伊犁地区植被生产力的时空分异及其与地形因子关系研究

基于MODIS·NDVI数据、气象数据和土地利用等数据采用CASA模型定量反演得到2012年—2014年伊犁地区以月为周期,空间分辨率为500 m的植被NPP.分析了研究区植被NPP的时空分布特征,探讨了不同植被类型对NPP的贡献率以及地形因子对NPP的影响.研究结果表明：2012年—2014年伊犁地区植被NPP的年平均值为200 gC·m－2·a－1,空间上呈现出东部大于西部的特征;不同植被类型的月均NPP呈现3～7月增加,7～11月下降的趋势.但不同植被类型月均NPP的变化速率和变换幅度存在较大差异;草地对研究区NPP总量贡献率最大为58.59%,其次是农作物,贡献率为31.45%;针叶林和阔叶林对研究区的贡献率基本相同,分别为3.75%、3.60%;稀疏植被贡献率最小仅为2.61%;研究区年均NPP随海拔和坡度的增加均呈现出先增加后减小的特征;通过验证表明,利用CASA模型对伊犁地区植被NPP估算的结果与MOD17A3产品一致性较好.     

吉林省伊通县植被净初级生产力遥感估算及土壤有机质反演

利用基于过程的Carnegie-Ames-Stanford方法(CASA)模型估算吉林省伊通县2006—2016年植被净初级生产力(NPP),并分析其时空变化情况以及空间分布特征,然后通过分析土壤有机质含量与NPP之间的关系,构建基于NPP的土壤有机质反演模型,利用该模型分析该县土壤有机质的时空分布情况。结果表明:伊通县NPP年积量总体上有所增长,并且一年四季不同时期NPP的积累量变化明显,在春、夏季节增大,夏末秋初时达到峰值,秋季减小,冬季不生产NPP;县域尺度NPP空间分布主要受土地利用类型的影响,具体表现为林地覆盖区NPP值最大,农地耕地分布区的次之,NPP低值集中在居民、工矿用地及未利用地区域;反演的土壤有机质含量数据与NPP数据变化趋势基本一致,说明NPP估算的土壤有机质数据具有参考价值。     

基于CASA模型和SEVI指数的福建省植被NPP遥感估算与分析

植被净初级生产力(NPP)是评估陆地生态系统碳汇和调节过程的重要指标,但遥感影像上崎岖地形造成的光学辐射传输畸变会降低植被NPP估算精度.为了消除地形对山区植被NPP模型估算的影响,以福建省为研究区,利用阴影消除植被指数(SEVI)改进CASA模型中的植被光合有效辐射吸收比率因子(FPAR)计算模型,进行福建省2005年和2015年的植被NPP估算和时空分布特征分析.研究结果显示SEVI反演的FPAR在阴影处的相对误差降低至0.53％,能有效消除地形阴影对FPAR的影响.采用消除了地形阴影影响的FPAR进行CASA模型反演福建省2005年和2015年的植被NPP平均值分别达到861.9 g·m-2·a-1和855.7 g·m-2·a-1.其中常绿阔叶林NPP最高,农用地NPP最低.不同地区植被NPP分布差异明显,西部内陆较高,东部沿海较低.月均植被NPP总体变化趋势与温度因子走势相同,相关系数分别为0.96和0.95,夏季月均植被NPP最高,达110 g·m-2以上;冬季月均植被NPP最低,在20 g·m-2以下.     

北京市门头沟区2003-2014年植被初级生产力时空变化

采用CASA模型和30 m分辨率Landsat数据生成了门头沟区2003—2014年的植被净初级生产力(NPP)产品,分析了门头沟区NPP的空间分异特征,基于MODIS年NPP产品分析了门头沟区2003—2014年NPP的年际变化特征,基于MODIS植被总初级生产力(GPP)时间序列数据分析了门头沟区典型年份的年内GPP变化特征.结果表明:2003—2014年门头沟区NPP受地形及人为因素影响,低值区主要沿河流谷地及东部河流出山口处分布,在整体区域上呈现四周高、中间低的特征;自2005年以来年际NPP总体平稳,没有明显的增加或减少趋势;GPP年内波动明显,5—9月GPP/NPP的差异对不同年份间GPP/NPP差异的贡献最大.     

黑河流域NPP对气候变化及人类活动的响应?

