三北防護林工程監(jiān)測和評價研究

前言

　　大型林業(yè)生態(tài)工程的特點是地域廣、時期長，人力、物力、財力投入巨大，因而監(jiān)測和評價起著舉足輕重的作用。但其評價的難點在于工程過程中雜糅著自然、非工程人為活動等其他重要的影響過程，因而工程區(qū)在工程實施階段的表現(xiàn)和結(jié)果無法直接反映林業(yè)生態(tài)工程的獨立貢獻。因此，對林業(yè)生態(tài)工程進行評價的核心和根本目的是分離出該工程對工程區(qū)生態(tài)質(zhì)量的獨立貢獻?！　”緯赃b感長時序數(shù)據(jù)為基礎，以GIS為建模平臺，構(gòu)建林業(yè)生態(tài)工程的監(jiān)測和評價體系，從而定量、準確、科學地回答決定林業(yè)生態(tài)工程成敗的關鍵問題：①工程期間工程區(qū)的生態(tài)質(zhì)量變化特征；②變化的根本原因；③林業(yè)工程的獨立貢獻。并采用構(gòu)建的模型體系評價三北防護林工程第一階段（1978～2000年）。　　本書的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下。　?、?提出Sen趨勢度+Mann?Kendall趨勢檢驗方法分析區(qū)域植被長時序變化特征，作為評價林業(yè)生態(tài)工程區(qū)在工程期間生態(tài)變化的主要方法。該方法不需要數(shù)據(jù)服從某一特定分布，并且對數(shù)據(jù)的誤差具有較強的抵抗能力。同時該方法對于顯著性水平的檢驗也具有較為堅實的統(tǒng)計學理論基礎，使得結(jié)果較為科學和可信。　　三北防護林工程第一階段（分析區(qū)間為1981～2000年）的評價結(jié)果表明，區(qū)域植被整體水平呈上升趨勢，13?24%的地區(qū)植被為顯著上升，1?43%的地區(qū)植被呈顯著下降（顯著性水平：α=0?1）。將三北防護林工程區(qū)NDVI年加和值作為一個指標，代表該年工程區(qū)植被的整體狀況，與每年造林面積進行對比分析，結(jié)果表明，造林活動對工程區(qū)植被總體水平有很強的影響，但植被狀況直接依賴于當前或者近期的造林面積，而不是之前所有造林面積的總和，可能是有相當一部分造林地在造林當時有明顯效果，之后卻可能達不到預期的目的?！　、?改進現(xiàn)有的殘差法模型（RESTREND），評價氣候和人類活動對工程區(qū)生態(tài)質(zhì)量的影響，解釋植被長時序變化的原因。提出綜合溫度概念，解決不同區(qū)域影響植被生長的主導溫度因子不同，從而無法統(tǒng)一建模的研究難點。通過植被生長受降雨、溫度影響的機理和統(tǒng)計分析，提出NDVI與降雨量的對數(shù)函數(shù)關系和NDVI與綜合溫度的二次函數(shù)關系，基于此建立二元混合方程進行NDVI模擬，其擬合精度相比二元一次方程在整體上提高了9?19%。根據(jù)回歸方程構(gòu)建的殘差法模型評價三北防護林工程區(qū)，23?54%的地區(qū)植被受人類活動影響可以忽略，45?20%的地區(qū)植被受到了人類活動的負面影響，31?26%的地區(qū)植被受到了人類活動的正面影響?！　、?基于Cellular Automata+Neural Network模型模擬林業(yè)生態(tài)工程的“替代方案”，實現(xiàn)評價林業(yè)生態(tài)工程的獨立貢獻?！　±肧OM模型進行分區(qū)，共分為6個區(qū)域。利用小波（Wavelet）方差理論計算周期特征，確定模擬步長為5年。選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡為模擬網(wǎng)絡。模擬結(jié)果和真實值相同的區(qū)域占總區(qū)域的79?88%，模擬結(jié)果低于真實值的區(qū)域占10?74%，高于真實值的區(qū)域占9?38%，說明三北防護林工程在第一階段（1981～2000年）對工程區(qū)植被生態(tài)的整體貢獻為正?！　⊥ㄟ^對三北防護林工程的系統(tǒng)評價，得到如下結(jié)論。 ?工程區(qū)的氣候條件整體而言較為有利，有利于三北防護林工程的開展和實施，工程區(qū)植被活動出現(xiàn)顯著提高。 ?工程區(qū)的人類活動對于區(qū)域植被恢復較為不利，從而影響了工程區(qū)的生態(tài)恢復和生態(tài)建設。 ?三北防護林工程發(fā)揮了一定程度的生態(tài)作用，從而抵消了部分人類不合理活動造成的植被破壞和生態(tài)退化?！　”緯鴺?gòu)建了評價林業(yè)生態(tài)工程的方法體系，該體系分三個層次、三個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了對大尺度、長時序林業(yè)生態(tài)工程科學、客觀、完整評價的目的。并以三北防護林第一階段（1981～2000年）為例，全面實施了該套方法體系，其分析結(jié)果和實際情況比較吻合，驗證了該方法體系理論的合理性、邏輯的自洽性和實際的可行性，并且較為科學、準確地回答了傳統(tǒng)方法評價林業(yè)生態(tài)工程中難以回答的“工程對于工程區(qū)生態(tài)變化的真正貢獻是多少”的問題?！　「兄x我的博士生導師張增祥研究員，本書的框架和思路，是在張老師的指導下不斷修改和完善的。感謝我的領導北京市環(huán)境保護科學研究院田剛院長，在我在職博士期間，給我創(chuàng)造了良好的科研環(huán)境和各項便利條件。感謝我的北大老師蔡曉明教授，蔡老師對于書稿的框架結(jié)構(gòu)和具體內(nèi)容都提出了很好的建議，并對書稿逐字逐句審閱。感謝國家林業(yè)局副局長李育才博士提供資料和贈書。感謝《中國國家地理》主編單之薔先生對書稿思路的啟發(fā)。感謝中國科學院院士方精云教授和蔣有緒教授對于書稿的審閱和推薦。

