全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响研究

　　生态脆弱区资源环境承载力的形成机制及其对全球变化的响应是当前全球变化研究领域的重大科学问题，亦是我国应对全球变化和生态文明建设的重大科技需求。本书重点阐述国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项项目“全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响研究”的研究成果。围绕“数据获取与融合、整合分析与理论突破、发展模型与评估及高精制图”4项具体任务，系统地阐述了生态系统属性的新概念与理论体系，提出了生态系统状态转变的新理论框架，发现了中国氮沉降总量及沉降模式变化的新趋势，为揭示脆弱区生态系统植物对环境或资源变化响应与适应策略提供了全新视角，也为进一步深入揭示全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响机制奠定了坚实基础。

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目录
前言
**篇中国生态脆弱区资源环境承载力概念及研究技术
第1章生态脆弱区资源环境承载力的生态学基础及科学研究技术途径 3
1.1 资源环境承载力的科学概念及生态学理论基础4
1.1.1 资源环境承载力的概念及其沿革 4
1.1.2 基于生态学原理的资源环境承载力概念体系 7
1.1.3 资源环境承载力理论的生态学基础 8
1.2全球变化对资源环境承载力的影响 11
1.2.1 资源和环境的演变与生态系统变化 11
1.2.2 生态系统对全球变化的响应14
1.3基于生态系统演变机理的生态系统脆弱性、适应性17
1.3.1 生态系统演变及多稳态特性17
1.3.2 生态系统脆弱性18
1.3.3 生态系统适应性19
1.3.4 基于生态系统演变机理的生态系统脆弱性的评估方法 20
1.4生态系统的状态转变 21
1.4.1 生态系统突变21
1.4.2 生态系统状态转变的相关理论 22
1.4.3 生态系统状态临界转换的生态学机制 24
1.5生态脆弱区的全球变化风险及人为适应26
1.5.1 基于生态系统脆弱性的风险评估理论与方法 27
1.5.2 基于生态系统生态风险的人为适应 28
1.6中国生态脆弱区资源环境承载力科学研究的问题及技术途径30
1.6.1 中国生态脆弱区资源环境承载力研究的主要科学问题 30
1.6.2 中国生态脆弱区资源环境承载力的主要研究内容 32
1.6.3 中国生态脆弱区资源环境承载力研究的技术途径 33
参考文献35
第2章生态脆弱区资源环境承载力的联网观测技术规范 40
2.1前言 40
2.2生态系统通量观测技术及其规范 41
2.2.1 通量联网观测的空间布局41
2.2.2 通量指标观测及其规范42
2.2.3 通量数据处理流程与方法43
2.2.4 植被与土壤相关指标观测及其规范 47
2.3无人机航拍生态观测技术及其规范 49
2.3.1 FragMAP系统 50
2.3.2 协同航拍与分析规范52
2.3.3 脆弱生态区生态研究的应用分析 54
参考文献55
第3章生态脆弱区资源环境承载力的联网实验技术规范 58
3.1联网实验设计原则 58
3.2营养网络实验技术及其规范 60
3.2.1 实验样地选择60
3.2.2 实验设计60
3.2.3 调查指标61
3.2.4 时间安排63
3.3干旱联网实验技术及其规范 63
3.3.1 实验样地选择63
3.3.2 实验设计63
3.3.3 调查指标64
3.4全球变化联网实验技术及其规范 66
3.4.1 实验设计66
3.4.2 基于空间基准点的站点设计理念 66
3.4.3 调查指标69
3.5极端干旱联网实验技术及其规范 70
3.5.1 实验样地选择70
3.5.2 实验设计70
3.5.3 调查指标70
参考文献71
第4章生态脆弱区环境承载力区域调查技术规范 73
4.1生态脆弱区资源环境承载力区域调查技术规范概述73
4.1.1 调查区域适用范围73
4.1.2 调查任务与研究内容74
4.1.3 调查对象75
4.2生态脆弱区资源环境承载力的野外采样点布设75
4.2.1 样点布设的基本原则与方法75
4.2.2 网格化调查的野外调查样地设置 76
4.2.3 样带法的野外调查样地设置77
4.2.4 样带调查的具体时间77
4.2.5 调查前的准备工作78
4.3生态脆弱区调查样地设置 78
4.3.1 森林样地设置78
4.3.2 灌丛样地设置80
4.3.3 草地样地设置80
4.3.4 湿地草地样地设置81
4.4生态脆弱区野外调查 81
4.4.1 植被群落结构调查和地上生产力测定 81
4.4.2 根系调查方法83
4.4.3 土壤野外调查取样与物理结构测定 85
4.4.4 土壤碳组分测定87
4.4.5 植物/土壤碳氮磷含量测定 88
参考文献89
第5章全球变化背景下的资源环境脆弱性评价理论和方法 91
5.1资源环境脆弱性评价理论及方法研究进展91
5.1.1 定性评价法93
5.1.2 定量评价法93
5.1.3 脆弱性评价99
5.2资源环境脆弱性评价理论与方法研究展望101
5.2.1 脆弱性评价方法完善与创新101
5.2.2 人为活动影响下的脆弱性时空分析与评价 102
5.2.3 脆弱性评价尺度与区域划分102
5.3全球变化背景下中国典型区资源环境脆弱性评价方法104
