基于CASA模型的皖江城市带植被净初级生产力时空变化特征研究

运用GIS和RS技术,利用植被、气候和辐射等地面空间数据,基于CASA模型估算2001-2010年之间皖江城市带植被净初级生产力(NPP),并分析其时空变化特征.结果表明:10年之间皖江城市带植被净初级生产力呈减少趋势,其中NPPMAX年均减少速度5.3gC/m2·a,NPPMEAN年均减少率0.513%;10年NPPMAX均值为805.09gC/m2·a,NPPMEAN均值为463.26gC/m2·a;净初级生产力年累计量变化幅度较大,约在30.052-43.483TgC/a之间;年际变化十分明显,最大值出现在2008年,为43.483TgC,最小值在2006年,为30.052TgC,年均减少率0.51%.植被净初级生产力空间格局表现出较大的不均匀性,整体分布状况是以长江为界,长江以南植被净初级生产力较大,但有逐渐变小趋势;长江以北植被净初级生产力较小,却表现出逐渐增加的趋势.     

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.     

2002-2010年中国陆域植被净初级生产力模拟

基于时间序列MODIS数据和气象数据驱动遥感NPP模型,模拟了2002-2010年的中国陆域植被净初级生产力.采用了重建后的NDVI数据作为模型输入,对不同类型NDVI序列数据的比较发现,重建后的NDVI数据有效地校正了时序MODIS NDVI数据集中的噪声,有助于提高模型模拟的精度.模拟结果表明,中国陆域生态系统净初级生产力的空间分布格局呈现出明显的地带性分异特征.2002-2010年中国陆域植被的年总初级生产力约为3.78×10¹⁵gC/a,春、夏、秋季的植被NPP均值分别为6.40×10¹⁴,1.59×10¹⁵,8.10×10¹⁴gC/a.     

基于遥感的城市生态环境质量动态变化定量评价——以江苏省宜兴市为例

城市化与人类生存环境改善之间的矛盾日益突出,综合、快速、准确、定量监测城市生态环境质量状况尤为重要.以利用遥感技术反演城市生态系统净初级生产力、植被覆盖度和地表温度等生态参数,提出基于归一化不透水指数的地表裸露度;综合以上参数建立基于遥感参数的生态环境指数模型,并运用该模型定量评价江苏省宜兴市生态环境质量动态变化.结果表明,2000—2013年,宜兴市生态环境质量呈下降和升高趋势的面积分别占总面积的79%和21%,其中,20.56km2呈显著降低趋势,并未监测到显著改善区域.该模型综合各项遥感参数,能快速、准确、定量监测城市生态环境质量变化,具有良好的应用潜力.     

结合冠层密度的森林净初级生产力遥感估测

【目的】 森林冠层密度与林分年龄、植被生长状况有关,在区域森林净初级生产力遥感估测中,结合森林冠层密度以期提高估测精度。【方法】 以广东省韶关市为研究对象,选用2017年Landsat-8 OLI影像、2017年357块森林资源连续清查固定样地数据为主要信息源,分别采用随机森林、多元线性回归、人工神经网络和K最近邻分类法等4种模型,结合森林冠层密度制图器(FCD)进行区域森林净初级生产力特征变量的选取、参数建模、模型精度评价和森林净初级生产力空间制图。【结果】 特征变量中,红光波段(B4)、归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、叶面积指数(LAI)、缨帽变换土壤植被因子、纹理特征和地形特征在森林净初级生产力反演中有重要作用。将森林冠层密度因子加入反演模型后,4种遥感估测模型精度均有大幅度提高。对4种遥感估测模型进行性能比较,随机森林模型精度最高,其次是多元线性回归模型、人工神经网络模型,K-最近邻分类模型精度最低。研究区内森林净初级生产力平均值为10.689 t/(hm²·a),高森林净初级生产力 [≥18 t/(hm²·a)]林分面积仅占研究区的19.61%,主要分布在海拔较高的西北部。【结论】 结合冠层密度进行森林净初级生产力的建模,可有效提高模型估测精度。     

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。     

森林生态系统净初级生产力模拟研究

在英国爱丁堡大学森林生态系统碳循环SPA模型基础上,以栅格数据作为主要的数据源输入参数.将该模型从斑块尺度模型到区域尺度模型进行扩展,并以并行机群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,并且利用该模型对福建省三明市2004年1-12月森林生态系统净初级生产力进行了空间可视化模拟与验证.     

