东北天然林保护工程森林态系统服务功能变化评估（1992—2015）

发布时间：2020-08-25 07:17

【摘要】：2000年前后,东北地区开始实施天然林资源保护工程,以期在森林保护与经济发展间寻求平衡点。因此,如何准确的对天然林保护工程实施效果进行评估成为一个重要的科学问题。制定合理的森林规划与管理对策,可以在生态恢复与保护的同时,推动经济发展,提供决策支持。因此,本研究以东北地区1992-2015年每年的土地利用及植被归一化指数数据为基础,通过CASA模型、USLE模型和In VEST模型,在校正不同模型的参数后,对东北地区每一年的植被覆盖度、植被净初级产力(NPP)、土壤保持量和水源涵养量进行了模拟,并采用CV(coefficient variation)、MK(Mann-Kendall test)、TS(Theil Sen Median trend)、Hurst、线性回归等方法对不同生态系统服务功能的变化趋势进行统计分析,采用Pearson相关性分析和残差分析法明确气候因子和人类活动对不同生态系统服务功能的影响,旨在科学地表征不同生态系统服务的变化趋势以及天然林保护工程对生态系统服务功能的影响,研究主要结论如下:(1)2000-2015年天然林保护工程实施初见成效,森林面积显著增加。增加的森林主要源于耕地、草地和稀疏植被。此外,由于农业的发展以及退耕还草政策的实施,草地和耕地的相互转化相对较剧烈,草地和耕地转化区域主要位于松嫩平原。(2)天然林保护工程的实施改善了生态系统质量。主要表现在天然林保护工程区植被覆盖度的增加。此外,天然林保护工程实施后,天然林保护工程区的植被覆盖度稳定性有所提高(稳定状态面积较1992-1995年提高了42.98%),植被覆盖度变化趋势以增加为主。(3)天然林保护工程实施后,不同生态系统服务功能均得到改善。天然林保护工程区内,NPP均值年际变化在2000-2015年呈波动中上升趋势,增加速率为0.0016 a~(-1),2000-2015年空间分布上天然林保护工程区内76.14%NPP得到改善;土壤保持量均值年际变化由1992-1999年的减少趋势(-1.17a~(-1)),变为2000-2015年增长趋势(14.58 a~(-1));水源涵养量均值年际变化由1992-1999年的减少趋势(-5.36a~(-1)),变为2000-2015年增长趋势(8.43 a~(-1)),空间分布上天然林保护工程区内92.86%水源涵养量呈改善趋势。(4)天然林保护工程区内,不同生态系统服务功能平均值优于非天然林保护工程区。空间分布上,NPP、土壤保持量和水源涵养量平均值在大兴安岭、小兴安岭和长白山区域相对较高;呼伦贝尔、松嫩平原和赤峰等区域NPP、土壤保持能力和水源涵养能力相对较差,草地、耕地和稀疏植被是该区域的主要土地利用类型。(5)东北地区NPP、土壤保持量和水源涵养量之间均为协同关系,且土壤保持量与水源涵养量间的协同关系显著性极高;东北地区综合生态系统服务相对重要区,仅占整个研究区面积的16.83%,并且主要分布在天然林保护工程区内。本研究全面系统的对东北地区生态系统服务功能进行了评估,不仅量化了天然林保护工程实施前后生态系统服务功能的空间演变规律和年际变化趋势,而且可以为天然林保护工程未来的实施与规划提供数据支持与参考。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.56
【图文】：

天然林保护工程,区位,位置,兴安盟

.1.1 地理位置及范围东北地区自北向南包括黑龙江省，吉林省，辽宁省以及内蒙古自治区东四呼伦贝尔市、通辽市、赤峰市和兴安盟) (李明, 2014)，其地理位置范围为 11240°E，40°~55°N，如图所示。东北地区总面积 124 万平方公里，其由东至西为 1388km，南北长 1634 km。东北地区北接俄罗斯，西连蒙古国，南与朝鲜接(姜芳, 2008)。东北地区隶属松花江流域及辽河流域，主要包括黑龙江、松江、辽河、嫩江、乌苏里江及图们江(钱易, 2000)。东北地区天然林资源保护工程区主要分布于大小兴安岭、长白山脉，行政涉及内蒙古自治区兴安盟、呼伦贝尔市，黑龙江省大兴安岭地区、黑河市、市、绥化市、鹤岗市、佳木斯市、哈尔滨市、双鸭山市、鸡西市及牡丹江市, 省延边朝鲜族自治州、吉林市、白山市及通化市。该区跨寒温带针叶林、针阔叶混交林、温带草原三大植被区域，总之东北天保工程区是我国的重点。

空间分布图,变化评估,坡度,丘区

东北天然林保护工程区森林生态系统服务功能变化评估（1992—2015）兴安岭、小兴安岭及长白山。此外，内蒙古高原东部及辽东丘区。其中，东北平原由三江平原、松嫩平原及辽河平原组成区的 29.67%。不同高程范围内，植被类型差异鲜明，在高程多为农业植被，如玉米、大豆和水田等农作物类型及草原植地区多为自然生长的森林植被类型。坡度因子是影响自然环境的大小往往决定了土地利用情况，研究区内坡度较小的地区，土地利用类型以耕地和建设用地为主；而坡度较大的地区林等植被。

降雨量,暗棕壤,大兴安岭,黑土

图 2-3 东北地区降雨量和温度空间分布图Figure 2-3 Spaitial distribution of precipitation and temperature in northeast China2.1.4 土壤东北地区内主要土壤主要包括九大类(暗棕壤、草甸土、黑土、棕壤、白浆土、黑钙土、沼泽土、栗钙土、栗褐土)，其中黑土的面积高达东北地区总面积50%以上(宋戈等，2014)。各土壤类型的分布明显受到地表岩性和地貌条件的控制, 大兴安岭西部地区分布广泛的棕色针叶林土；暗棕壤主要分布于大兴安岭东北地区以及长白山山脉等山地丘陵地区。2.2 社会经济概况人口方面，东北地区常驻人口有汉族、满族、朝鲜族、蒙古族等民族。经济方面，东北地区曾是新中国最为重要的工业基地，自十六大提出“支持老东北工

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