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毛乌素沙地沙漠化及其逆转过程与生态系统水分利用效率关系研究

批准号:
42107499
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
康文平
学科分类:
区域环境质量与安全
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
康文平

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
生态系统水分利用效率(EWUE)是评价土地沙漠化发展、逆转及防沙治沙实施效果的重要因素。然而,目前沙漠化与EWUE的关系尚不清楚,EWUE是否能有效指示沙漠化尚待验证,严重制约了沙漠化过程的评估及其防治措施的实施,有必要开展不同沙漠化过程EWUE变化规律及阈值判定分析研究。本项目拟以毛乌素沙地为研究区,依据MODIS数据、CASA模型、PT-JPL模型及其他辅助数据,反演沙漠化监测与评估指标,优化指标组合与方法,确定研究区土地沙漠化现状、程度及演变过程;估算研究区2000-2023年植被生产力(NPP)和蒸散发(ET),分析EWUE的时空变化格局与影响因素;结合野外实测与关联规则,从遥感大数据样本中获取不同沙漠化过程与EWUE变化的关系,判定划分不同沙漠化阶段及过程的EWUE阈值,并评价EWUE指示沙漠化信息的能力;为依据碳-水耦合关系评估大尺度的沙漠化提供理论基础和科技支撑。
英文摘要
As one of key factors during the assessment and prevention of Aeolian desertification, Ecosystem Water Use Efficiency (EWUE), indicating coupled carbon-water process, should be paid much more attention. However, the variation and thresholds of EWUE among different Aeolian desertification processes, and the indication of EWUE to Aeolian desertification remain unclear. In this program, with field investigation data, MODIS products, CASA model, PT-JPL model and other auxiliary data, the indicators, firstly, will be inversed to monitor and evaluate the status, degrees and dynamics of Aeolian desertification in the Mu Us sandy land. Then, the NPP and ET will be estimated from 2000 to 2013 to analyze the spatial-temporal trends of EWUE, meanwhile the influence factors of EWUE will be discussed with correlation analysis. Based on that, the relationship between Aeolian desertification and EWUE will be explored by Association Rules Mining (ARM), and the variation and thresholds of EWUE during Aeolian desertification will be determined to analyze whether EWUE could indicate Aeolian desertification effectively. After that, it will be helpful to provide the theory and technical support for assessing Aeolian desertification process at large scale, and to provide the references for the ecological restoration and management of sandy lands.
生态系统水分利用效率(WUE)是评价沙漠化发展、逆转及防沙治沙实施效果的重要因素。然而,目前沙漠化与WUE的关系尚不清楚,WUE是否能有效指示沙漠化尚待验证,严重制约了沙漠化过程的评估及其防治措施的实施。本项目以毛乌素沙地为研究区,依据MODIS数据、CASA模型、PT-JPL模型及其他辅助数据,反演沙漠化监测与评估指标,优化指标组合与方法,明确了2000-2020年毛乌素沙地土地沙漠化现状、程度及演变过程;估算了研究区2000-2000年植被生产力(GPP)、蒸散发(ET)和WUE,分析WUE的时空变化格局与影响因素;结合野外实测与关联规则,挖掘了土地沙漠化与WUE变化的关系,并评价了WUE指示沙漠化信息的能力。结果表明:2000-2020年毛乌素沙地沙漠化面积平均为5.84万km2,且以轻度沙漠化为主;20年间沙漠化土地面积总体呈现减少趋势,且以沙漠化程度减轻为主。研究区的GPP、ET和WUE均呈现出东高西低分布格局,其中,平均WUE为0.46±0.28gC mm-1H2O,且农田>草地>荒漠区;2000-2020年GPP和WUE均呈现显著增加趋势。沙漠化发展过程中,GPP一般是呈现降低趋势,各阶段减低速率不同,而WUE则是先增后减的趋势;不同程度沙漠化土地的WUE存在差异,可在一定程度上指示沙漠化信息。本项目研究结果为依据碳-水耦合关系评估大尺度的沙漠化提供理论基础和科技支撑。
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