1981-2000年内蒙古中部地区植被净初级生产量变化研究

基于AVHRR GLOPEM NPP数据集及相应时段的气候数据集,通过对逐个像元信息的提取与分析,研究了1981-2000年内蒙古中部地区植被净初级生产量退化的状况及其与气候变化的相关性。结果显示：1）该区植被净初级生产量的空间分布大致由东向西呈减少的趋势,年际变化比较明显,尤其是在1990-2000年,减少率达10.32gC/m²?a;2）1981-2000年,植被净初级生产量年际变化的区域差异比较明显;3）植被净初级生产量年际变化与气候因子年际变化的相关性存在比较明显的区域差异;4）不同植被类型对气候变化表现出不同的响应特征,该区降水量年际变化对植被的影响要高于气温年际变化对其的影响。本研究有助于了解内蒙古中部地区植被净初级生产量退化的状况以及影响其退化的气候因素,可为退化植被的生态修复提供有意义的参考。     

基于多源遥感数据的黄土高原矿区植被变化研究——以轩岗矿区为例

以黄土高原轩岗矿区为例,基于Landsat TM/OLI遥感数据与MOD17A3H净初级生产力产品,分析了2000—2015年轩岗矿区植被数量与植被质量变化.结果表明,研究期间内轩岗矿区植被区域面积减少了7 090.3hm~2,耕地净减少3 959.9hm~2,林地净减少1 646.8hm~2,草地净减少1 538.8hm~2,灌木净增加55.1hm~2,工矿用地面积增加7 050.4hm~2;轩岗矿区植被生产力呈减小趋势,2006年之前植被生产力急剧减小,2006年之后植被生产力不显著缓慢增加.     

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。     

Impacts of climate change on ecosystem in Priority Areas of Biodiversity Conservation in China

Priority Areas of Biodiversity Conservation （PABCs） are the key areas for future biodiversity conservation in China. In this study, we used 5 dynamic global vegetation models （DGVMs） to simulate the ecosystem function changes under future climate change scenario in the 32 terrestrial PABCs. We selected vegetation coverage, vegetation productivity, and ecosystem carbon balance as the indicators to describe the ecosystem function changes. The results indicate that woody vegetation coverage will greatly increase in the Loess Plateau Region, the North China Plain, and the Lower Hilly Region of South China. The future climate change will have great impact on the original vegetation in alpine meadow and arid and semiarid regions. The vegetation productivity of most PABCs will enhance in the coming 100 years. The largest increment will take place in the southwestern regions with high elevation. The PABCs in the Desert Region of Inner Mongolia-Xinjiang Plateau are with fastest productivity climbing, and these areas are also with more carbon sink accumulation in the future. DGVM will be a new efficient tool for evaluating ecosystem function changes in future in large scale. This study is expected to provide technical support for the future ecosystem management and biodiversity conservation under climate change.     

国家重点生态功能区植被覆盖度变化及其对地形因子的响应——以湖北省长阳县为例

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础,其对区域可持续发展至关重要.该研究基于2000年—2015年的NDVI数据,借助于偏差分析、变异系数分析、地形差异修正指数模型等方法,对县域植被覆盖度变化特征及其对地形因子的响应进行研究,主要结论如下:1)2000年—2015年植被覆盖度整体上处于较高水平,呈现出小幅度的...     

基于多源遥感的和田河流域生态补水对流域植被变化影响研究

利用Landsat遥感影像和MODIS数据集,得到和田河流域沙漠段河流水面面积和植被覆盖面积的时空分布特征．进一步分析归一化植被指数（NDVI）的季节变化特征与景观格局指数,得到和田河流域沙漠段生态环境的空间变化特征．结果表明:生态补水措施增加了流域的水体和植被面积,缓解了生态环境;并且生态补水后河流曲折系数下降,平均水面宽度增加,河流逐步朝平流化方向发展;NDVI的空间分布呈现河流两端植被覆盖量高,中间覆盖量低的特点．分析景观格局指数得到,生态应急补水使和田河流域沙漠段水体景观和植被景观分布呈现聚集分布,有效地缓解了生态环境．      

