黄土高原植被净初级生产力动态变化研究

植被是陆地生态系统的一个重要组成区域,在区域气候变动和全球碳循环变化中有着重要的角色,而净初级生产力（NPP）是生态系统中进行物质与能量循环所必需的条件,植被净初级生产力的研究已成为生态系统生态学的重要研究领域。本研究采用MOD17A3的数据,运用趋势线性分析的方法、线性回归法,对中国黄土高原地区2000—2015年的陆地植被NPP时空格局和变化情况进行了研究,并研究了影响NPP变化的主要因素,结果显示：中国黄土高原地区植被NPP值在2000—2015年期间变化比较大,总体上呈增加趋势;因受气候变化、人类活动以及地形等因素影响,中国黄土高原陆地植被NPP在不同地区上表现出极为明显的差异,大体上表现出由西至东、由北至南逐渐递增的趋势;2000—2015年来我国黄土高原多数地区的年均植被净生产力与年平均气温、年平均降水量之间均呈现正相关,对植被NPP的影响为正效应。此项研究对我国黄土高原地区生态系统建设的可持续发展具有一定的理论指导意义。     

基于净初级生产力的广西喀斯特区生物多样性维护功能评价

采用MODIS-NDVI数据、气象数据、土地覆被数据,利用光能利用率模型,估算2000～2017年的广西喀斯特区的植被净初级生产力（NPP）,分析广西喀斯特区植被NPP时空演变特征;运用气候方程法,构建广西喀斯特区气候资源空间分析模型,分析广西喀斯特区气候资源时空分布特征;在此基础上,结合地形因子,构建基于 NPP的广西喀斯特区生物多样性维护功能定量评价模型,分析广西喀斯特区生物多样性维护功能空间分布特征。结果表明：广西喀斯特区大部分为生物多样性维护功能重要区,以植被生态系统类型为空间尺度,生物多样性维护功能重要性特征表现为,灌丛＞农田植被＞草丛＞其他;以市县为空间尺度,生物多样性维护功能重要性特征表现为,由南向北、由东向西逐步递增趋势,重要、极重要区占50.6%,主要分布在百色、河池、崇左等国家级、市级山地自然保护区,一般重要区只占24.5%,主要分布贵港、玉林、桂林、贺州、来宾等地市自然灾害发生频繁、人类活动干扰频繁地区。基于较高空间分辨率的NPP,采用“3S”技术开展生物多样性维护功能定量评价,可以为区域生态保护空间精准定位提供技术支撑。     

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...     

江阴市植被净初级生产力及碳汇价值分析

利用遥感影像、逐日气象观测记录等相关数据,应用基于过程的生物地球化学模型(BEPS),对江阴市市域范围内的土地利用状况及年净初级生产力进行了研究,并对植被系统C02吸收功能的价值进行了估算.结果表明:1991-2002年,江阴市陆地生态系统的总平均NPP由818 g/(m2·a)下降为699 g/(m2·a),其生态系统服务的碳汇价值也下降了0.88亿元.期间江阴市建设用地面积扩张及由此导致的林地、农田面积萎缩,成为江阴市陆地生态系统年净初级生产力下降的主要原因,森林植被质量变化对区域NPP下降的影响较小,而气候变化产生的影响不明显.     

基于MODIS的广西植被NPP时空分异及驱动力分析

为探索广西植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)变化规律及驱动因子,利用遥感数据、土壤数据和海拔高程数据,运用统计学分析方法,对比分析不同城市、土壤、海拔高度的植被NPP变化。结果表明:(1)2000—2015年广西植被NPP值(以碳累积量计)在578.51～870.48 g·m~(-2)·a~(-1)波动变化,总体呈下降趋势。梧州、防城港的植被NPP值较高。(2)广西6.45%区域的植被NPP处于重度变异状态,65.25%区域的植被NPP处于中度变异,28.30%区域的植被NPP处于轻度变异状态。(3)植被NPP对气温降水的变化响应不够显著。(4)红壤、石灰土、粗骨土地区的植被NPP呈下降趋势,而砖红壤地区的植被NPP呈增加趋势。(5)不同海拔高度的植被NPP差异较大,总体变化呈"增加-下降-增加-下降"的趋势。     