內(nèi)容概要

本書以遙感長時序數(shù)據(jù)為基礎，以GIS為建模平臺，構(gòu)建林業(yè)生態(tài)工程的監(jiān)測和評價體系，實現(xiàn)了對大尺度、長時序林業(yè)生態(tài)工程的科學、客觀、完整評價。并以三北防護林第一階段（分析區(qū)間為1981～2000年）為例，全面實施了該評價方法體系，其分析結(jié)果和實際情況比較吻合，驗證了該方法體系理論的合理性、邏輯的自洽性和實際的可行性。     本書適于林業(yè)工程部門的管理者和科研人員閱讀。

書籍目錄

第1章 緒言 　1.1　世界林業(yè)生態(tài)工程 　1.2　林業(yè)生態(tài)工程的特點和評價難點 　1.3　基于遙感的林業(yè)生態(tài)工程監(jiān)測和評價研究 　1.4　中國林業(yè)生態(tài)工程和三北防護林工程的特點及問題 　1.5　三北防護林工程監(jiān)測和評價方法及技術路線 　本章參考文獻 第2章　三北防護林數(shù)據(jù)集和基本情況 　2.1　NDVI空間數(shù)據(jù)集 　2.2　氣象因子空間數(shù)據(jù)集 　2.3　其它生態(tài)因子數(shù)據(jù)集 　2.4　三北防護林工程概括 　2.5　掩膜區(qū)的建立 　本章參考文獻 第3章　三北防護林植被長時序變化趨勢分析 　3.1　基于長時序NDVI的植被動態(tài)監(jiān)測和評價研究綜述 　3.2　主要數(shù)據(jù)集 　3.3　NDVI時序數(shù)據(jù)分析方法綜述 　3.4　三北防護林工程區(qū)1981～2000年植被變化分析和評價 　3.5　本章小結(jié) 　本章參考文獻 第4章　三北防護林植被變化受人類影響研究 　4.1　NDVI和氣候因子相關性研究綜述 　4.2　NDVI與氣候因子相關系數(shù)分析 　4.3　NDVI與氣候因子偏相關系數(shù)分析 　4.4　NDVI與氣候因子復相關系數(shù)分析 　4.5　基于多元回歸方程殘差法（RESTREND）的去氣候影響模型 　4.6　林業(yè)生態(tài)工程區(qū)植被受人類活動影響評價 　4.7　本章小結(jié) 　本章參考文獻 第5章　基于Cellular Automata+Neural Network模型的三北防護林工程“替代方案”模擬 　5.1　Cellular Automata 和Neural Network研究綜述 　5.2　Cellular Automata+Neural Network模型思路和框架圖 　5.3　模型準備 　5.4　模型運行和結(jié)果　5.5　基于模型模擬的三北防護林工程評價　5.6　本章小結(jié)　本章參考文獻第6章　結(jié)論和建議 　本章參考文獻

