天山植被NPP时空特征及其对气候要素的响应

为探讨近十几年来新疆天山地区植被净初级生产力时空格局及其对气候要素的响应机制,基于资源平衡的观点和光能利用率的概念,利用改进的光能利用率模型估算2001—2013年天山植被NPP,利用RS和GIS技术逐像元分析天山植被NPP时空分布特征及其与气候要素的相关关系,进而了解天山地区植被NPP对气候变化的响应机制,为天山地区生态环境保护和管理提供科学依据。具体方法包括:(1)将2001—2003年新疆地区MODIS-NDVI月产品数据、天山26个气象台站插值数据和2005年土地利用-覆盖数据进行预处理后作为参数输入到CASA模型中,估算出13 a天山地区植被NPP;(2)通过与其他研究NPP模拟结果进行对比,验证该文所采用的模型的模拟精度。研究结果表明,天山地区植被NPP总体呈西高东低,由北向南递减的空间分布特征;13 a平均植被NPP(以C计,下同)和NPP总量分别为156.63 g·m-2·a~(-1)、93.2 Tg·a~(-1)(1Tg=1012 g);2001—2013年天山植被NPP总体呈缓慢增长趋势,NPP快速增长区零星分布在天山北坡的林地和耕地区,增长速率为25~55 g·m~(-2)·a~(-1),草地NPP总量波动较为明显,林地和耕地NPP总量呈缓慢上升趋势,而荒漠NPP总量波动趋于平缓;植被NPP与年降雨量、年均温的平均相关系数分别为0.383和-0.189,天山地区植被NPP与年降雨量的相关性更强,降雨量是影响天山植被NPP的重要因子;不同类型植被NPP对气候要素的响应情况存在明显差异:天山林地、草地和荒漠植被NPP主要受降雨量影响,而耕地植被NPP同时受到降雨量和气温的限制。     

基于MODIS NDVI的广东省陆地生态系统净初级生产力估算

以改进的CASA模型为基础,结合MODISNDVI数据、气象资料和土地利用资料,估算了广东省陆地生态系统2001-2007年逐月净初级生产,并分析了其时空动态.结果显示:2001-2007年期间,广东省每年NPP产量为C 138.8Tg·a-1;年际动态显示,2003年NPP最高,2005年NPP最低,总体略呈下降趋势;年内动态显示,NPP累积主要发生在5-10月;空间分布显示,广东省NPP高值区为粤北植被覆盖良好地区;珠江三角洲为全省NPP的低值区.要维持区域生态可持续性,需要重点加强珠江三角洲地区的生态环境建设.     

天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

50年长江源区域植被净初级生产力及其影响因素变化特征

基于长江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50年植被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率每10年为5.685~13.047 mm,春夏季增幅较大;年平均气温呈极显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率每10年在0.240~0.248℃之间,增温率以秋冬季最大;最大蒸散呈增加趋势,年最大蒸散变化曲线线性拟合倾向率每10年在5.073~5.366 mm,春季增幅最大;地表湿润指数也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率每10年为0.013~0.020,冬季增幅最大,在10年周期时间频率附近,出现了6~8个干湿交替期,20世纪90年代之后为偏湿期,在低频区,1998—2005年有偏干振荡;近50年年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率每10年在97.901~197.01 kg.hm-2之间,2001—2008年NPP较高。影响长江源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。     