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。     

基于InVEST模型的黑龙江省生境质量空间格局及其影响因素

基于InVEST模型评估黑龙江省的生境质量,利用多尺度地理加权回归模型,探究影响生境质量的自然和人文要素作用空间尺度差异及其影响程度．结果表明:1)黑龙江省大小兴安岭、张广才岭等山地地区生境质量较高,松嫩平原、三江平原等地生境质量较低;2)多尺度地理加权回归模型识别出面积化肥施用量、农作物种植面积、高程、植被净初级生产力以及年均温度分别在62、44、43、43、43的局部尺度上影响生境质量,而年均降雨量、PM_2.5排放总量、人口数量、地区生产总值、土壤表层pH在近似全局尺度上影响生境质量;3)回归系数的显著性检验结果表明社会经济要素对生境质量的影响呈现显著负相关,高程和植被净初级生产力对生境质量的影响呈现显著正相关,而土壤表层pH呈现显著负相关．研究结果可为黑龙江省调整土地利用空间布局、保护区域生态环境提供科学依据．      

用地平衡与人居生态环境承载力的耦合关系研究

对2006~2015年研究区域的遥感影像数据进行处理,求出每年人居生态环境承载力。结合研究区域的社会经济数据及实际情况选择10个指标,通过相关分析方法对研究区域用地平衡与生态环境承载力的耦合关系进行分析。结果表明：研究区域近10年总生态环境承载力与人均生态环境承载力不断降低,总生态环境承载力由2006年的5053.77hm2下降至2015年的4795.64hm2,人均生态环境承载力由2006年的0.546153 hm2下降至2010年的0.426212 hm2;人均生态承载力与景观格局指数的耦合形态呈先降低后增加的变化趋势,与植被覆盖度、生物丰度指数的耦合形态均呈下降趋势,但降低幅度较小,与水网密度指数、土地生态系统服务功能指数之间的耦合形态呈小幅度上升趋势;人均生态承载力与人均耕地面积之间的耦合形态基本呈直线型,与人均林地面积之间和废水净排放量的耦合形态呈下降趋势;人均生态承载力与第三产业比重之间的耦合形态大致呈直线型,与城市化率的耦合形态呈下降趋势。     

哈密市植被变化及其对气候变化的响应

以2000-2016年(5-10月)MOD13QI数据为基础,并结合同期气温和降水资料,采用线性趋势分析?相关分析等方法,研究了哈密市近16年来植被空间变化特征以及与气候因素的关系?结果表明:哈密市NDVI总体上呈上升的趋势,主要植被类型为低覆盖度植被类型?2000-2008?2008-2016年两个时期,哈密市极低覆盖度?极高覆盖度植被都先下降后上升,低覆盖度和高覆盖度植被持续上升,中等覆盖度植被持续下降?NDVI与气温?降水都存在一定的相关性,NDVI受气温的影响较少,受降水量的影响较显著（P<0.01）?     

湖南省县域森林生态安全评价与时空分析

【目的】评价湖南省县域森林生态系统的安全程度,为生态保护政策制定提供依据。【方法】以湖南省122个区县为样本,运用模糊物元法和空间相关分析,并采用ArcGIS软件和GeoDA软件评价湖南省2000年、2005年、2010年和2015年的森林生态安全。【结果】从空间分布来看,森林生态安全等级最高区域一般分布在湖南省西北部和东南部,而最差区域一般分布在湖南省北部洞庭湖平原一带; 从总体趋势来看,湖南省森林生态安全形势不容乐观,原因在于能源消耗量居高不下; 从时间变化来看,湖南省97.54%的县域森林生态安全指数都呈现比较明显的下降趋势; 从空间相关性来看,湖南省各区县森林生态安全指数呈现比较显著的集聚性,森林ESI(生态安全指数)的高值区县被周围高值区县包围(high-high)的集聚区县一般分布在湖南省南部和东部,而低值区县被低值区县包围(low-low)的集聚区县一般分布在湖南省北部。【结论】针对以上的空间分布结构,各地政府可以采取相应政策:在high-high集聚区县严格限制高污染、高能耗的产业发展; 在low-low集聚区县应加强森林植被的恢复工作; 在低值区县被高值区县包围(low-high)的集聚区域应积极开展森林保护和自然保护区的建设等工作; 在高值区县被低值区县包围(high-low)的集聚区县可因地制宜发展林木产品加工业。