中国东北地区植被NPP模拟与时空变化分析

利用北方生态过程模型(BEPS)模拟我国东北地区2003-2012年间植被生产力,以森林、 草地通量站点和区域森林样地生产力调查数据两个尺度验证了模型精度,并对其植被净初级生产力（NPP）的时空变化特征及影响因素进行了分析. 结果表明：在站点上,森林的总初级生产力（GPP）与站点观测值的决定系数（R²）为0.94,均方根误差(RMSE)为1.53g·(m²·d)^-1,草地植被的R²与RMSE分别为0.79和0.59g·(m²·d)^{-1;区域森林生产力调查数据处理结果与模拟的森林NPP的决定系数R2=0.84,RMSE=42.73g·(m2·a)-1;研究区域NPP值呈现东北部高西南部低,由东北向西南方向逐级递减的分布格局;10年来,林地NPP增长最为明显,农田增长缓慢,灌木增减不明显,而草地呈弱下降趋势. 温度和太阳辐射是影响东北NPP变化的主要因素,森林干扰是引发局部剧烈变化的重要驱动因素.}     

基于CASA模型长江流域植被NPP时空演变及与地形因子的关系

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)是评价生态系统固碳能力的重要指标。长江流域作为中国重要的农业生产区和生态安全屏障，深入开展长江流域植被NPP时空变化特征的研究，对了解流域植被生长情况和生物固碳能力具有重要意义。基于CASA模型，反演长江流域植被NPP,分析长江流域2001—2018年不同时空尺度下的植被NPP的演变特征以及与地形因子的关系。结果显示：CASA模型对于长江流域植被NPP的反演效果较好，可以反映研究区的植被NPP的实际状态，长江流域多年植被NPP为572.72 gC/(m²·a)。时间上，长江流域植被NPP年际变化可分为2个阶段，2001—2007年NPP年均值变化明显，呈波动式上升；2008—2018年相对变化趋于平稳，植被NPP年内变化层次感比较明显，夏半年(4—9月)NPP月均值较高，对全年NPP总量的贡献率为77.61%。长江流域植被NPP空间格局上具有明显的差异性，总体呈现自西北向东南递增，长江流域在18年间植被NPP增加的面积大于减少的面积，NPP增加趋势主要分布在岷沱江水系南部、嘉陵江水系西部...     

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。     

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...     

西南喀斯特地区植被定量遥感研究进展

喀斯特地区植被相比非喀斯特地区具有更高的时空差异性,在维持脆弱生态系统稳定与可持续发展中具有极其重要的作用。西南喀斯特地区作为全球生物多样性热点地区,植被类型多样且存在显著的同物异谱/同谱异物现象。为更精准、高效地进行喀斯特地区植被定量遥感研究,本文从个体尺度到生态系统尺度,从遥感数据源选择和方法应用上回顾了西南喀斯特地区植被定量遥感的研究进展,并探讨下一步需要重点关注的研究方向。西南喀斯特地区植被定量遥感研究主要集中在群落和生态系统尺度的植被覆盖度、植被分类、生态系统服务功能与价值研究;遥感影像数据应用相对单一,主要为被动成像中低分辨率的光学影像(如Landsat和MODIS)。在个体和种群尺度上,虽采用了地物高光谱遥感技术和无人机遥感技术,但该技术主要应用于小尺度近地面植物个体和种群研究,难以扩展到区域范围。亟待开展融合多源影像,尤其是激光雷达影像(Light Detection and Ranging, LiDAR)与非影像数据的应用及其先进分析方法研究,以及个体和种群尺度的喀斯特地区植被生化参数定量估算与自然植被物种精准识别,群落和生态系统尺度的生物多样性与碳循环定量遥感研究工...     

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.     

