喀斯特区域植被碳储蓄时空分异特征及其固碳效应

在景观高度异质性的西南喀斯特区域，植被的不连续性与片段化决定了不能直接应用其它区域植被碳模型，探讨新方法与新技术弄清该区域植被碳储蓄时空分异特征及其固碳效应，对该区域生态系统碳储量的正确估算和石漠化综合治理工程的效益评价具有重要的科学意义。本项目拟基于长时间序列(1975-1985-1995-2005)不同空间分辨率(0.5、1、5、10、15、30m)的遥感影像、采样数据和收集资料，利用邻域分析与线性分离技术分析桂西北典型喀斯特区多年植被格局；探讨基于空间模型与多尺度转换的典型喀斯特区不同植被类型碳储蓄的时空分异特征；在区分人工林与自然林的前提下，初步揭示桂西北典型喀斯特区1975年以来植被的固碳效应，为准确估算喀斯特区域碳储量提供理论依据，为减缓我国环境外交谈判中来自碳排放方面的压力提供基础数据与科学依据。

对植被不连续与景观高度异质的西南喀斯特区，通过新方法与技术弄清该区域植被碳储蓄时空分异特征及其固碳效应，对该区域生态系统碳储量的正确估算和石漠化综合治理的效益评价具有重要的科学意义。本项目基于LANDSAT TM和MODIS等不同空间分辨率的遥感影像、野外采样数据和林业清查数据等收集资料，运用ERDAS、ARCGIS、SPSS和MATLAB等软件，通过空间模型、径向基函数网络 (Radial Basis Function Network, RBFN) 模型和典范对应分析(canonical correspondence analysis , CCA)等研究方法，探讨了桂西北典型喀斯特区不同植被类型碳储蓄的时空分异特征及生态建设以来的植被固碳效应。主要结论有：(1) 桂西北典型喀斯特区1990-2000-2005-2010年植被碳储量及其密度均呈上升趋势(年增长率为3.90％)，空间分布上大致表现为西部高、中东部低，北部高、南部低。东部喀斯特区增加明显，其中有七个县市植被碳密度升级为更高等级。(2) 人工植苗、直播、飞播和萌生方式植被碳密度增加，退耕还林工程的植被碳密度均呈明显增长(增加3.00 t/hm2)，所有林种碳密度都呈不同程度的增长。(3) 退耕还林实施以来植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)和生态系统净生产力(Net Ecosystem Productivity, NEP)都处于增长变化趋势，NPP年均增长率为1.32 g C m-2，变化显著比例为21.14%(p<0.05)。(4) 对植被碳密度空间分布影响最为重要的前4位为地类、森林类型、林种和植被类型4个因子(标准化重要性分别在50%以上)，其次为石漠化程度、腐殖层厚度、面积等级、植被总覆盖度和土层厚度5个因子(标准化重要性分别在15-30%)，影响最小的是坡位、坡度、坡向和海拔4个地形因子(标准化重要性仅分别2-11%)。研究结果表明：退耕还林和生态移民等生态恢复建设有利于喀斯特区域生态环境好转，典型喀斯特区植被碳储蓄及其固态效应显著增强，石漠化治理效果明显。研究结果为喀斯特区碳储量估算与石漠化治理效益评价提供基础数据与科学支撑。