基于人工神经网络模型的全球森林土壤呼吸动态研究
发布时间：2022-04-27 23:15
森林是陆地生态系统的主体,是大气CO2浓度的主要调控者。土地利用变化已成为森林覆盖率变化的重要驱动力,准确估计森林覆盖面积、森林增加及森林损失变化及其引起的全球森林碳排放问题,对于制定森林生态系统管理策略、估算陆地生态系统碳通量至关重要。本研究以更新的全球森林年土壤呼吸数据库、全球气象数据及高分辨率全球森林变化数据（Global Forest Change,GFC;30m分辨率）为基础,计算森林面积变化,构建基于k-fold交叉验证的人工神经网络模型,估算和预测全球森林面积变化引起的森林土壤呼吸变化。着重分析了2000年到2017年全球三种森林类型（寒带森林、温带森林和热带森林）的覆盖面积、森林增加和年损失的动态变化,探讨由全球森林动态变化引起的土壤呼吸时间变化、空间分布规律。主要研究成果:（1）基于相同的模型输入,使用三种统计模型（指数模型、线性模型、多元线性回归模型）与人工神经网络模型进行比较,结果表明,人工神经网络模型预测精度高于其它三种模型,模型精度:r~2=0.63,RMSE=266,CV=0.37。也是目前已知的精度最高的全球森林土壤呼吸预测模型。（2...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 土壤呼吸的研究进展
1.2.1 测定方法
1.2.2 影响因子
1.2.3 时空动态变化
1.3 土壤呼吸的模型发展
1.3.1 群落尺度土壤呼吸模型
1.3.2 区域/国家尺度土壤呼吸模型
1.3.3 全球尺度土壤呼吸模型
1.4 全球森林变化
1.5 研究目的意义、研究内容及技术路线
1.5.1 研究目的和意义
1.5.2 研究内容及拟解决的科学问题
1.5.3 技术路线
第二章 数据来源
2.1 全球森林年土壤呼吸数据库
2.2 全球气象数据
2.3 全球森林边界数据
2.4 全球森林变化数据
第三章 研究方法
3.1 基础数据处理
3.1.1 建立全球森林年土壤呼吸数据库
3.1.2 提取全球气象数据
3.1.3 确定全球森林边界
3.1.4 处理全球森林变化数据
3.2 构建基于k-fold交叉验证方法的人工神经网络模型
3.2.1 人工神经网络模型
3.2.2 k-fold交叉验证方法
3.2.3 模型精度指标
3.3 全球森林动态变化
3.4 土壤呼吸对全球森林动态变化的响应
3.5 统计分析
第四章 结果与分析
4.1 全球森林年土壤呼吸模型
4.1.1 全球森林年土壤呼吸数据库
4.1.2 基于k-fold交叉验证的人工神经网络模型
4.1.3 讨论
4.2 全球森林动态变化
4.2.1 2000年森林覆盖面积
4.2.2 森林增加面积
4.2.3 森林损失面积变化
4.2.4 讨论
4.3 全球森林土壤呼吸时间变化
4.3.1 2000年-2017年全球森林土壤呼吸时间变化
4.3.2 森林增加引起的潜在的土壤呼吸时间变化
4.3.3 森林损失变化引起的潜在的土壤呼吸时间变化
4.3.4 讨论
4.4 全球森林土壤呼吸空间分布
4.4.1 2000年-2017年全球森林土壤呼吸空间分布
4.4.2 森林增加引起的潜在的土壤呼吸空间分布
4.4.3 森林损失引起的潜在的土壤呼吸空间分布
4.4.4 讨论
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文情况
论文资助项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素[J]. 蔡子良,邱世平. 生态环境学报. 2019(02)
[2]川西亚高山不同森林类型土壤呼吸和总硝化速率的季节动态[J]. 刘顺,杨洪国,罗达,史作民,刘千里,张利. 生态学报. 2019(02)
[3]陆地生态系统土壤呼吸的观测与模拟[J]. 陈书涛,邹建文,胡正华. 生态环境学报. 2017(11)
