黑龙江省气象因子的混合插值及与落叶松NPP相关性分析

发布时间：2020-08-25 22:53

【摘要】：气候条件是影响生态环境和人类社会的重要因素,研究区域的森林植被生长状况和规律时,应充分地考虑当地的气候环境。黑龙江省气象站稀少,通过优化的插值方法,获取高精度的气象因子空间分布是林业科研工作中重要的一环。落叶松(Larix gmelinii(Rupr.)Kuzen.)是我国东北地区的主要三大针叶用材林树种之一,也是北方针叶树种中最为速生丰产的树种之一,通过探寻其NPP与气象因子的关系,对落叶松的可持续经营和管理有着重要意义。本研究使用结合地统计学和传统统计学的混合插值法,与传统插值方法比较模拟黑龙江省气象因子的效果,选取最优的插值结果,探寻样地尺度上,气象因子与落叶松NPP的关系。以黑龙江省2010年生长季(5月-9月)气象因子(日平均气温、日降水量)及500块落叶松林固定样地数据为数据源,首先分别使用反距离加权(IDW)、普通克里金(OK)、多元线性回归(MLR)和混合插值法(包括回归反距离加权(RIDW)和回归克里金(RK))五种插值方法对生长季月均气温和月均降水量进行插值及比较,以最佳插值方法得到黑龙江省2010年生长季月均气温和月均降水量空间分布图,并提取样地点气象因子(月均气温和月均降水量);其次,根据东北地区树种生物量异速模型估算落叶松样地单位面积森林地上生物量(AGB),采用地上生物量(AGB)分别估算天然和人工落叶松的净初级生产力(NPP),并与样地点气象因子进行相关性分析。研究结果表明:五种插值方法中RK的生长季月均气温和月均降水量RMSE分别为0.420℃和10.11mm,均优于其它插值方法。生长季期间,在东西方向上,生长季月均气温和降水量自西向东逐渐增加,而落叶松NPP呈现先增加后减少的趋势。在南北方向上,生长季月均气温和落叶松NPP南至北大体呈逐步降低趋势。天然落叶松NPP与生长季月均气温和降水量的Pearson相关系数分别为0.224和0.316,它们的p值都小于0.01,呈极显著相关。而人工落叶松NPP与生长季月均气温和降水量的Pearson相关系数为-0.031和-0.056,p值均大于0.05,相关性并不显著。相比其它方法,考虑地形因子和多元回归模型结果残差的RK方法可以更好的模拟黑龙江省生长季月均气温和月均降水量。生长季期间,各个样地间的人工落叶松NPP平均值较高,且差异性较低。天然落叶松NPP与生长季月均气温和月均降水量均有一定的相关性,且月均降水量比月均气温的影响更大,而人工落叶松NPP受生长季月均气温和月均降水量的影响相对较小。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S791.22
【图文】：

东北林业大学硕士学位论文逦逡逑２研究区域概况及数据来源逡逑２．１研究区域概况逡逑２．１邋＿１地理位置及行政管辖逡逑黑龙江省地处我国东北部，所处地带相比其它省份纬度较高，是我国最靠近北极圈逡逑的省份，地理坐标范围在东西方向上为东经１２１°ｉｒ￣１３５°０５＇、南北方向上为北纬逡逑４３°２６＇？５３°３３％东西跨１４个经度，南北跨１０个纬度。黑龙江省北疆与俄罗斯联邦相接逡逑壤，其中国界线长度达３０４５ｋｍ，是连接俄罗斯远东地区和亚太地区的一条主要通道，逡逑是我国“一带一路”向北延伸的重要跳板。黑龙江省西侧和南侧分别为我国内蒙古的呼逡逑伦贝尔市和吉林省。黑龙江省现有１３个地级市行政区，全省面积约为４７．３万ｋｍ２。逡逑

３．１．２ＤＥＭ数据处理逡逑本研宄使用ＥＮＶＩ邋５．４软件，将下载得到的ＧＤＥＭＶ２全球３０ｍ分辨率的数字高程逡逑模型产品拼接，使用黑龙江省行政区划矢量图将其裁剪并投影，得到３０ｍ分辨率的黑逡逑龙江省ＤＥＭ，结果如图３－１所示。逡逑基于已经得到的黑龙江省ＤＥＭ数据，使用ＡｒｃＧＩＳ邋１０．３软件中的“表面分析”工逡逑具，提取黑龙江省３０ｍ分辨率的坡度、坡向和经讳度栅格面，并对得到的所有栅格面逡逑投影，为建立多元回归插值模型提供依据。逡逑３．１．３落叶松样地数据处理逡逑将收集到的样地数据筛选整理，选取林分类型为落叶松纯林的样地，剔除数据存在逡逑异常、缺失及疏林地样地，对样地信息进行分类汇总，形成Ｅｘｃｅｌ数据表。逡逑将落叶松样地数据表导入到ＡｒｃＧＩＳ邋１０．３软件中，根据其经纬度信息，生成落叶松逡逑样地矢量图，对其投影后，得到２０１０年黑龙江省落叶松样地分布图，结果见图３－１所逡逑７Ｊｎ邋0逡逑－１２－逡逑

克里金插值的基本假设要求数据具有正态性，并没有空间趋势，因此对原始数据进逡逑行分析。由频率分析可知，黑龙江省２０１０年各气象站点生长季月平均气温在逡逑１３．８８？２０．６８°Ｃ，月均降水量在４１．５４￣ｌｌｌ．７４ｍｍ。由图４－１可知，生长季月均降水量数据逡逑具有较好的正态性，而生长季月均气温数据不符合正态性，故对其进行Ｂｏｘ－Ｃｏｘ变换处逡逑理，通过试验最终确定变换参数为９，生长季月均气温符合正态性。逡逑使用ＡｒｃＧＩＳ邋１０．３地统计模块中的趋势分析功能，拟合多项式阶数为２，生成黑龙逡逑江省２０１０年生长季月均气温（左）和月均降水量（右）趋势分析图，根据图４－２可逡逑知，气温由南向北成明显递减趋势，这与纬度越高气温越低的基本规律恰好吻合。气温逡逑在东西方向上存在偏倒“Ｕ”型趋势，即黑龙江省西部和东部生长季气温较低，中部较逡逑高，这与黑龙江省地理分布有关，西部大小兴安岭的高海拔地区气温会明显降低，东部逡逑地区距海岸线较近

【参考文献】

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本文编号：2804309