基于改进的CASA光能利用率模型,利用Spot VEGETATION逐旬NDVI数据,对黑河流域1998—2007年植被NPP进行了估算,在掌握10年黑河流域植被NPP变化趋势基础上,探讨不同类型植被NPP对气候变化的响应机制,定量评估2000年后黑河调水与生态保护建设工程的实施效果.结果表明:从1998—2001年间植被覆盖区域年NPP处于显著下降趋势;而2001—2007年间植被类型NPP处于显著上升趋势,2001年成为这10年间NPP趋势变化的转折点.在大规模黑河调水与生态保护建设之后(2002—2007年)的5年期间,黑河上、中、下游所有土地覆盖类型的NPP残差均大于0,表明调水与生态建设工程已经取得成效.人类活动对中游NPP平均贡献率11.5%,对上游NPP平均贡献率5.29%,对下游NPP平均贡献率3.23%.     

"Research on Net Primary Productivity and Its Spatio-temporal Characteristics in the Three GorgesReservoir Area (Chongqing Section) During 1998 to 2007"

基于CASA模型,利用SPOT/VGT NDVI数据、植被覆盖类型图、气象数据等,对三峡库区(重庆段)1998—2007年植被净第一性生产力(NPP)进行遥感估算,并对其时空特征进行了分析。研究结果表明:1)1998年到2007年各年植被NPP的变化整体呈现波动下降的趋势;2)1998—2007年研究区植被NPP在季节变化上由高到低依次为夏季(675.705gC.m-2)、春季(368.2gC.m-2)、秋季(207.944 gC.m-2)、冬季(49.495 gC.m-2)。夏季植被NPP最高值出现在2000年(1 022.173 gC.m-2),最低值主要出现在2006年(318.321 gC.m-2);3)1998—2007年,年均植被NPP值在184.8～515.548 gC.m-2之间,高值主要出现在渝东北的巫溪县、巫山县、奉节县及渝东南的石柱县、武隆县等区域,低值主要在忠县、涪陵区及主城区大片区域;4)各年阔叶林单位面积生产力最高,其次为灌丛和灌草丛、针叶林、草甸、水生植被,水域生产力最低。     

基于CASA模型的广西植被NPP季节变化研究

植被净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）是判定陆地生态系统碳汇/源的关键要素，不仅直接代表了自然环境条件下植被群落的生产能力，还体现了陆地生态系统的质量水平。本文基于陆地生态系统碳汇模型（CASA模型），利用2019年中分辨率成像光谱仪（MODIS）归一化植被指数（NDVI）数据和其他气象数据，对月、季节、年尺度上的广西植被NPP的空间变化进行估算，分析其时空变化特征，并探讨不同植被类型、气象因子和地形地貌对其的影响。结果表明：2019年广西整体区域的植被NPP平均值为880.56 g C·m^-2·a^-1，植被NPP空间分布呈内陆中心向四周递增、东北部向西南部递增的特点。月植被NPP在时间序列上总体呈现正弦曲线的变化特征，1-8月的植被NPP呈上升趋势，在8月达到峰值，而且9月仍然维持较高值；之后至12月，植被NPP逐步下降。广西植被NPP的季节变化明显，冬季的植被NPP整体最低，区域差异性不突出；夏季的植被NPP整体最高，区域差异性突出。常绿阔叶和混交林分布面积广且其光能利用率较大，对广西植被NPP贡献较大。从月尺度上来看，月植被NPP与月累计降水量主要呈负相关关系，与月平均气温主要呈正相关关系；月平均气温与月植被NPP的偏相关性比月累计降水显著，月平均气温是广西月植被NPP的主要影响因子。在中海拔地区（700-1 300 m），植被NPP并不受喀斯特地质环境背景的影响，喀斯特地区和非喀斯特地区植被NPP相差不大且随着海拔高度的上升趋于稳定。在全球变化背景下，分析广西植被NPP的时空演变规律及其与环境要素之间的关系，可为广西生态环境监测与管理、生物多样性保护、生态服务评估等提供科学参考。     