章節(jié)摘錄

　　造成森林覆蓋率達不到規(guī)劃目標的主要原因包括以下幾項?！　、?目標本身的制定是建立在原有森林資源不減少的基礎上的靜態(tài)指標，忽視了工程期間原有森林資源的動態(tài)消耗和人為原因造成的損失?！　、?動態(tài)消耗和人為破壞造成原有森林資源的不斷減少，損失巨大。如森林資源采伐利用和災害造成森林資源損失，自然條件嚴酷和水資源利用不當導致森林植被自然死亡，不合理的農(nóng)墾造成原有森林植被的大量破壞，建設征、占用林地造成森林資源減少，過度放牧破壞森林植被等。　?、?三北防護林工程造林存在自然損失和人為破壞。工程造林標準低，保存率不高。　　三北防護林工程的核心目的是提高工程區(qū)的森林覆蓋率，其它諸如提高農(nóng)田產(chǎn)量、防治和遏制土地沙漠化、治理水土流失等都可以說是森林覆蓋率提高的生態(tài)結(jié)果。　　從生態(tài)角度講，三北防護林的根本目的是改善工程區(qū)的植被生態(tài)狀況，提高植被的活動強度和三維綠量（植被生物量、葉面積指數(shù)、植被凈第一生產(chǎn)力NPP等），增強植被的生態(tài)服務功能，從而實現(xiàn)預期的生態(tài)效益和目標。而提高森林覆蓋率的生態(tài)結(jié)果未必就是能取得良好的生態(tài)效益和發(fā)揮預期的生態(tài)功能，因為森林覆蓋率和森林的生態(tài)功能并沒有邏輯和生態(tài)機理上的聯(lián)系，而植被的生態(tài)功能更多的是取決于其葉面積、生物量和NPP等參數(shù)，因為這些參數(shù)直接決定了植被的生理生態(tài)過程，而植被生態(tài)過程中所表現(xiàn)的結(jié)果和影響，對人類而言，就是植被的生態(tài)服務功能?！　∫虼?，本書采用NDVI作為評價三北防護林工程的核心指標，因為大量研究證明，NDVI和植被的NPP、LAI、生物量等都有很好的正相關性。　　大區(qū)域、長時序的造林活動不僅會影響造林所在地的生態(tài)狀況，而且會影響到其周邊甚至較大區(qū)域的各類生態(tài)因子和植被狀態(tài)。三北防護林工程的最終目的是改善整個三北防護林工程區(qū)的生態(tài)狀態(tài)和環(huán)境質(zhì)量，植樹造林工程遍及整個區(qū)域各省、市，見圖2-2（見文后彩色插頁）。因此本書的分析和評價對象是整個三北防護林工程區(qū)的植被狀況。

編輯推薦

　　《三北防護林工程監(jiān)測和評價研究》適于林業(yè)工程部門的管理者和科研人員閱讀。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    三北防護林工程監(jiān)測和評價研究 PDF格式下載

---