2007年～2016年湖北省归一化植被指数时空变化特征分析

利用1 km空间分辨率的MODIS数据,对2007年～2016年的归一化植被指数(NDVI)时间序列数据以及NDVI与气象因子、土地利用类型、海拔高度的相关关系进行分析,研究近10 a湖北省植被覆盖度在时间和空间上的变化特征.结果表明：全省年平均NDVI波动上升,从各季节变化线性拟合结果来看,冬季上升程度最大;NDVI月变化呈单峰型,最高值出现在7月份,为0.758,最低值出现在1月份,为0.383;在空间分布上,湖北省西部地区NDVI较大于东部地区,十堰、恩施和神农架林区植被覆盖度高,武汉和鄂州植被覆盖度低;降水量、海拔高度和土地利用类型与NDVI均有较显著的相关性,植被生长对降水的响应具有滞后性;高海拔山地地形区林地大面积分布,是NDVI高值区,低山丘陵和平原上的城镇用地扩张和农业种植活动是NDVI较低的主要原因.     

黑龙江省气象因子插值优化及与落叶松NPP相关性分析

【目的】通过比较不同插值方法模拟黑龙江省气象因子,利用最佳插值结果,探寻落叶松样地气象因子与森林植被净初级生产力(NPP)的关系,为黑龙江省落叶松林的生产经营和管理提供科学参考。【方法】以黑龙江省2010年生长季(5—9月)气象因子(日平均气温、日降水量)及1 521块落叶松林固定样地数据为数据源,分别使用反距离加权(IDW)、普通克里金(OK)、多元线性回归(MLR)和混合插值法(包括回归反距离加权(RIDW)和回归克里金(RK))5种插值方法对生长季月均气温和月均降水量进行插值及比较,以最佳插值方法得到黑龙江省2010年生长季月均气温和月均降水量空间分布。根据东北地区树种生物量异速模型估算落叶松样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力,并与样地气象因子进行相关性分析。【结果】5种插值方法中RK的生长季月均气温和月均降水量均方根误差(RMSE)分别为0.420和10.110,均优于其他插值方法。生长季月均气温由南至北降低的同时落叶松NPP随之降低,月均降水量自西向东增大,落叶松NPP随之升高。生长季月均气温、月均降水与NPP的Pearson相关系数分别为0.221和0.241,二者P值都小于0.01,呈极显著相关。【结论】考虑地形因子和多元回归模型结果残差的RK方法可以更好地模拟黑龙江省生长季月均气温和月均降水量。生长季落叶松NPP在经、纬度方向上分布趋势与气温、降水量相同,且落叶松NPP与生长季月均气温和月均降水量均有一定相关性,其中与降水量相关性更为明显。     

1982—1999年我国植被净第一性生产力及其时空变化

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用植被、气候和土壤等地面空间数据,应用CASA模型估算了1982—1999（除1994）年间我国植被年净第一性生产量及其时空变化。结果表明：18年间我国植被净第一性生产量呈增加趋势,平均增加速率为0.024PgC·a^-1,其均值为1.8PgC,其中高寒植被、常绿阔叶林和常绿针叶林的增加速度最快;降水是限制我国植被净第一性生产力的主要因子。     

The spatial distribution of forest carbon sinks and sources in China

Forest ecosystems play an important role in the global carbon cycle.The implementation of the United Nations Framework Convention on Climate Change(UNFCCC) and the Kyoto Protocol has made the study of forest ecosystem carbon cycling a hot topic of scientific research globally.This paper utilized Chinese national forest inventory data sets(for the periods 1984-1988 and 1999-2003),the vegetation map of China(1:1000000),and the spatially explicit net primary productivity(NPP) data sets derived with the remote sensing-based light use efficiency model(CASA model).We quantitatively estimated the spatial distribution of carbon sinks and sources of forest vegetation(with a resolution of 1 km) using the spatial downscaling technique.During the period 1984 to 2003 the forest vegetation in China represented a carbon sink.The total storage of carbon increased by 0.77 PgC,with a mean of 51.0TgCa 1.The total carbon sink was 0.88PgC and carbon source was 0.11 PgC during the study period.The carbon sink and carbon source of forest vegetation in China showed a clear spatial distribution pattern.Carbon sinks were mainly located in subtropical and temperate regions,with the highest values in Hainan Province,Hengduan mountain ranges,Changbai mountain ranges in Jilin,and south and northwest of the Da Hinggan Mountains;carbon sources were mainly distributed from the northeast to southwestern areas in China,with the highest values mainly concentrated in southern Yunnan Province,central Sichuan Basin,and northern Da Hinggan Mountains.Increase in NPP was strongly correlated with carbon sink strength.The regression model showed that more than 80% of the variation in the modeled carbon sinks in Northeast,Northern,Northwest and Southern China were explained by the variation in NPP increase.There was a strong relationship between carbon sink strength and forest stand age.     

