河北省2001-2010年植被NPP时空变化及与气候因子相关性分析

利用中分辨率成像光谱仪MODIS (moderate resolution imaging spectroradiometer)的MOD17A3数据集及气象数据,采用一元线性回归法及相关系数法对河北省2001-2010年植被净初级生产力(NPP)时空动态变化及与气候因子的相关性进行了分析.结果表明:河北省植被NPP多集中在200～400 g/(m2·a).从时间上看,10年间NPP年均值和最大值呈现一定的波动性变化,并呈下降趋势.2004年NPP均值最大,为356.42g/(m2·a),其次是2008年,为314.87 g/(m2·a),2001年最小,为225.13 g/(m2·a).从空间上看,河北省北部年均NPP值呈现从东向西递减、西部从南向北递减的趋势,中部太行山东部分布有1个NPP高值带.2001-2010年10年间河北省植被NPP在0.01检验水平下呈减少趋势的区域占全区植被面积的48.79％,增加的区域占45.54％,大部分地区呈减少趋势.NPP与气温和地温主要为负相关,与降水主要为正相关.总体上看,NPP与地温的相关性最高,与气温的相关性最低,但在局部地区并非如此.     

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...     

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...     

漓江上游水源林地区植被净初级生产力的时空变化

为了定量评估漓江上游水源林地区植被的恢复状况,在森林叶面积指数、生物量等观测数据的基础上,提出多植被指数和地形因素输入神经网络估算山区复杂地形森林叶面积指数方法,修正BEPS模型参数,利用模型和Landsat卫星时序数据估算年净初级生产力NPP,并分析时空变化规律.结果表明,2000～2016年研究区植被NPP整体保持...     

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。     

中国植被覆盖气候限制性分区及时空变化

基于GIMMS NDVI数据、气象站点数据、植被类型图等相关资料,用长时间序列相关分析法对中国植被覆盖进行气候限制性分区.结果表明:西部干旱区主要属降水限制区,高纬度和高海拔区为气温限制区,东南沿海降水丰沛区为辐射限制区,荒漠戈壁、水域等属不显著区,还存在双因素限制区;中国植被覆盖具有明显的纬向和经向年内变化规律,1982—2006年植被覆盖变化复杂,总体趋势受国家相关政策影响,西北地区植被覆盖好转;受经济快速发展和人类活动影响,东南植被覆盖降低.中国植被生长的气候限制性因素规律性很强,需结合植被气候限制性因子进行区域生态恢复和农业生产工作.     

呼伦贝尔植被覆盖时空变化特征及其与气候的相关性分析

基于长时间序列的遥感数据和气象数据,通过相关分析、趋势分析等方法,详尽分析了呼伦贝尔地区植被覆盖状况变化及其与气候的关系,得出以下主要结论:(1)20世纪80、90年代,呼伦贝尔以湿润气候区为主;进入21世纪后,气候呈现明显的暖干化趋势,尤其是大兴安岭林区北部、中部及东南部及呼伦贝尔草原的西南部地区湿润度指数呈显著减小趋势,半干旱和半湿润气候区在空间分布上占据了主要地位;(2)呼伦贝尔地区总体上表现出较高植被覆盖区面积减小、较低植被覆盖区面积增大的变化趋势,尤其是21世纪最初的十年,呼伦贝尔草原区的植被退化状况不容忽视,呼伦贝尔草原区中东部部分地区植被覆盖呈下降趋势;(3)呼伦贝尔草原西部、大兴安岭东南部农区部分地区的植被覆盖状况与湿润度指数呈正相关关系,而大兴安岭林区的中北部地区二者则呈负相关关系。     

黄河流域中段植被覆盖时空变化特征及影响因素分析

黄河流域植被保护与生态治理至关重要,探究植被变化特征及因素影响机制,对黄河流域生态修复及高质量发展具有重要应用价值。基于1981—2020年植被覆盖度数据、气候数据、地形数据及土地利用数据,利用趋势分析、Hurst指数、相关分析等研究方法,定量分析黄河流域中段植被覆盖度变化特征、未来发展趋势及影响因素。结果表明：1)1981—2020年黄河流域中段植被覆盖度呈波动上升趋势,增加速率为0.045/10a,空间格局呈现为东南部及中部高,西北部低的特征;2)近40年来研究区植被覆盖度改善情况良好,其中改善区域面积占比为87.50%,未来持续改善区域面积占比为96.65%;3)研究区植被覆盖度与降水、气温均以正相关为主,地形因子对植被覆盖度的影响主要体现在高程及坡度上,随二者的增加植被覆盖度表现为先增长后减少的趋势,且在不同地形条件下,植被覆盖度受温度影响大于降雨。     