泾河流域固碳释氧功能的时空动态测评

基于SPOT-4VEGETATION遥感影像和气象数据集,应用光能利用率模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach,CASA)、光合作用方程和造林成本法,模拟1998—2010年泾河流域固碳释氧量时间演变规律及价值量空间分布格局,分析了固碳释氧功能与环境因素的耦合关系.结果表明:(1)泾河流域各植被类型的CASA模型有机质模拟值均处于实测范围内,其中,落叶阔叶林最高(317.36g.C/(m2.a)),典型草原最低(98.71g.C/(m2.a)).(2)1998—2010年流域固碳释氧产量稳定,年均光合固碳总量为658.82×104 t,年均释放氧气总量为485.02×104 t,流域固碳释氧量季节变化特征较明显,冬季<秋季<春季<夏季.(3)流域年均固碳释氧价值量达3.45亿元,其空间格局总体与降雨、光热因子分布特征一致.(4)由流域固碳释氧功能与自然影响因素(气候、地形、土壤)的相关性系数可知,气象因素(0.294)是固碳释氧时空演变的关键要素,地貌(0.114)和土壤因素(0.194)虽然重要但不是主导因素.     

干旱对云南省植被净初级生产力的影响研究

基于CASA模型估算云南省1982—2019年植被净初级生产力(NPP),分析其时空变化特征,并结合标准降水蒸散指数SPEI,探讨不同时间尺度干旱与NPP的关系.结果表明,随着SPEI积累程度增加,干旱频率大于30%的面积比例也在增加;遭受大规模干旱的年份,植被NPP相对较低,年均NPP与干旱影响范围整体上呈负相关关系,主要集中在滇中高原地区;当干旱面积比例从小于30%上升至30%～40%、40%～50%、50%以上时,NPP分别下降3.3%、4.5%、8.7%;12个月尺度的长期干旱对植被NPP的影响大于中短期干旱;整体上植被NPP对干旱的敏感期出现在5月份和10月份.但是,不同植被类型对干旱的敏感性响应存在差异,热带森林在6月份对于3个月尺度干旱最为敏感;在8月份对于12个月尺度干旱最为敏感,灌丛、草地、农业植被对3个月尺度干旱最为敏感,高山植被对6个月尺度干旱最为敏感.     

黑河流域年NPP时空变化及其对气候因子的响应

近几十年，生态环境发生明显改变，植被净初级生产力(NPP)成为表征陆地生态系统碳汇状况的重要指标.以中国内陆干旱区黑河流域为研究区，使用1985～2015年逐月栅格NPP、降水和平均气温数据，分别采用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变点检验法分析年NPP时空变化特征，基于渔网分析和重心转移模型探索不同空间位置上年NPP重心转移对气候因子重心转移的响应规律，同时揭示年NPP与气候因子的相关响应，最后探讨了地貌分布和气候因子对年NPP变化的影响.结果表明：(1)1985～2015年，黑河流域年NPP显著增加和显著减少面积分别占总面积44.98%和35.27%;(2)黑河流域总面积的80.12%区域年NPP变化存在显著突变点，主要发生在1989～2010年；(3)与1985年相比，2015年在全流域分别有21.69%和26.78%网格数目上年NPP重心转移方向与年降水量和年平均气温重心转移方向一致；(4)气候因子和非气候因子对年NPP变化贡献率的平均值分别为16.13%和83.87%.研究成果有利于了解黑河流域植被碳汇时空特征，从而进一步为黑河流域环境保护政策和规划的制定...     

深圳市植被净初级生产力动态及其与气候因子的关系分析

以深圳市为研究区,利用土地利用/覆盖分类数据、MODIS NDVI数据、气象数据,基于光能利用率(carnegieames-stanford approach,CASA)模型对深圳市2000—2014年的净初级生产力(net primary production,NPP)进行了估算,并分析了NPP的时空分布特征及其对气候因子的响应关系.结果表明:深圳市面积NPP为544.19~884.93g·m-2·a-1,总体以2.40g·m-2·a-1的趋势增加,空间分布格局呈西北低、东南高的特点,不同行政区的年均NPP存在明显差异;15a来深圳市NPP的变化呈现出南部增加北部减少的趋势,且增加区域面积是减少区域的1.4倍,其中城镇用地、林地呈增加趋势,耕地、果园、湿地、未利用地呈减少趋势;NPP对温度、降水、太阳辐射的响应存在显著差异,光明新区、龙华新区、龙岗区等北部区域NPP与温度、降水呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数分别为0.92、0.95,南山区、福田区、罗湖区等南部区域是城市不透水层、水体高覆盖区,NPP与温度、降水的相关关系较弱.宝安区、南山区、龙华新区交界处的NPP与太阳辐射呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数为0.95,龙华新区南部、坪山新区北部等部分区域分布着大面积的城市不透水层,NPP值较低.深圳地区植被NPP动态是受温度、降水、太阳辐射等气候要素变化及城市化引起的土地利用变化等因素共同作用的结果.     