基于HASM的中国植被NPP时空变化特征及其与气候的关系

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,直接反映植被的生产力和地表质量状况,对于研究全球气候变化具有重要意义。为更好地了解近年来中国陆地植被NPP时空分布格局,探讨其对气候因子响应的空间分异规律,利用高精度曲面建模方法(HASM),结合LPJ-GUESS动态植被过程模型和MOD17A3NPP遥感数据产品估算2001-2015年中国陆地生态系统植被NPP的时空分布特征,并根据气候要素和土壤质地特点分区探讨其与气候因子的关系。结果表明,(1)近15年全国植被平均NPP空间分布地域性明显,总体上沿水热梯度由西北向东南呈逐渐增加的趋势。其中西北沙漠和青藏高原腹地的植被NPP值最小,在100 g·m~(-2)(以C计,下同)以下,西北内陆向东南沿海过渡带植被NPP值在300-600 g·m~(-2)之间,四川盆地大部分地区以及海南省和东北平原局部植被NPP值在700g·m~(-2)以上。(2)近15年全国植被NPP均值为376 g·m~(-2)·a~(-1),变化范围为1.9~(-1) 131 g·m~(-2)·a~(-1)。青藏区面积和植被NPP总量占全国的比例最大,均为23%,甘新区面积占全国的23%,年均NPP总量只占全国的10%;西南区、东北区和长江中下游区植被丰富,年均NPP总量占比大于面积占比。其他地区面积和年均NPP总量占全国的比例相当。(3)近15年全国有65.29%的区域植被NPP呈增加趋势,最大增速为72.64 g·m~(-2)·a~(-1),平均增速为2.29 g·m~(-2)·a~(-1),以青藏部分地区、黄土高原区、海南大部和台湾北部地区增幅最大。(4)近15年来全国有79.26%的地区年平均NPP与年平均降水之间呈显著正相关,而年平均NPP与年平均温度这一比例仅为8.71%,分布在青藏高原部分地区。     

基于MOD16产品的三江平原蒸散量时空分布特征分析

借助Arc GIS 10.2和ENVI 4.5/ID软件平台,利用MOD16遥感数据集,统计分析了三江平原2000─2014年地表蒸散量的年际和年内时空变化状况,探讨了不同地表类型下蒸散量的差异性变化特征。首先将原始的MOD16产品进行投影转换、数据拼接和重采样等操作,在此基础上计算三江平原地区蒸散多年年均值和月均值,并分析了三江平原蒸散的变化趋势。利用三江平原的矢量边界和土地利用分类数据统计了不同时间尺度序列下各种土地利用类型的蒸散平均值,进而分析不同地物类型下蒸散量的年纪变化和季节变化特征。研究表明,(1)三江平原年蒸散量总体上呈缓慢上升趋势,波动范围为447~521mm·a~(-1),年平均值为497 mm·a~(-1)。(2)年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,蒸散主要集中在5─9月份,最高、最低值分别出现在8月和1月。(3)多年平均蒸散空间格局呈现北低南高的分布规律,高植被覆盖区蒸散量较大。2000─2014年蒸散变化趋势不明显的面积占88%,蒸散显著、极显著增加(8.74%)的像元主要分布在集贤市区域和双鸭山山区,蒸散显著、极显著减少的像元主要分布在河道以及城市群附近。(4)土地利用特点影响着三江平原蒸散量的分布状况,蒸散强度大小按类型排序依次为森林(46.6 mm)草地(34.7 mm)农田(38.38 mm)荒漠(27.11 mm)。研究结果对于加强三江平原水资源管理与水分高效利用具有重要意义。     

基于遥感和FORCCHN的中国森林生态系统NPP及生态服务功能评估

气候变化背景下定量评估中国森林生态系统净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)及生态服务功能,对于更好地理解全球变化背景下中国森林生态系统碳循环的演变规律以及正确评价森林在中国生态环境建设中的作用具有重要意义。以中国森林生态系统为研究对象,应用遥感数据和基于个体的中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟了1981—2017年中国森林生态系统净初级生产力NPP,并对其固碳释氧生态服务功能进行了评估。结果表明,(1)1981—2017年期间,中国森林生态系统单位面积NPP量和NPP总量年际变化呈现较为明显的增长趋势。其中,NPP总量在2.02~2.53 Pg·a~(-1)之间波动,平均为2.36 Pg·a~(-1),最大值出现在2004年,最小值出现在2010年。(2)NPP年代际增长十分明显,其中,21世纪00年代和21世纪10年代之间的增加幅度最大。(3)NPP空间分布的基本特点是南高北低,且近36年各地森林生态系统单位面积NPP增加量差异显著,其中,西南林区单位面积NPP量增幅最为明显,最大增幅超过666.7 g·m~(-2)·a~(-1);东南林区单位面积NPP量增幅也很明显,最大增幅超过444.4 g·m~(-2)·a~(-1)。(4)近36年来,中国森林生态系统固碳价值和释放氧气价值均呈波动增加趋势,固碳释氧总价值140 883.3×10~9 yuan,且释放氧气价值为固碳价值的2.82倍。     