西北地区自然植被净第一性生产力的空间分布

植物净第一性生产力与全球碳平衡和碳扰动、全球土地利用变化、全球气候变化和粮食安全等有密切关系,成为表征陆地生态过程的关键参数.以西北地区211个气象站降水和/>0℃积温的30年观测数据为基础,以GIS为技术支撑,利用统计方程实现两大环境变量的空间化.联系植物生理生态学特点及水热平衡关系的综合模型对自然植被的净第一性生产力现状进行估算,结果表明西北地区NPP分布在0.51～8.00 t/(hm2.a).其中:森林草原或草原NPP分布在4.68-8.00 t/(hm2-a);干草原NPP分布在2.18～4.68 t/(hm2.a);半荒漠、荒漠、沙漠或戈壁NPP分布在0.51～2.18 t/(hm2.a).     

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.     

Comprehensive analysis of the impact of climatic changes on Chinese terrestrial net primary productivity

Recent climatic changes have affected terrestrial net primary productivity (NPP). This paper presents an investigation of the impact of climatic changes on Chinese terrestrial vegetation NPP by analyzing 18 years’ (1982 to 1999) climatic data and satellite observations of vegetation activity. Results indicate that climatic changes in China have eased some critical climatic constraint on plant growth. (1) From 1982 to 1999, modeled NPP increased by 1.42%·a-1 in water-limited regions of Northwest China, 1.46%·a-1 in temperature-limited regions of Northeast China and Tibet Plateau, and 0.99%·a-1 in radia- tion-limited regions of South China and East China. (2) NPP increased by 24.2%, i.e. 0.76 petagram of carbon (Pg C) over 18 years in China. Changes in climate (with constant vegetation) directly contrib- uted nearly 11.5% (0.36 Pg C). Changes in vegetation (with constant climate) contributed 12.4% (0.40 Pg C), possibly as a result of climate-vegetation feedbacks, changes in land use, and growth stimula- tion from other mechanisms. (3) Globally, NPP declined during all three major El Ni-o events (1982 to 1983, 1987 to 1988, and 1997 to 1998) between 1982 and 2000, but Chinese vegetation productivity re- sponded differently to them because of the monsoon dynamics. In the first three events (1982 to 1983, 1987 to 1988, and 1992), Chinese vegetation NPP declined, while in the later two events (1993, 1997 to 1998) increasing obviously.     

基于RIA技术的中国植被净初级生产力在线估算与查询系统设计

基于富互联网应用(RIA)方法,利用C#语言和IDL语言混合编程技术,将全国MODIS NDVI遥感产品数据、气象和植被等数据作为模型输入参数,设计并开发出基于RIA技术的中国植被净初级生产力在线估算与查询系统。该系统可以实现中国植被净初级生产力在线查询、影像在线估算、统计、专题图制作、出图以及用户管理等多项功能,可满足用户对我国植被净初级生产力估算、查询等的需求。     

Simulation study of China's net primary production

Spatial and temporal distribution of vegetation net primary production(NPP)in China was studied us-ing three light-use efficiency models(CASA,GLOPEM and GEOLUE)and two mechanistic ecological process models(CEVSA,GEOPRO).Based on spatial and temporal analysis(e.g.monthly,seasonally and annually)of simulated results from ecological process mechanism models of CASA,GLOPEM and CEVSA,the following conclusions could be made:(1)during the last 20 years,NPP change in China followed closely the seasonal change of climate affected by monsoon with an overall trend of increas-ing;(2)simulated average seasonal NPP was:0.571±0.2 GtC in spring,1.573±0.4 GtC in summer,0.6±0.2 GtC in autumn,and 0.12±0.1 GtC in winter.Average annual NPP in China was 2.864±1 GtC.All the five models were able to simulate seasonal and spatial features of biomass for different ecological types in China.This paper provides a baseline for China's total biomass production.It also offers a means of estimating the NPP change due to afforestation,reforestation,conservation and other human activities and could aid people in using for-mentioned carbon sinks to fulfill China's commitment of reducing greenhouse gases.     

