基于多源遥感的科尔沁沙地防护林气候适应机制研究

批准号:
31400614
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
28.0 万元
负责人:
郑晓
依托单位:
学科分类:
C1613.荒漠化与水土保持
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋立宁、孙一荣、闫妍、商贵铎、朱春雨
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中文摘要
科尔沁沙地是三北防护林工程建设核心区,防护林建设使其生态环境得到极大改善,但同时也出现了以防护林衰退、防护效应不能正常发挥的严重问题;究其原因,防护林的气候适应机制不清,进而造成防护林建设与实际气候条件不符是问题的关键。然而,由于决定防护林建设成败的最根本、最重要的气候要素——气温和降水量数据不足,影响了防护林气候适应机制研究、不能满足防护林建设精准规划需求。为此,本项目拟利用地面调查与多源遥感数据相结合的方法,探索科尔沁沙地高时空分辨率(日,1 km)气温和降水量估算方法,确定长时间序列生长季气温和降水量的时空格局;探讨防护林衰退与气候要素的关系,明确主要防护林树种的气候适应机制;开展现有防护林气候适应性评价,提出科尔沁沙地防护林建设精准气候区划方案。研究结果不仅为科尔沁沙地防护林经营与管理提供理论与技术支撑,更可为三北防护林建设发展方向、合理布局及可持续经营提供新的方法与参考。
英文摘要
The Horqin Sandy Land (HSL) is one of the key areas in the implementation of the Three-North Shelter Forest Program (TNSFP). The establishment of shelter forests has played a significant role in improving regional environments, but some problems, such as the decline of shelter forests and the limitation of the potential protective effects of shelter forests, have come up recently. The major reasons for these problems are that the acclimation mechanisms of shelter forests to climatic factors are not well understood, consequently, the TNSFP implementation has not been in strict accordance with the local climate conditions. However, the lack of air temperature and precipitation data, which are two key environmental/site factors determining the success of afforestation in arid and semiarid areas, causes the difficulties in the research on the acclimation mechanisms of the shelter forests to climatic factors precisely. Therefore, based on the combination of ground survey with multi-source remote sensing data, the specific objectives of this project are as follows: 1) to explore the methods for estimating air temperature and precipitation at high spatial (1 km grid) and temporal (daily) resolution, respectively, and confirm the spatial and temporal patterns of air temperature and precipitation of the growing season in long sequences (2000-2015); 2) to discuss the relationship between the decline of shelter forests and climatic factors, and define the acclimation mechanisms for the main tree species of shelter forests; 3) to evaluate the acclimation, and propose the precision climatic regionalization for shelter forests in the HSL. The results obtained in this project certainly provide theoretical basis and technical support for shelter forest management in the HSL, and especially provide a new method and reference case for the development direction, rational distribution and sustainable management of the TNSFP.
科尔沁沙地是三北防护林工程建设核心区,防护林建设使其生态环境得到极大改善。然而,科尔沁沙地出现了防护林衰退、防护效应不能正常发挥的严重问题;究其原因,防护林的气候适应机制研究不清。因此,本项目利用多源遥感数据和气象站点数据相结合,首先建立了科尔沁沙地1 km分辨率的日/月气温和降水量估算方法,明确了确定长时间序列生长季气温和降水量的时空格局;同时,利用地面调查和多期遥感数据相结合,量化了区域尺度樟子松的衰退程度,明确了樟子松固沙林的衰退要素作用;在上述两方面的研究基础上,提出了科尔沁沙地精准气候区划方案。主要结果如下:.1)建立了高精度日/月的气温和降水量方法.气温:日气温主要是建立气温与MODIS地表温度直接的关系;月气温以气象站点观测数据为因变量,以地理变量和遥感变量为自变量,构建了科尔沁沙地气温回归模型。气温精度:日气温的平均R2(观测值与估算值的决定系数)=0.99、均方根误差(RMSE)=2.87℃;月气温的平均R2=0.93,RMSE=3.27℃。降水量:日降水量基于TRMM 3B42(日降水量)和DEM数据,采用Cokring插值方法获得1 km日降水量空间分布;精度R2=0.45;月降水量利用TRMM 3B43数据和MODIS NDVI数据,采用降尺度方法,获得1 km月降水量空间分布,R2=0.67、RMSE=27.23 mm。.2)量化了科尔沁沙地樟子松固沙林衰退程度、过程及其影响要素.基于1979-2015年10景Landsat系列遥感影像和2015年高分2号对科尔沁沙地南緣樟子松分布的集中区进行了衰退级别和衰退过程的量化,结果发现:空间尺度,2015年65.44%的樟子松出现不同程度衰退(49.41%轻度衰退、10.76%中度衰退、5.27%重度衰退);主要原因是林分密度过大、其次是降水量。时间尺度,1983年开始出现规模性衰退,1991-1995年衰退规模最大,1995年后衰退现象一直持续;主要是因为极端干旱的频发出现。.3)构建了科尔沁沙地精准的气候区划. 基于区域水量平衡,将科尔沁沙地分为防护林乔木重点建设区(面积1.47万km2)、针叶林重点建设区(面积0.53万km2)、乔木混交林建设区(面积1.94万km2)、灌丛建设区(面积0.43万km2)、自然恢复区(面积0.86万km2)。
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Assessment of the effects of shelterbelts on crop yields at the regional scale in Northeast China
东北地区区域尺度防护林对农作物产量的影响评估
DOI:10.1016/j.agsy.2015.12.008
发表时间:2016-03
期刊:AGRICULTURAL SYSTEMS
影响因子:6.6
作者:Zheng Xiao;Zhu Jiaojun;Xing Zefeng
通讯作者:Xing Zefeng
DOI:--
发表时间:2017
期刊:生态学杂志
影响因子:--
作者:丛俊霞;郑晓;朱教君;宋立宁;高西宁;李秀芬;闫涛
通讯作者:闫涛
A new climatic classification of afforestation in Three-North regions of China with multi-source remote sensing data
多源遥感数据对三北地区造林造林气候的新分类
DOI:10.1007/s00704-015-1646-0
发表时间:2015
期刊:THEORETICAL AND APPLIED CLIMATOLOGY
影响因子:3.4
作者:Zheng Xiao;Zhu Jiaojun
通讯作者:Zhu Jiaojun
科尔沁沙地固沙林50年变化动态及其对沙漠化过程作用机制
- 批准号:31770758
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:郑晓
- 依托单位:
国内基金
海外基金
