题名 | 全球生态系统土壤保持服务变化及其影响因素 |
作者 | 熊木齐
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答辩日期 | 2019-08
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文献子类 | 博士后
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 陈利顶
; 孙然好
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关键词 | 土壤保持 服务 ,土壤侵蚀,通用土壤流失方程,生态系统
Soil Conservation, Soil Erosion, Universal Soil Loss Equation, Ecosystem Service
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学位名称 | 理学
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其他题名 | Analysis of Spatial and Temporal Changes and Driving Forces of Global Soil Conservation Services
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学位专业 | 生态学
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英文摘要 | 土壤侵蚀是威胁生态安全的全球性问题之一,土壤保持是生态系统重要调节服务之一。土壤保持服务功能空间格局是明确土壤保持重要区域,实现土壤保持的基础和前提。近几十年来,全球社会经济高速发展, 人类活动加剧,生态系统受到不同程度的干扰, 部分 生态系统退化。与此同时,随着环境意识的提高,部分国家和地区实施了生态保护措施 。对全球 过去 生态系统土壤保持服务功能的空间格局和变化趋势 的 评估,能为未来土壤保持提供参考 。
本研究收集全球径流小区数据,对土壤 侵蚀 (水蚀 进行了全球范围评估; 基于 通用土壤流失方程系列模型( USLE/RUSLE 结合 RS、 GIS和 统计学等 分析方法 ,计算和优化影响土壤保持的各个因子 建立 1992~2015年栅格数据库 进行全球土壤侵蚀 风险 评价并验证结果;最后开展全球生态系统土壤保持功能评估,分析空间格局和变化特征,揭示 土壤保持服务 变化驱动因素。主要研究结果如下:
(1) 基于全球范围内径流小区监测数据 评估全球 土壤侵蚀 ,发现 裸地、 农田和园地的年平均土壤侵蚀强度远高于草地 、灌丛和森林 。不同 气候带 之间,同一土地覆被类型 土壤的侵蚀强度存在很大差异 如 热带和温带 裸地 土壤侵蚀强度均值大于 100 t·ha-1·yr-1,而寒带和干旱区 裸地 均值分别为 54.1 t·ha-1·yr-1和 10.6 t·ha-1·yr-1;农田的土壤侵蚀均值 也有明显差异: 热带( 41.8 t·ha-1·yr-1)、 暖温带 17.8 t·ha-1·yr-1)、 寒温带 21.8 t·ha-1·yr-1)和 干旱带 3.9 t·ha-1·yr-1)。
(2) 利用 Meta分析的方法 对全球范围内水土保持措施效应 数据 进行分 析发现 水土保持措施能 使年均 土壤流失量减少 地形坡度对水土保持措施 的效率也 有显著影响, 并 基于 此 量化了 全球水土保持 P因子 。
(3) 基于 RUSLE模拟 1992~2015年 全球土壤 侵蚀 时空格局 可知 全球 土壤侵蚀( 侵蚀 强度 > 2 t·ha-1·yr-1)面积为约 1742.47万 km2,平均 土壤侵蚀强度 约 5.78 2 t·ha-1·yr-1 农田是全球土壤侵蚀的主要来源。 空间上,全球土壤 侵蚀严重区域主要集中在 亚洲 、 非洲 和 南美洲 ,贡献了全球 89.39%的土壤 侵蚀量。 全球土壤侵蚀呈增加趋势 变化斜率为 4.26×10-3 t·ha-1·yr-2。
(4) 模拟全球生态系统土壤保持服务空间 格局 可知 全球生态系统年均土壤保持 强度约为 2 28.22 2 t·ha-1·yr-1,平均土壤保持率 达到 95.87%。各类生态系统在土壤保持方面发挥了重要的作用,尤其是森林生态系统土壤保持总量占比全球土壤保持总量的 68.74%。全球土壤保持极重要区面积为 244.12万 km2 主要分布在亚洲 和南美洲,占比全球极重要区面积的 基本 都是植被覆盖较好的高山区。
(5)全球生态系统土壤保持服务功能整体增强,平均变化斜率为 0.93 t·ha-1·yr-2。 全球有 60.03%的陆地区域土壤保持服务功能呈增强趋势,其中 13.89%的区域超过 5%显著性水平,平均 变化 斜率为 8.88 t·ha-1·yr-2 40.53%的区域土壤保持服务功能呈下降趋势,其中 4.02%的区域超过 5%显著性水平,平均斜率为 -23.43 t·ha-1·yr-2。亚洲南部和南美洲局部地区土壤保持强度变化幅度较大,而北半球 寒温带 生态系统土壤保持强度普遍增强,但增强幅度比较平缓。
(6) 分析生态系统土壤保持服务变化的影响因素, 发现 1992~2015年,全球农田开垦面积为 181.16万 km2,其中 有 森林 103.94万 km2 、灌丛 24.82万 km2和草地 23.35万 km2 转为农田,土壤保持强度 均值分别 下降 14.64%、 16.24%和此外,由于生态保护工程等的实施,部分 农田 63.9万 km2 转为森林,荒漠 42.01万 km2 转为草地,土壤保持强度平均分别提升 了 14.78% 和 71.69%。说明生态保护工程 能有效 增强土壤保持服务功能,而 农田开垦 则 导致土壤保持功能显著降低。
综上,全球土壤侵蚀形势严峻,尤其是农田生态系统,是全球水土流失的主要来源。 1992~2015年全球生态系统土壤保持功能呈逐渐增加趋势,生态保护工程实施和城市化 使 土壤保持功能显著增强, 但 农田开垦、荒漠化使土壤保持功能 显著 减弱。 |
语种 | 中文
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页码 | 126
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42325] |
专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
熊木齐. 全球生态系统土壤保持服务变化及其影响因素[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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