被NDVI对温度和降水的响应在空间上呈不均匀分布，正负相关系数并存。植被NDVI与多年平均温度的相关系数在-0.84-0.88之间，平均相关系数为0.21，即温度升高，促进了植被NDVI的增加。其中相关系数为正的区域占全流域面积比为83.17%，相关系数为负的区域占全流域面积比16.66%。控制降水对植被NDVI的影响后，辽河流域多年平均温度与植被NDVI的偏相关系数在-0.91-0.91之间，平均偏相关系数为0.22，与单相关系数近似，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为79.59%，其中有21.92%通过p＜0.05的检验，呈负相关区域为20.41%，无显著负相关。相关性为正的区域主要集中在地势较高的西辽河流域、山区向平原的过渡带，由于山区海拔较高，相对于平原地区温度较低，热量可能是影响植被生长的主要因子，在达到植被生长的适宜温度之前，增温会促进植被的光合、呼吸等代谢过程，有利于植被生长。相关性为负的区域主要集中流域的东南区域，地势相对较为平坦。植被NDVI与降水之间的相关系数在-0.87-0.95之间，平均相关系数为0.05，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为56.07%，相关系数为负的区域占全流域面积比为43.76%。控制温度对植被NDVI的影响后，辽河流域多年平均降水量与植被NDVI的相关系数在-0.88-0.95之间，平均相关系数为0.1，其中相关系数为正的区域占全流域面积比60.30%，其中有27.29%通过p＜0.05的检验，相关系数为负的区域占全流域面积比39.70%，有10.50%通过p＜0.05的检验。可以看出辽河流域大部分地区的植被NPP与降水呈正相关。正相关区域主要集中在乌力吉木仁河、西辽河下游、西拉木伦河及老哈河，对于干旱半干旱地区而言，植被对降水的响应更敏感，降水会增加土壤的含水量，加快营养物质的运输及植被的代谢过程，从而促进植被的生长。相关性为负的区域主要集中东辽河、柳河口以上、浑河及大辽河干流等区域。

图5-4温度（A）、降水（B）和NDVI相关系数空间分布图图5-5温度（A）、降水（B）和NDVI偏相关系数空间分布图1.2.2植被NDVI与温度、降水综合关系分析在植被的生长中，可能受多种因素的综合作用和影响，相关性分析和偏相关分析并不能分析出各种因素对植被协同造成的影响，因此以气温、降水为自变量，对植被NDVI与这两种气候要素的复相关关系进行研究，进一步表征气象因素对植被NDVI的综合影响，结果如图5-6。复相关系数越大，说明植被NDVI与气温-降水的复相关关系越强。辽河流域植被NDVI与气温-降水的复相关系数空间分布上存在显著差异，值在0-0.96之间，平均相关系数为0.42。高值区域主要位于西辽河流域的中部、西拉木伦河及老哈河流域的中部，植被类型主要是草原和阔叶林。低值区域主要位于柳河口以下、太子河及大辽河干流，植被类型主要是栽培植被。整体上说，温度、降水对辽河流域植被NDVI的增加表现为促进作用。图5-6温度、降水与植被NDVI复相关系数空间分布图1.3植被NPP对气候因子的响应1.3.1植被NPP与温度、降水相关性分析研究植被NPP对气候变化的响应，定量分析气候因子变化对植被碳固存的影响，以年为单位，计算了辽河流域2000-2016年间植被NPP与温度、降水之间的相关系数、偏相关系数，生成其空间分布图，结果如图5-7和5-8所示。植被NPP与多年平均温度的相关系数在-0.84-0.89之间，平均相关系数为-0.172，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为32.51%，相关系数为负的区域占全流域面积比67.49%。控制降水对植被NPP的影响后，多年平均温度与植被NPP的相关系数在-0.83-0.86之间，平均相关系数为-0.120，与单相关系数相比稍有降低，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为40.34%，其中有11.21%通过p＜0.05的检验，相关系数为负的区域占全流域面积比59.66%，显著相关区域较少。相关系数为正的区域主要分布在西拉木伦河东北部区域、乌力吉木仁河的中部及西南部区域、以及东辽河、柳河口以上的区域。相关系数为负的区域主要分布在西辽河下游的北部和南部区域。植被NPP与降水之间的相关系数在-0.86-0.96之间，平均相关系数为0.204，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为76.34%，相关系数为负的区域占全流域面积比为23.66%，控制温度对植被NPP的影响后，多年平均降水量与植被NPP的相关系数在-0.86-0.96之间，平均相关系数为0.146，其中相关系数为正的区域占全流域面积比为70.66%，其中有28.20%通过p＜0.05的检验，相关系数为负的区域占全流域面积比为29.34%，显著相关区域较少。