内蒙古草地生产力及载畜量变化分析

草地生产力和载畜量历来是草地生态系统研究的热点问题,但多年来的研究成果却未能有效地揭示草畜供求关系。以内蒙古3个植被类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,基于MODIS遥感数据,应用光能利用率模型(CASA模型)和连续3年(2011—2013年)大量成对(围栏和放牧)的野外样地调查数据,分析了不同类型草地净初级生产力(NPP)、牧草利用率及超载情况。结果表明:(1)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原NPP平均值分别为122、116.2和39.3 g?m~(-2)?a~(-1);(2)2011—2013年内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原利用率分别为41.28%、40.38%、38.05%;(3)2011年3种类型草地均过度放牧,超载率分别为43.59%、44.95%和75.92%,2012年草甸草原和荒漠草原过度放牧,超载率为1.21%、57.53%,2013年荒漠草原过度放牧,超载率为57.38%,而2012年典型草原,2013年草甸草原和典型草原与理论载畜量相比尚有127.4、1 158.82、392.33万羊单位潜力,可持续放牧。因此,在内蒙古草原牧场放牧管理时,应结合不同类型草地和降水条件,在荒漠草原及干旱年份适当减少载畜量从而实现草畜动态平衡。研究结果可为草地放牧管理决策提供参考依据。     

扎龙湿地NPP时空格局及其对气候因子变化的响应

植被净初级生产力(NPP)是表征陆地生态系统对气候变化响应的重要指标,扎龙湿地是全球气候变化敏感区域湿地生态系统的典型代表,基于遥感资料和气候资料,借助GIS、RS技术和地理探测器方法,估算了2000-2017年扎龙湿地植被NPP时空分布特征,探索了植被NPP空间异质性及气候因素对其动态变化的影响,为研究气候变化背景下湿地碳循环的响应过程与驱动机制提供参考。结果表明,2000-2017年,扎龙湿地植被NPP年平均值为478.30 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同),其中有水草甸为483.33 g·m~(-2)·a~(-1),无水草甸为485.99 g·m~(-2)·a~(-1),农作物为448.70 g·m~(-2)·a~(-1),有水草甸和农作物的NPP年平均值均呈显著增加趋势。扎龙湿地核心区NPP年平均值最高,为513.75 g·m~(-2)·a~(-1);试验区NPP平均值最低,为422.80 g·m~(-2)·a~(-1)。水分因子对植被NPP的总体影响力大于温度因子,对水分的依赖程度由大到小排序依次为无水草甸、农作物、有水草甸,对温度的依赖程度由大到小排序依次为无水草甸、有水草甸、农作物。气候因子两两交互作用对自然植被NPP动态变化的总体影响显著大于农作物,其中4-10月EI和年平均气温的协同作用对无水草甸NPP动态变化的贡献率达37.85%,4-10月日较差和年平均气温的协同作用对有水草甸NPP动态变化的贡献率达31.14%,年平均气温和无霜期的协同作用对农作物NPP动态变化的贡献率达29.00%。     

返青前后草地早熟禾草坪根际微生物区系动态

根际是土壤-植物生态系统物质及能量交换的活跃界面,根际微生物不仅直接影响植物对水分、养分的吸收,而且也同时影响植物对不良环境的抵抗能力。利用选择性培养基对草地早熟禾(PoapratensisL.)返青前后根际与非根际的细菌、真菌以及放线菌类群进行分离测数,拟从根际及非根际土壤微生物区系动态变化方面来阐述草地早熟禾返青前后其根际微生态的变化规律。结果表明:(1)草地早熟禾草坪的返青后,根际及非根际细菌、真菌数量明显增加,但放线菌数量呈减少趋势;(2)无论返青前后或者根际以及非根际,细菌的数量都占整个土壤微生物量的绝大部分,细菌数量的变化代表了整个微生物类群数量的变化趋势,使得草地早熟禾返青后根际土壤由"真菌型"向"细菌型"转化;(3)返青前后,各微生物类群都表现出明显的根际效应。     

Modeling patterns of nonlinearity in ecosystem responses to temperature, CO2, and precipitation changes.

