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。     

气候因子对黄土高原植被的影响

气候因子和人类活动共同影响植被覆盖变化,其中气温和降雨是最重要的两个气候因子。利用2000—2014年黄土高原地区的MODIS数据(MOD44B,MOD17A3)及气象数据(气温,降雨),运用路径分析方法,分析了黄土高原不同气候区气候因子对植被盖度及净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响。结果表明:(1)黄土高原地区2000—2014年植被覆盖波动明显,15a呈不显著的增长趋势(r=0.467,P0.05),其中林木覆盖度呈极显著的增长趋势(r=0.864,P0.01),显著增加区占黄土高原总面积40.56%,主要分布在陕西北部及吕梁山脉一带,不显著(P0.05)增加区占41.68%;(2)在半干旱的黄土高原地区,降雨对植被盖度的影响较气温大,在每个气候区降雨对植被盖度、林木盖度及NPP均有显著正影响,在低温少雨区NPP对降雨更敏感;(3)降雨和气温不仅可以直接影响NPP,还可以通过植被盖度进而间接影响NPP,林木盖度对NPP的影响明显大于非林木盖度,多雨区气候因子对NPP的间接影响较少雨区大。     

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。     

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.     

珠江流域植被净初级生产力及其时空格局

为阐明珠江流域植被净初级生产力(NPP)变化的整体状况,应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的NPP数据,对珠江流域1981~2000年间的地表植被净初级生产力的空间分布及时间序列变化进行了综合分析。研究结果表明:①20年来,珠江流域年均NPP总量为0.60Pg C,占中国总量的19.42%,单位面积的年平均NPP为1328.61 g/(m2.a),是中国平均水平的4.12倍;②从NPP的空间分布看,单位面积的NPP以右江上游山区及珠江三角洲西南部地区等地最高,北盘江上游山区最低;③从各种植被类型来看,以热带常绿阔叶林的平均NPP最大,山地稀树灌木草原的平均NPP最小;④受气候和土地利用变化的影响,20年来珠江流域植被NPP整体上呈现了不显著减少的趋势,单位面积NPP减少了约0.6%。     

汾河上游流域景观破碎化与生态系统服务关系研究

以汾河上游流域为研究区,综合运用网格分析法和景观生态学与生态系统服务相关理论,基于ArcGIS和GeoDa方法分析了2000、2008和2015年土壤保持、产水量和植被净初级生产力(NetPrimary Productivity,NPP)三种生态系统服务时空变化特征与景观格局的空间分异规律,定量分析了景观破碎化与生态系统服务的空间相关性。结果表明:(1)2000-2015年,土壤保持与产水量均整体呈现先增加后减小的趋势,空间分布变化比较明显;NPP生产呈现持续增加的趋势。(2)2000-2015年,流域西南部景观格局变化最为明显,其破碎化程度增强,而流域北部景观格局破碎化程度减弱。(3)2000-2015年,土壤保持、产水量与景观破碎化呈现显著空间相关关系(P0.05),NPP生产与景观破碎化的空间相关性相对较弱。     

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...     

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.     

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...     

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.     

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。     

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MODIS17A3的呼伦贝尔沙地植被NPP时空格局变化分析

植被净初级生产力(NPP)可以直接反映植物的生产能力.为研究呼伦贝尔沙地植被NPP时空变化情况,本文选用NPP产品数据MODIS17A3进行处理后,结合气温降水以及经济产业数据,利用简单差值法、一元线性回归分析的方法对该地区沙地植被NPP的时空变化以及驱动力进行了分析.经过研究发现:(1)呼伦贝尔沙地地区植被NPP呈现由东向西递减的趋势;(2)植被NPP增长最大的是鄂温克族自治旗与新巴尔虎右旗,而满洲里与海拉尔地区呈现负增长比重较大,分别占到12.2%、6.33%;(3)15年以来该地区总体NPP呈现增长模式,生态恢复比较好.     

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.     

京津冀生态系统质量空间特征及生态红线建议

在对京津冀地区生态质量现状进行评价的基础上,利用GIS(地理信息系统)的空间分析功能,根据研究区的资源环境现状和自然资本承载力与区域经济社会发展的关系特征,在计算各区域生态质量分级的基础上,分别对其生态质量的时空特征,初级净生产力,森林植被覆盖变化等方面进行评价,结果显示:近年来京津冀生态系统质量有明显提升.京津冀区域28%的森林生态系统质量有改善,3%左右的森林生态系统质量存在下降趋势.2010-2015年,京津冀城市群净初级生产力呈现出较小波动变化趋势.相较于2000-2010年,京津冀城市群森林生态系统植被覆盖度的变化,只有高植被覆盖度区域呈现出增加的趋势.     

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...     

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。     

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。     

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。