5.3.1 典型地区资源环境脆弱性评价指标体系构建 104
5.3.2 资源环境脆弱性评价指标权重确定 110
5.3.3 资源环境脆弱性评价方法113
参考文献115
第二篇生态脆弱区的资源环境及生态系统功能时空格局
第6章中国自然地理区划与生态脆弱区划分 123
6.1中国自然地理区划方案 123
6.2中国六大生态脆弱区的划分 125
6.2.1 干旱半干旱生态脆弱区126
6.2.2 青藏高原生态脆弱区128
6.2.3 农牧交错带生态脆弱区130
6.2.4 林草交错带生态脆弱区132
6.2.5 黄土高原生态脆弱区134
6.2.6 西南岩溶石漠化生态脆弱区136
参考文献138
第7章生态脆弱区的古气候及古植被演化139
7.1引言 140
7.2 C3、C4植物特征 141
7.2.1 C3、C4植物的定义141
7.2.2 C3、C4植物有机碳同位素特征142
7.3青藏高原全新世以来植被和气候演化特征143
7.3.1 青藏高原现代 C3、C4植物分布特征 143
7.3.2 青藏高原全新世 C3、C4植物演化历史 145
7.3.3 青藏高原全新世气候演化特征 147
7.4内蒙古高原全新世以来植被和气候演化特征151
7.4.1 内蒙古高原现代 C3、C4植物分布特征 151
7.4.2 内蒙古高原全新世 C3、C4植物演化特征 152
7.4.3 内蒙古高原全新世气候演化特征 154
7.5黄土高原全新世以来植被和气候演化156
7.5.1 黄土高原现代 C3、C4植物分布特征 156
7.5.2 黄土高原全新世 C3、C4植物演化特征 158
7.5.3 黄土高原全新世古气候演化特征 160
7.6三大高原古植被及古气候演化特征 165
7.6.1 三大高原现代 C3、C4植物分布特征 165
7.6.2 三大高原全新世 C3、C4植物演化特征 165
7.6.3 三大高原全新世气候演化特征 166
7.6.4 三大高原古植被及古气候研究存在的问题 167
参考文献168
第8章生态脆弱区的现代气候和资源环境系统状态及时空演变 175
8.1生态脆弱区 1960～2016年气温和降水时空演变176
8.1.1 生态脆弱区气温时空演变176
8.1.2 生态脆弱区降水时空演变176
8.1.3 基于气候变化的生态脆弱性评价 178
8.2生态脆弱区 1960～2016年极端气候时空演变180
8.2.1 极端气温事件时空演变180
8.2.2 极端气温事件与大气环流之间的关系 181
8.2.3 极端降水事件时空演变183
8.2.4 极端降水事件与大气环流之间的关系 185
8.3生态脆弱区生态系统 NPP对气候变化和人类活动的响应188
8.3.1 1982～2018年生态脆弱区 NPP的时空动态分析188
8.3.2 NPP变化的驱动因素分析191
8.4生态脆弱区土壤属性时空演变 196
8.4.1 生态脆弱区表层（淋溶层）土壤属性空间格局特征 196
8.4.2 北方农牧交错带生态脆弱区 SOC空间格局、储量变化及影响机制198
8.5典型生态脆弱区土壤微生物及土壤 C、N、P生态化学计量特征204
8.5.1 典型生态脆弱区土壤微生物多样性特征 204
8.5.2 典型生态脆弱区土壤碳氮磷生态化学计量特征 215
8.6生态脆弱区土地沙漠化时空演变 221
参考文献224
第9章生态脆弱区的现代植被、生态系统结构状态及时空演变 226
9.1前言 226
9.2植被覆盖度监测与反演 227
9.2.1 不同植被覆盖度反演方法精度评价 227
9.2.2 不同植被覆盖度反演方法精度评价 228
9.2.3 三种 FVC产品精度评价 230
9.2.4 青藏高原高寒草地植被覆盖度变化趋势 231
9.3地上生物量监测与反演 232
9.3.1 基于植被高度的样方尺度无人机草地地上生物量估算模型 232
9.3.2 基于植被高度和水平信息的草地样方尺度的生物量估算模型 233
9.3.3 基于无人机和 MODIS卫星数据的青藏高原草地地上生物量反演235
9.4脆弱区草地斑块空间分异特征 244
9.4.1 内蒙古高原不同类型草地斑块空间分异特征 246
9.4.2 青藏高原不同类型草地斑块空间分异特征 250
9.5植物群落高度的区域变异及响应规律254
9.5.1 不同区域和不同类型草地的植物高度特征 254
9.5.2 草地群落及种群高度特征的区域差异与共性规律 254
9.5.3 植物群落高度特征随环境变化的区域响应 256
9.5.4 环境因素对植物群落高度的整体效应 256
参考文献259
第10章生态脆弱区的生物多样性状态及时空演变262
10.1 前言 262
10.2 生物多样性（物种）调查方法 263
10.2.1 草地植物物种多样性的调查方法 263
10.2.2 草地植物物种多样性的计算方法 264
10.3 样带法测定典型生态脆弱区草地植物物种多样性267
10.3.1 研究概况267
10.3.2 植物群落物种多样性的区域差异 269
10.3.3 植物群落α多样性的内在规律 270
10.3.4 多维度植物多样性对水热和养分的响应 271
10.4 无人机方法测定典型高寒草地植物物种多样性272
10.4.1 沿放牧强度梯度的物种多样性 273
10.4.2 乌鲁木齐一号冰川退缩区植物物种多样性 278
10.4.3 疏勒河源区植物物种多样性 280
参考文献286
第11章生态脆弱区生态系统生产力及其时空格局 290
11.1引言 290
11.2生态脆弱区生态系统生产力现状、空间格局及其影响因素292
11.2.1 欧亚草原区 ANPP现状、空间