It is commonly acknowledged that ecosystem responses to global climate change are nonlinear. However, patterns of the nonlinearity have not been well characterized on ecosystem carbon and water processes. We used a terrestrial ecosystem (TECO) model to examine nonlinear patterns of ecosystem responses to changes in temperature, CO2, and precipitation individually or in combination. The TECO model was calibrated against experimental data obtained from a grassland ecosystem in the central United States and ran for 100 years with gradual change at 252 different scenarios. We primarily used the 100th-year results to explore nonlinearity of ecosystem responses. Variables examined in this study are net primary production (NPP), heterotrophic respiration (R(h)), net ecosystem carbon exchange (NEE), runoff, and evapotranspiration (ET). Our modeling results show that nonlinear patterns were parabolic, asymptotic, and threshold-like in response to temperature, CO2, and precipitation anomalies, respectively, for NPP, NEE, and R(h). Runoff and ET exhibited threshold-like pattern in response to both temperature and precipitation anomalies but were less sensitive to CO2 changes. Ecosystem responses to combined temperature, CO2, and precipitation anomalies differed considerably from the responses to individual factors in terms of response patterns and/or critical points of nonlinearity. Our results suggest that nonlinear patterns in response to multiple global-change factors were diverse and were considerably affected by combined climate anomalies on ecosystem carbon and water processes. The diverse response patterns in nonlinearity have profound implications for both experimental design and theoretical development.     

Modelling the forest carbon budget of a Mediterranean region through the integration of ground and satellite data

This paper introduces an innovative modelling strategy aimed at simulating the main terms of net forest carbon budget (net primary production, NPP and net ecosystem exchange, NEE) in Tuscany (Central Italy). The strategy is based on the preliminary calibration and application of parametric and bio-geochemical models (C-Fix and BIOME-BGC, respectively), which simulate the behaviour of forest ecosystems close to equilibrium condition (climax). Next, the ratio of actual over-potential tree volume is computed as an indicator of ecosystem distance from climax and is combined with the model outputs to estimate the NPP and NEE of real forests. The per-pixel application of the new modelling strategy was made possible by the collection of several data layers (maps of forest type and volume, daily meteorological data and monthly normalized difference vegetation index (NDVI) images for the years 1999–2003) which served to characterize the eco-climatic and forest features of the region. The obtained estimates of forest NPP and NEE were evaluated against ground measurements of accumulated woody biomass and net carbon exchange. The results of these experiments testify the good potential of the proposed strategy and indicate some problem areas which should be the subject of future research.     

菌根类型对森林树木净初级生产力的影响

菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90%）的根系和生境中。菌根共有7种类型,在生态系统的过程和功能方面都扮演着十分重要的角色。为了增强对菌根在森林生态系统中重要功能的理解,文章基于全球森林数据库,在全球尺度上研究了不同菌根类型对森林树木净初级生产力（NPP）的影响。结果表明,森林树木NPP随菌根类型的不同而不同,AM类型菌根森林的NPP[679.49 g.m-2.a-1（以C计）]要显著高于含ECM类型菌根的森林[479.00 g.m-2.a-1（以C计）];菌根类型的不同对森林树木地上和地下及其各组分NPP的影响和贡献也存在着显著的不同,AM类型菌根对地下NPP的贡献要高于ECM菌根,而ECM菌根对地上NPP的贡献则较大。菌根类型对地上、地下NPP组分的影响分析则表明,AM类型的菌根对树叶和细根NPP的贡献较大,而ECM类型菌根则对树木主干和枝NPP的贡献较大。可见,森林树木总体NPP及其各组分NPP都随着菌根类型的不同而存在显著的差异。     

江苏省植被NPP时空特征及气候因素的影响

利用2000—2006年的EOS/MODIS卫星遥感资料,对江苏省植被净初级生产力（NPP）时空特征及气候变化对其影响进行分析。在ArcGIS软件中,建立线性回归方程获得NPP的变化斜率,分析7 a间各像元NPP的空间变化趋势。计算各像元的NPP数值与气候要素的线性相关系数,为定量阐述气候变化对植被生长的影响提供依据。结果表明,江苏省植被NPP 7 a平均值为506.6 g.m-2.a-1（以C计）,比全国同期NPP数值高出约40%。NPP表现出明显的年际变化,2004年植被年均NPP最大为530.6 g.m-2.a-1（以C计）,2000年最小,为481.1 g.m-2.a-1（以C计）。空间分布上NPP表现为东南高于西北,沿海高于内陆。2000—2006年江苏省有76%的区域植被NPP表现为显著增加,仅江苏南部少数区域表现出减少的趋势。除苏南少数区域外,气候因素控制着NPP的时空变化规律。其中气温的升高和太阳辐射的增加促进NPP提高,而降水量的增加引起NPP的降低。     