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。     

庙岛群岛南部岛群无居民海岛植被净初级生产力评估

无居民海岛具有显著的战略地位和重要的生态价值,植被净初级生产力(NPP)评估对维护无居民海岛生态系统稳定性和活力具有重要意义.以庙岛群岛南部岛群中螳螂岛等5个无居民海岛为研究对象,通过遥感手段,对海岛NPP总量和密度及其空间分布特征进行分析.结果显示：1) 全年NPP总量为134.22 tC·a－1,平均密度为274.13 gC·m－2·a－1,并表现出明显的季节差异,各岛NPP平均密度由大到小依次为牛砣子岛、羊砣子岛、螳螂岛、南砣子岛和挡浪岛;2) 不同地表覆盖类型NPP平均密度由大到小依次为阔叶林、针叶林、草地、建设用地和裸地,各岛NPP平均密度与裸地面积占比呈明显的负相关,区域NPP密度与海拔、坡度、坡向和归一化植被指数呈显著正相关;3) 黑松和刺槐是北方无居民海岛人工林的理想树种,持续的人工林种植是提升无居民海岛NPP的重要途径.     

2000-2015年广西北部湾植被NDVI时空演变及因子探测

为探测广西北部湾归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）的时空演变格局及其影响机制,本研究运用一元线性回归法、变异系数法和地理探测器分析等方法探究2000-2015年广西北部湾植被NDVI变化特性及其驱动机制。结果表明：（1）2000-2015年研究区植被覆盖状况良好,植被NDVI年均值为0.753,夏季和秋季多,春季和冬季少,呈缓慢上升的趋势;植被覆盖类型以中高级分类为主,面积占比超过60％,多分布在高山地区,中、中低级植被覆盖类型占比小,主要分布于沿海地区;（2）植被NDVI的稳定性存在明显地域差异,变异系数均值为3.9%,变异稳定区面积占比为48.55%,不稳定区占比为45.34%;（3）地理探测器探测发现气温是植被NDVI的主要解释因子,人为因子的解释力波动上升;因子两两交互作用后能增强单因子解释力,且存在线性与非线性两种协同效应;同因子中不同的分类对植被NDVI的影响不同,适度的分类等级范围能促进植被NDVI的增加。     

基于相对绿度指数定点监测水体藻类状况的方法

本文提出采用RGB相机定点观测水体相对绿度指数(gcc)用以指示藻类生长动态的新方法。于夏、秋、冬三个季节共41天在安徽全椒的两个小型水体(沟渠和池塘)上用RGB相机进行了监测,研究gcc的时空变化特征,分析其影响因素,探讨相机设置、校准和数据处理方法。主要结果为：(1)晴天条件下gcc波动幅度明显大于阴天和多云条件,太阳高度角大于40°时gcc更加稳定,选取正午时段的平均值能有效去除太阳高度角变化带来的干扰。(2)gcc变化序列符合实际藻类的演变动态,可以作为表征水体藻类物候的特征指数。(3)在夏季gcc的平均水平显著高于秋季和冬季。(4)两个水体gcc的范围位于陆地生态系统gcc的变化范围之内。本研究结果能为水体藻类动态监测及相关研究提供技术支撑和数据参考。