中国南北过渡带生态系统固碳服务及价值量空间格局

利用CASA模型测算净初级生产力(NPP),在碳循环过程模型的基础上估算2000—2017年秦巴山区土壤有机碳储量,使用净现值(NPV)法估算出2015年、2017年土壤有机碳的经济价值,并分析不同土地利用形式下土壤碳价值的差异性。结果表明:在时间尺度上,秦巴山区植被NPP呈现先增加、后减少的趋势,2015年植被NPP均值达到峰值;在空间尺度上,秦巴山区植被NPP呈现中间高、四周低,山区高于平原的整体趋势。土壤有机碳含量受植被净初级生产力和土壤矿质化强度的影响,空间分布呈现西北高、东南低的格局,高值区主要集中在秦岭山脉中段和大巴山区部分区域。采用净现值法估算秦巴山区2015年、2017年不同情景下土壤有机碳的价值量发现:在不同碳价和贴现率情形下,有机碳的价值量有很大差异,并且贴现率和碳价越高,价值量就越高;在不同土地利用形式下,单位面积价值量和价值总量也会不同,林地、草地的总价值量较高,而未利用地的单位面积价值量较高。将贴现率和碳价纳入到土壤有机碳价值量的估算中,不仅更切合实际情况,而且可在一定程度上为政府设置合理碳价提供理论依据。     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

黑河流域上游草地NPP分布及其与地形因子的关系分析

利用CASA模型,结合地面气象资料估算了黑河流域上游草地植被净初级生产力（NPP）总量的变化及在复杂地形下的分布特征.结果表明,海拔高度和坡向对草地NPP的分布有明显影响.     

气候与土地利用变化对粤港澳大湾区NPP的影响

植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)是陆地生态过程中的重要参数,是全球碳循环的关键环节。本研究采用Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA)模型反演粤港澳大湾区NPP,探讨其时空格局变化规律及其与气候和土地利用变化的关系。结果表明,2001-2018年粤港澳大湾区年NPP均值为0.89 kg·C·m~(-2),空间分布上呈现由中心区和东南区向东北、西北方向递增的趋势。随时间变化,NPP总体呈现增加趋势,其速率约为0.001 kg·C·m~(-2)·a~(-1);从NPP未来变化趋势看,大部分区域NPP未来呈下降趋势。NPP与平均气温、累积降雨总体呈正相关关系,但NPP与累积降雨的相关性大于NPP与平均气温的相关性;总体而言,NPP对平均气温和累积降雨的变化呈正响应,其响应均值分别为0.007 kg·C·m~(-2)·a~(-1)·℃~(-1)和0.000 1 kg·C·m~(-2)·a~(-1)·(100 mm)~(-1)。土地利用变化对NPP产生显著影响,其中城市扩张对NPP产生极显著负效应(P0.000 1),而生态恢复对NPP产生极显著正效应(P0.000 1),且城市扩张对NPP的影响远高于生态恢复对NPP的影响。研究结果可为理解NPP对气候变化的响应提供参考,同时为粤港澳大湾区生态系统修复、空间规划和生态文明建设提供理论依据。     

城市化过程对江苏省陆地生态系统服务的影响研究

利用2000年和2015年江苏省土地利用数据、气象数据、粮食产量数据、NDVI数据等，使用生态系统供给和调节服务评估模型评估了生态系统粮食供给功能、固碳服务及蓄水服务，定量评价了城市化过程对江苏省陆地生态系统服务的影响。结果显示耕地转换为建设用地是最主要的土地利用变化方式，自2000—2015年江苏省建筑面积增加3 693 km²。全省固碳总量由6.2×10⁷ tC增加到7.2×10⁷ tC,可能与全球气候变暖及CO₂浓度上升的施肥效应使得单位面积植被净第一生产力(NPP)增加有关。蓄水服务评价结果显示相比2000年，2015年江苏省平均径流深度增加比例约为15.34%,与人口聚集、建设用地扩展导致的蓄水能力降低有关。     