Progressive nitrogen limitation of ecosystem processes under elevated CO2 in a warm-temperate forest

A hypothesis for progressive nitrogen limitation (PNL) proposes that net primary production (NPP) will decline through time in ecosystems subjected to a step-function increase in atmospheric CO2. The primary mechanism driving this response is a rapid rate of N immobilization by plants and microbes under elevated CO2 that depletes soils of N, causing slower rates of N mineralization. Under this hypothesis, there is little long-term stimulation of NPP by elevated CO2 in the absence of exogenous inputs of N. We tested this hypothesis using data on the pools and fluxes of C and N in tree biomass, microbes, and soils from 1997 through 2002 collected at the Duke Forest free-air CO2 enrichment (FACE) experiment. Elevated CO2 stimulated NPP by 18-24% during the first six years of this experiment. Consistent with the hypothesis for PNL, significantly more N was immobilized in tree biomass and in the O horizon under elevated CO2. In contrast to the PNL hypothesis, microbial-N immobilization did not increase under elevated CO2, and although the rate of net N mineralization declined through time, the decline was not significantly more rapid under elevated CO2. Ecosystem C-to-N ratios widened more rapidly under elevated CO2 than ambient CO2 indicating a more rapid rate of C fixation per unit of N, a processes that could delay PNL in this ecosystem. Mass balance calculations demonstrated a large accrual of ecosystem N capital. Is PNL occurring in this ecosystem and will NPP decline to levels under ambient CO2? The answer depends on the relative strength of tree biomass and O-horizon N immobilization vs. widening C-to-N ratios and ecosystem-N accrual as processes that drive and delay PNL, respectively. Only direct observations through time will definitively answer this question.     

重要生态功能区典型生态服务及其评估指标体系的构建

科学评估重要生态功能区的生态服务是管理者制定相关政策的基础,对促进重要生态功能区维护区域生态安全、支撑经济社会可持续发展具有重要意义。依据生态服务的空间转移特性,探索提出了重要生态功能区典型生态服务的概念与内涵,并在此基础上综合运用频度分析法、专家咨询法和层次分析法,构建了重要生态功能区水源涵养、土壤保持、防风固沙、生物多样性保护和洪水调蓄等典型生态服务的评估指标体系。结果表明：在指标体系中,影响水源涵养服务的主要是土壤质地和降水量;影响土壤保持服务的主要是植被覆盖度和丰富度指数;影响防风固沙服务的主要是植被覆盖度和大风时速;影响生物多样性服务的主要是植被景观多样性指数;影响洪水调蓄服务的主要是湿地容积和降水量。土壤、植被、地形和气候等生态因子是重要生态功能区典型生态服务产生与发挥的重要基础。     

区域及全球尺度的NPP过程模型和NPP对全球变化的响应

植被净第一性生产力（NPP）不仅是表征植被活动和生态过程的关键参数,而且是判定生态系统碳汇和反映生态系统对全球变化响应的主要因子。当前,模型模拟成为大尺度NPP研究的主要手段,而在众多NPP估算模型中,过程模型逐渐趋于主导地位。虽然目前有关NPP的研究有很多,但还没有关注于大尺度上应用的过程模型及其模拟的NPP对全球变化的响应。因此本文主要侧重于 NPP 过程模型在区域及全球尺度上的应用,具体包含以下内容,①进一步将区域及全球尺度的NPP过程模型分为静态植被模型和动态植被模型。②阐明这些模型间存在的区别与联系。③归纳出NPP过程模型在区域及全球尺度上应用的3大挑战：时空尺度转换、多源数据的获取与融合以及模型模拟结果的验证与评价,并根据其解决方案总结出通用的模型应用框架。④从气候变化、大气成分变化和土地利用/土地覆盖变化3个方面探讨NPP对全球变化的响应机制,以期找到NPP变化的规律与模式。最后根据NPP模型的发展对未来区域及全球尺度的NPP过程模型进行展望,认为未来模型的综合性将更高,机理性也将更强,同时与全球变化研究结合得更加紧密,且基于多个已有模型的混合模型也是未来NPP模型发展的一个重要方向。此外,本文认为对NPP模拟结果的尺度效应研究也是未来NPP研究的热点之一。     