[4]陆地生态系统土壤呼吸的影响因素研究综述[J]. 熊平生. 中国土壤与肥料. 2017(04)
[5]温带森林不同演替阶段下的土壤CO2排放通量昼间变化[J]. 牛莉平,许嘉巍,靳英华,尹海霞,王嫒林,刘羽霞,张英洁. 生态学报. 2017(08)
[6]不同经营措施对尾巨桉人工林土壤呼吸的影响[J]. 吴华静,梁士楚,田丰,胡乐宁,田华丽. 西南林业大学学报. 2016(05)
[7]基于Global Forest Watch观察2000–2013年间中国森林变化[J]. 王昊,吕植,顾垒,闻丞. 生物多样性. 2015(05)
[8]不同坡位下红锥人工林的土壤呼吸特征[J]. 郑威,谭一波,唐洁,何峰. 中南林业科技大学学报. 2015(06)
[9]第二代桉树人工纯林和混交林土壤呼吸及其组分研究[J]. 黄雪蔓,刘世荣,尤业明. 林业科学研究. 2014(05)
[10]21世纪前十年的中国土地覆盖变化[J]. 吴炳方,苑全治,颜长珍,王宗明,于信芳,李爱农,马荣华,黄进良,陈劲松,常存,刘成林,张磊,李晓松,曾源,包安明. 第四纪研究. 2014(04)
博士论文
[1]大小兴安岭森林生态系统碳平衡模拟研究[D]. 王萍.东北林业大学 2009
[2]不同生态系统土壤呼吸与环境因子的关系研究[D]. 李洪建.山西大学 2008
硕士论文
[1]面向石化企业的工艺技术管理系统的设计与实现[D]. 王晨曦.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于MODIS数据的油松林土壤呼吸模型构建[D]. 杜雯莉.山西大学 2018
[3]1982-2013年欧亚大陆土壤呼吸时空变化特征[D]. 赵倩.兰州大学 2018
[4]基于MODIS数据模拟庞泉沟国家自然保护区的土壤呼吸空间格局[D]. 王礼霄.山西大学 2015
[5]广西桉树及其他几种林分土壤呼吸特征[D]. 吴蒙.广西师范大学 2014
[6]基于MODIS数据的天龙山灌丛土壤呼吸研究[D]. 贾薇.山西大学 2012
[7]基于GIS的近40年陆地生态系统土壤呼吸估算[D]. 史艳姝.南京信息工程大学 2012
[8]施氮、凋落物处理对两种森林土壤呼吸的影响[D]. 张徐源.中南林业科技大学 2012
[9]五种温带森林非生长季土壤呼吸的研究[D]. 杨阔.东北林业大学 2010
[10]杉木人工林与次生林土壤呼吸及其影响因素研究[D]. 黄辉.福建师范大学 2009
本文编号：3649332
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 土壤呼吸的研究进展
1.2.1 测定方法
1.2.2 影响因子
1.2.3 时空动态变化
1.3 土壤呼吸的模型发展
1.3.1 群落尺度土壤呼吸模型
1.3.2 区域/国家尺度土壤呼吸模型
1.3.3 全球尺度土壤呼吸模型
1.4 全球森林变化
1.5 研究目的意义、研究内容及技术路线
1.5.1 研究目的和意义
1.5.2 研究内容及拟解决的科学问题
1.5.3 技术路线
第二章 数据来源
2.1 全球森林年土壤呼吸数据库
2.2 全球气象数据
2.3 全球森林边界数据
2.4 全球森林变化数据
第三章 研究方法
3.1 基础数据处理
3.1.1 建立全球森林年土壤呼吸数据库
3.1.2 提取全球气象数据
3.1.3 确定全球森林边界
3.1.4 处理全球森林变化数据
3.2 构建基于k-fold交叉验证方法的人工神经网络模型
3.2.1 人工神经网络模型
3.2.2 k-fold交叉验证方法
3.2.3 模型精度指标
3.3 全球森林动态变化
3.4 土壤呼吸对全球森林动态变化的响应
3.5 统计分析
第四章 结果与分析
4.1 全球森林年土壤呼吸模型
4.1.1 全球森林年土壤呼吸数据库
4.1.2 基于k-fold交叉验证的人工神经网络模型
4.1.3 讨论
4.2 全球森林动态变化