陆地生态系统生产力模型研究进展

目的 通过净初级生产力(NPP)模型研究回顾,为全球陆地碳循环和全球变化等研究提供方法参考.方法 把生产力模型大致归为3类,分别阐述其研究进展.结果 气候相关模型通过对气候因子与植物干物质生产的相关性分析来估算植被的净初级生产力;生物地球化学循环模型以气候、土壤条件和植被类型为输入变量,主要模拟破、水和营养物质的循环;基于遥感资料的模型基于植被指数与冠层吸收的光合有效辐射部分之间的关系得到吸收光合有效辐射,进而建立大尺度的卫星观测与生物生产力的关系.结论 无论应用哪种生产力模型,都受到较多条件的限制,因此,目前应用模型计算净初级生产力仍存在一些不足之处.     

气候变化和人类活动对中国北方农牧交错区草地净初级生产力的影响

中国北方农牧交错区位于内蒙古高原东南边缘和黄土高原北部,生态系统脆弱,对气候变化敏感,草地是该区域的主体生态系统类型,在气候变化和人类活动影响下易发生退化.如何区分气候变化和人类活动对草地生产力的影响还有待于深入研究.本文利用CASA模型和Thornthwaite纪念模型分别模拟2000—2015年草地实际净第一性生产力(net primary productivity,NPP)和潜在NPP,草地潜在NPP与实际NPP的差值代表人类活动对NPP的影响.结果表明,2000—2015年间42.29%的草地处于退化状态,57.71%的草地处于恢复状态.其中18.46%和7.39%的草地分别受到气候变化和放牧等人类活动的影响发生退化;在气候变化、人类活动以及二者的共同作用下,分别有7.51%、30.26%和19.94%的草地处于恢复状态.因此,2000—2015年间,气候变化是退化草地区域NPP变化的主要驱动力,生态建设等人类活动是恢复草地区域NPP变化的主要驱动因素.     

基于净初级生产力的陕西省生态足迹测算

基于净初级生产力的生态足迹法(EF-NPP),结合MODIS遥感数据,计算了2005—2010年陕西省的均衡因子与产量因子,以此为基础得出陕西省2005—2010年的人均生态足迹和生物承载力,并与传统生态足迹法(EF-GAEZ)的计算结果进行比较.结果表明:由于陕西省各类土地的年均净初级生产力发生变化,均衡因子和产量因子每年均有所变化,水域变化最为明显,2006年均衡因子为1.214,2010年仅为0.815;2008年产量因子为2.765,2005年仅为1.34.与EF-GAEZ比较发现,EF-NPP生态足迹每年增长高于EF-GAEZ,EF-NPP年增长速率达到5.89%,EF-GAEZ则为4.17%;EF-NPP生物承载力在2007年、2008年、2010年有所增长,EF-GAEZ则每年减少.陕西省每年生态赤字逐年加重,生态压力大.     

大宁河回水区初级生产力的季节变化

2009年6月6～11日(水华期)和2010年1月18～22 日(枯水期)对三峡支流大宁河回水区进行了初级生产力及相关环境因子的研究,分析了初级生产力的季节变化及影响因素.结果表明:水温、DO饱和率、SPC(电导率)、pH和TUR(浊度)在不同水文期差异显著.水华期的初级生产力和叶绿素a(Chl-a)含量显著大于枯水期...     

放牧和刈割对草原地下净生产力和根系周转的影响

放牧作为一种人类活动的干扰因子,主要通过动物的采食、践踏及其排泄物的输入对草原生态系统产生影响.放牧直接作用于草原生态系统的地上部分和土壤,从而改变草原生态系统的物质生产和碳分配,进而影响到地下净生产力和根系周转.本文综述了放牧及刈割对地下生物量、地下净生产力、碳分配和根系周转的影响,得到如下结论:北方干旱、半干旱草原在重度放牧下,地下净生产力、地下生物量会显著下降,地下碳分配减少.放牧也通常会加快根系周转.研究不同放牧方式(羊单牧、牛单牧、牛羊混牧和无牧)对根系周转的影响,发现牛单牧条件下细根的年周转率最高.文章也对今后根系生态学的研究方向提出建议和展望.