CO_2倍增和气候变化对北京山区栓皮栎林NPP影响研究

应用生物地球化学过程模型BIOME-BGC估算了1977—1992年北京妙峰山栓皮栎（Quercus variabilis）林的净第一性生产力（NPP）,并分析气候对NPP年际变化的影响以及未来气候变化情景下对NPP的影响。结果表明：1977—1992年15年间栓皮栎的NPP（以C计）平均值为340.17g·m-2·a-1,NPP（以C计）变化在143.56～431.56g·m-2·a-1之间,并无明显的整体变化趋势,但表现出明显的年际变化,年际变动率达18%。在这段时间内降水量成为控制栓皮栎林NPP年际变化的主要气候因子。通过设置18种不同未来气候方案进行栓皮栎林NPP模拟表明,CO2浓度加倍会降低栓皮栎林的NPP但降低幅度较小。在CO2浓度不变的情况下,温度升高2.0℃和降水的协同增加以及单个因子的增加都有利于NPP的积累,但协同增加不如单个因子的增加对NPP的积累效应明显;在CO2和气候同时改变的情况下,CO2浓度加倍、温度升高2.0℃和降水的协同增加有利于NPP的积累且协同增加比单个因子的增加对NPP的积累效应明显,但各因子之间交互作用较弱。     

The calculation of equivalence factor for ecological footprints in China: a methodological note

The Ecological Footprint (EF), a physical indicator to measure the extent of humanity’s use of natural resources, has gained much attention since it was first used by Wackernagel and Rees in 1996. In order to appraise land area types with different levels of productivity, they introduced the concept of an equivalence factor. This relates to the average primary biomass productivities of different types of land (i.e. arable land, pasture, forest, water/fishery, built-up land and fossil energy land) to the regional average primary biomass productivity of all land types in a given year. Hence, the equivalence factor is an important parameter in the EF model and it directly affects the reliability of all results. Thus, this article calculates equivalence factors on the national and provincial levels in China based on Net Primary Production (NPP) from MODIS 1 km data in 2008. Firstly, based on the Light Utility Efficiency and CASA model, the NPP of different biologically productive lands of China and of different provinces was calculated. Secondly, China’s equivalence factor for 6 land area types was calculated based on NPP: arable land and built-up land has an equivalence factor of 1.71, forest and fossil energy land has a factor of 1.41, pasture has a factor of 0.44 and water/fishery 0.35; Finally, the equivalence factor of 6 land area types in different provinces was also calculated. The NPP of each ecosystem type varies along with the equivalence factor in different provinces. However, the ranking of the equivalence factors in different provinces remain the same, with that of arable land being the largest, and the water/fishery being the smallest.     

Improved estimates of net primary productivity from modis satellite data at regional and local scales.

We compared estimates of net primary production (NPP) from the MODIS satellite with estimates from a forest ecosystem process model (PnET-CN) and forest inventory and analysis (FIA) data for forest types of the mid-Atlantic region of the United States. The regional means were similar for the three methods and for the dominant oak-hickory forests in the region. However, MODIS underestimated NPP for less-dominant northern hardwood forests and overestimated NPP for coniferous forests. Causes of inaccurate estimates of NPP by MODIS were (1) an aggregated classification and parameterization of diverse deciduous forests in different climatic environments into a single class that averages different radiation conversion efficiencies; and (2) lack of soil water constraints on NPP for forests or areas that occur on thin or sandy, coarse-grained soil. We developed the "available soil water index" for adjusting the MODIS NPP estimates, which significantly improved NPP estimates for coniferous forests. The MODIS NPP estimates have many advantages such as globally continuous monitoring and remarkable accuracy for large scales. However, at regional or local scales, our study indicates that it is necessary to adjust estimates to specific vegetation types and soil water conditions.