4.2.1 2000年森林覆盖面积
4.2.2 森林增加面积
4.2.3 森林损失面积变化
4.2.4 讨论
4.3 全球森林土壤呼吸时间变化
4.3.1 2000年-2017年全球森林土壤呼吸时间变化
4.3.2 森林增加引起的潜在的土壤呼吸时间变化
4.3.3 森林损失变化引起的潜在的土壤呼吸时间变化
4.3.4 讨论
4.4 全球森林土壤呼吸空间分布
4.4.1 2000年-2017年全球森林土壤呼吸空间分布
4.4.2 森林增加引起的潜在的土壤呼吸空间分布
4.4.3 森林损失引起的潜在的土壤呼吸空间分布
4.4.4 讨论
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文情况
论文资助项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素[J]. 蔡子良,邱世平. 生态环境学报. 2019(02)
[2]川西亚高山不同森林类型土壤呼吸和总硝化速率的季节动态[J]. 刘顺,杨洪国,罗达,史作民,刘千里,张利. 生态学报. 2019(02)
[3]陆地生态系统土壤呼吸的观测与模拟[J]. 陈书涛,邹建文,胡正华. 生态环境学报. 2017(11)
[4]陆地生态系统土壤呼吸的影响因素研究综述[J]. 熊平生. 中国土壤与肥料. 2017(04)
[5]温带森林不同演替阶段下的土壤CO2排放通量昼间变化[J]. 牛莉平,许嘉巍,靳英华,尹海霞,王嫒林,刘羽霞,张英洁. 生态学报. 2017(08)
[6]不同经营措施对尾巨桉人工林土壤呼吸的影响[J]. 吴华静,梁士楚,田丰,胡乐宁,田华丽. 西南林业大学学报. 2016(05)
[7]基于Global Forest Watch观察2000–2013年间中国森林变化[J]. 王昊,吕植,顾垒,闻丞. 生物多样性. 2015(05)
[8]不同坡位下红锥人工林的土壤呼吸特征[J]. 郑威,谭一波,唐洁,何峰. 中南林业科技大学学报. 2015(06)
[9]第二代桉树人工纯林和混交林土壤呼吸及其组分研究[J]. 黄雪蔓,刘世荣,尤业明. 林业科学研究. 2014(05)
[10]21世纪前十年的中国土地覆盖变化[J]. 吴炳方,苑全治,颜长珍,王宗明,于信芳,李爱农,马荣华,黄进良,陈劲松,常存,刘成林,张磊,李晓松,曾源,包安明. 第四纪研究. 2014(04)
博士论文
[1]大小兴安岭森林生态系统碳平衡模拟研究[D]. 王萍.东北林业大学 2009
[2]不同生态系统土壤呼吸与环境因子的关系研究[D]. 李洪建.山西大学 2008
硕士论文
[1]面向石化企业的工艺技术管理系统的设计与实现[D]. 王晨曦.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于MODIS数据的油松林土壤呼吸模型构建[D]. 杜雯莉.山西大学 2018
[3]1982-2013年欧亚大陆土壤呼吸时空变化特征[D]. 赵倩.兰州大学 2018
[4]基于MODIS数据模拟庞泉沟国家自然保护区的土壤呼吸空间格局[D]. 王礼霄.山西大学 2015
[5]广西桉树及其他几种林分土壤呼吸特征[D]. 吴蒙.广西师范大学 2014
[6]基于MODIS数据的天龙山灌丛土壤呼吸研究[D]. 贾薇.山西大学 2012
[7]基于GIS的近40年陆地生态系统土壤呼吸估算[D]. 史艳姝.南京信息工程大学 2012
[8]施氮、凋落物处理对两种森林土壤呼吸的影响[D]. 张徐源.中南林业科技大学 2012
[9]五种温带森林非生长季土壤呼吸的研究[D]. 杨阔.东北林业大学 2010
[10]杉木人工林与次生林土壤呼吸及其影响因素研究[D]. 黄辉.福建师范大学 2009
本文编号：3649332
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3649332.html
