基于生态系统服务的中亚水土热资源匹配度时空变化特征分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 闫雪 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李兰海 |
| 关键词 | 水土热资源匹配度 生态系统服务 PSO-SOFM 神经网络模型 匹配度分区 中亚地区 Matching Degree of Water, Soil and Heat Resources Ecosystem Services PSO-SOFM Neural Network Model Zoning of Matching Degree Central Asia |
| 学位专业 | 理学硕士 |
| 其他题名 | Spatio-temporal characteristics of the matching degree of water,soil and heat resources based on ecosystem services in Central Asia |
| 英文摘要 | 生态系统服务功能是生态系统与人类福祉之间重要的纽带， 它对于维持生命支撑系统的良好运转有着重要意义。从资源供给、物种多样性保护，到气候调节、灾害控制，生态系统服务在多个方面保证着地球生物圈的稳定可持续。 水资源、土地资源、热量资源是生态系统中重要的基础自然资源，与农业生产及粮食安全问题关系密切，同时也是自然生态系统可持续发展的重要支撑。近年来，随着自然资源短缺问题的加剧，这三个要素之间的内在联系开始逐渐凸显。水、土、热资源三者的匹配程度影响一个地区水、土、热资源综合利用效率，进而影响该地区的农牧业生产和生态环境可持续发展。 研究水土热资源匹配度可以为区域水土热资源高效利用与管理决策提供依据， 为区域水土热资源空间优化配置奠定基础。然而，现有的研究多针对单一资源，对其脆弱性、承载力或配置情况进行探讨，关于水资源、土地资源和热量资源匹配的研究较少。中亚五国位于内陆干旱区，属于丝绸之路经济带的核心区域，该地区生态系统脆弱且对环境变化响应敏感，随着区域人口增长和社会经济的发展，资源的供求矛盾不断加深。 研究该地区水土热资源匹配度的时空分布状况， 对于协调区域资源利用、维持丝绸之路经济带社会—经济—自然复合生态系统的稳定有重要意义。生态系统服务功能将生态系统与人类社会可持续发展紧密联系在一起，在水土热资源优化配置中考虑生态系统服务十分必要。因此，本研究针对生态环境脆弱的中亚五国地区，引入与人类福祉相关的生态系统服务的概念，利用基于遥感数据的植被净初级生产力（NPP）指标法，计算了 4 种生态系统服务（植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养、生物多样性保护服务），分析其时空变化特征。并在此基础上， 利用生态系统服务构建中亚水土热资源匹配度指数，采用趋势分析和 Hurst 指数方法，分析了中亚水土热资源匹配度的时空变化特征，探讨其与气候因子及水分利用效率的相关性。此外， 应用粒子群优化法自组织特征映射（PSO-SOFM） 神经网络模型，并利用植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养、生物多样性保护等四种生态系统服务作为水土热资源匹配度分区指标，完成了中亚地区水土热资源匹配度分区，以期为优化区域水土热资源开发利用模式提供决策参考，为生态环境保护提供合理依据。主要结论如下：1） 中亚地区植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养、生物多样性保护这四种生态系统服务的空间分布具有一致性， 总体自东向西呈山地—绿洲—荒漠方向降低趋势。在 2000—2015 年期间，四种生态系统服务均有不同程度降低。2）中亚地区水土热资源匹配度总体偏低（9.3），且在不同生物群区具有明显的空间差异性，总体表现为高山森林区>高山草甸区>典型草原区>荒漠草原区>湖区>荒漠区。 2000—2015 年间，中亚地区各生物群区的水土热资源匹配度与区域总体水土热资源匹配度均表现为波动下降，但变幅小、持续性较差。3）气温和降水在空间分布上的巨大差异性及错位性是中亚水土热资源匹配度总体偏低的主要原因，降水对中亚水土热资源匹配度的影响强于气温，在相同温度区内匹配度随降水的增加而增加。此外，中亚水土热资源匹配度与水分利用效率之间也有较强的相关性，这可能与该地区植物生理活动、地表覆被特征等有关。4）利用 PSO 优化算法改进的 SOFM 神经网络模型可以良好地避免训练过程中死神经元的出现， 有效实现中亚地区水土热资源匹配度分区。 结合分类效果指数进行最优类别筛选后，最终可将中亚地区水土热资源匹配度划分为 5 大类21 个子区， 且五类分区之间生态系统服务表现出明显的空间分异特征，即森林—草原高匹配区>草原中高匹配区>草原—半荒漠中等匹配区>半荒漠中低匹配区>荒漠低匹配区。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15460]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 闫雪. 基于生态系统服务的中亚水土热资源匹配度时空变化特征分析[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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