基于NDVI的贵州省植被覆盖时空特征分析

利用2001—2018年的500 m分辨率的MOD13A1数据,计算每个像元的NDVI的变化趋势,并采用线性趋势分析法和相关性分析法,分析贵州省植被覆盖面积在18年间的时空变化特征;结合2001—2018年植被的降水利用效率与2010、2017年2期土地覆盖数据,研究不同土地覆盖类型的NDVI的特征. 研究结果表明:(1) 2001—2018年,贵州省的植被覆盖面积总体呈增加趋势,表明生态环境得以明显改善,以毕节、六盘水市最为显著;(2)从植被覆盖面积变化趋势来看,贵州省的植被改善区域大于退化区域,植被退化区主要集中在城镇扩张区;(3)贵州省的整体植被降水利用效率与植被覆盖面积的变化趋势不具有一致性;(4)贵州省的NDVI与同期降雨量、气温均呈现良好的相关性,而植被生长对气温变化不存在明显滞后性、对降雨量变化的滞后期为1个月,即植被生长对气温的敏感性高于降雨量;(5)在植被生长季,不同土地覆盖类型的NDVI具有不同的特征: NDVI(林地)>NDVI(耕地)>NDVI(草地)>NDVI(建设用地)>NDVI(水体).     

基于SPA模型的森林生态系统净初级生产力空间分布

森林生态系统净初级生产力(NPP)是森林生态系统碳循环的原动力,是陆地森林生态系统碳循环的重要组成部分,它代表了森林生态系统固定大气中CO2的能力,对森林生态系统能否降低大气CO2浓度及抑制全球变暖趋势的评估起着重要作用。根据英国爱丁堡大学的森林生态系统碳循环SPA模型的特点,以遥感信息数据作为主要的数据源,将该模型从斑块尺度模型到区域尺度模型进行扩展,并以数据并行技术作为解决模型扩展后计算时间过长的手段,建立新的森林生态系统碳循环动态过程模型RSPA,利用该模型对福建省三明市尤溪县2007年森林生态系统NPP进行模拟与验证。结果表明,2007年尤溪县森林生态系统NPP值季节变化空间分布明显,其6-9月是森林植被生长旺盛的季节,NPP出现增长峰值,而其他月份则NPP值相对较小。在森林植被固碳能力方面是阔叶林竹林杉木林马尾松林。     

基于GIS、RS和CASA模型的深圳市逐月NPP估算及其变化特征研究

植被净初级生产力(NPP)及其对气候变化的响应是研究全球碳循环的重要内容之一.本文在GIS的支持下,采用深圳市2004年和2008年的MODISNDVI时间序列数据和逐月气象数据,利用CASA模型估算了逐月的NPP值,对比分析了其空间分布特征,探讨了极端暴雨天气对NPP月变化特征的影响及其气候因子对NPP的影响.结果表明:深圳市的NPP呈现显著的季节性变化;在出现极端暴雨天气的2008年6月,NPP值急剧下降,年内NPP逐月变化时间序列被延后;月均气温显著影响深圳市NPP的变化,而当极端暴雨天气出现时,太阳辐射对NPP的影响比降水量的影响更大.     

喀斯特断陷盆地土地利用对生态系统生产力的影响

为了客观地评估断陷盆地土地利用对生态环境的影响, 从生态系统服务变化反映更深层次的人地之间复杂关系, 本文基于断陷盆地多时间序列土地利用数据和陆地植被净生产力(NPP), 阐明断陷盆地NPP时空变化趋势, 揭示多年间土地利用变化的地类层次变化特征; 运用生命周期评估方法, 定量地分析土地占用和土地转化对石漠化地区陆地植被净生产力的影响, 探讨石漠化治理的生态效益。结果表明: 1) 2000—2015 年间, 断陷盆地大部分区域NPP变化不显著, 少部分区域变化显著, 以上升趋势为主; 2) 在6种地类中, 林地变化平稳, 建设用地增加趋势活跃且强烈, 草地减少趋势活跃且强烈; 3) 林地占用潜在植被生产力与现有NPP之间的差值由西向东逐渐增加, 与林地占用面积减少的空间分布一致, 林地分布影响林地植被净生产力水平; 4) 研究区北部植被自然生长情况较好, 东部地区六盘水市、普安县和陆良县石漠化区域林地植被存在一定程度的天然退化, 林地生态恢复工程效果不明显; 5) 研究区80%的土地转化类型使得NPP增益, 其中使NPP明显提升、有效而普遍的方式是草林转换和退耕还林; 林地转为建设用地则对NPP的损害最大。