可以看出辽河流域大部分地区的植被NPP变化与降水变化呈正相关。相关系数为正的区域主要分布在西拉木伦河东部、乌力吉木仁河，相关系数为负的区域东辽河、柳河口以上、浑河及大辽河干流等区域。植被的生理生化过程需要水分的直接参与，土壤中养分需借助水的运输才能被植被吸收，因此，降水量的减少会使土壤中的养分无法运输，进而导致植被光合作用速率下降，有机物产量降低，植被NPP积累减少[69]，相反，降水量的异常增加会使土壤水分饱和，抑制植被NPP的积累。图5-7温度（A）、降水（B）与植被NPP相关系数空间分布图图5-8温度（A）、降水（B）与植被NPP偏相关系数空间分布图1.3.2植被NPP与温度、降水综合关系分析植被NPP和气温-降水之间的复相关系数空间分布，见图5-9，复相关系数在0-0.96之间，平均相关系数为0.402，空间分布上存在显著差异，高值区域集中在乌力吉木仁河流域的西南部，植被类型主要是草原和阔叶林，低值区域主要集中在柳河口以上、以下区域，植被类型主要是栽培植被。整体上说，温度、降水对辽河流域植被NPP的累积表现为促进作用。植被NPP和气温-降水的复相关系数空间分布与植被NDVI与气温-降水的复相关系数空间分布大致相同，表明植被NPP对气候变化的做出的响应与植被NDVI相似。辽河流域气温和降水具有显著的空间差异性，不同的区域，水热条件、植被类型分布存在差异，故植被对气候变化的响应不同。图5-9温度、降水与植被NPP复相关系数空间分布图1.4气候因子和人类活动对植被动态的贡献相关分析、偏相关分析和复相关分析能够揭示植被参数与气候因子之间可能存在的相关关系。然而，并不能解释每个气候因子对植被参数的影响[44]。本文采用偏导数法定量分离各个驱动因子（气候因子、人类活动）对植被动态的相对贡献。由于本论文植被NDVI的研究尺度是2000-2018年，植被NPP的时间尺度是2000-2017年，考虑到植被NDVI和植被NPP具有较好的相关性，故选取时间尺度较长的植被参数NDVI作为指标，选取各年度生长季植被NDVI均值来定量计算影响植被动态变化的驱动因子，进一步表征植被动态与各驱动因子的关系。1.4.1气候因子对植被动态的贡献2000-2018年各驱动因子对辽河流域植被动态变化的相对贡献量，如图5-10所示。温度对植被NDVI动态变化的贡献量在-0.019-0.022之间，均值为0.00014。降水对植被NDVI动态变化的贡献量在-0.04-0.04之间，均值为0.00142。日照时数对植被NDVI动态变化的贡献量在-0.074-0.163之间，均值为-0.00008。整体来看，2000-2018年，辽河流域生长季植被NDVI年际变化率为0.00212/a，其中温度、降水和日照时数对整个研究区生长季植被NDVI变化的平均贡献分别为、0.00014/a、0.00142/a、-0.00008/a，温度、降水的变化对辽河流域植被生长的贡献量为正。在气候因子中，降水量的变化对植被NDVI动态变化的贡献量最大，其中86.54%的区域对植被NDVI动态变化有正向贡献，主要分布在西辽河下游、东辽河、柳河口以上、西拉木伦河及老哈河流域的东南部地区。温度对植被NDVI动态变化有正向贡献的区域，占研究区总面积的58.66%，主要分布在东辽河、西拉木伦河及老哈河流域的南部地区。日照时数对植被NDVI的动态变化有负向贡献的区域，占整个研究区域的58.82%，主要分布在西拉木伦河及老哈河、乌力吉木仁河。

图5-10温度（A）、降水（B）、日照时数（C）对植被动态变化的贡献量1.4.2气候因子和人类活动对植被动态的贡献流域植被的生长受多种驱动因子的影响，除气候因子影响之外，人类活动在一定程度上也制约着植被的生长，定量识别驱动因子对植被动态变化的贡献是生态管理的关键，根据章节1.4.1的研究结果，可进一步计算出气候因子和人类活动对植被动态变化的贡献量，如图5-11所示。气候因子对植被NDVI动态变化的贡献量在-0.14-0.19之间，均值为0.00148。人类活动植被NDVI动态变化的贡献量在-0.04-0.04之间，均值为0.00064。整体来看，2000-2018年，辽河流域生长季植被NDVI年际变化率为0.00212/a，其中气候因子贡献率为0.00148/a，占比为69.81%，人类活动贡献率为0.00064/a，占比为30.19%。与人类活动相比，气候因子是影响整个研究区植被生长活动变化的主导因子。气候因子贡献量为正的区域占研究区总面积的82.19%，而其中，西部地