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。     

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。     

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。     

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MOD17A3的中国陆地植被NPP变化特征分析

净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。基于MOD17A3的NPP数据、地表覆盖类型MCD12Q1数据,采用趋势线分析法对中国2000—2015年陆地植被NPP时空格局、变化规律进行研究。结果表明,(1)2000—2015年,全国陆地植被平均NPP为273.5 g·m~(-2)·a~(-1),变化速率为1.415 g·m~(-2)·a~(-1),变化百分率为8.8%,全国植被NPP线性增长趋势达到显著水平(P0.05)。中国陆地植被NPP年总量在2.406~2.811 Pg·a~(-1)之间波动,平均值为2.635 Pg·a~(-1)。(2)中国平均植被NPP分布呈现西北低东南高、北方低南方高的基本格局。全国大部分区域,植被NPP水平较低,61.0%的区域植被NPP低于300 g·m~(-2)·a~(-1)。森林、草原、农田平均植被NPP分别为575.5、204.2和388.40 g·m~(-2)·a~(-1)。(3)中国大部分地区年NPP变化趋势不明显,占79.9%的陆地区域植被NPP变化趋势不明显,18.4%的陆地区域植被NPP呈显著增加趋势,仅1.7%的陆地区域植被NPP呈显著减少趋势。(4)占中国陆地总面积59.1%的区域植被NPP增减速率在2 g·m~(-2)·a~(-1)以内,33.4%的区域植被NPP增加速率在2 g·m~(-2)·a~(-1)以上,仅7.4%的区域植被NPP下降速率超过2 g·m~(-2)·a~(-1)。(5)中国大部分地区陆地植被NPP的增长百分率在5%以上,占陆地总面积48.1%,变化不大(变化百分率率在-5%~5%之间)的区域占41.0%,陆地植被NPP的降低率在5%以上的面积占10.8%。该研究对中国各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

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%。     

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.     

基于地理探测器的喀斯特植被NPP定量归因

植被净第一性生产力(NPP)作为生态系统功能的重要指标,既可以反映植被的生长状况,又是生物圈内碳循环的重要分量。喀斯特地区植被NPP的研究是植被建设和生态系统恢复的重要基础,其影响因素的定量识别对喀斯特地区的生态恢复与区域可持续发展具有重要意义。在高精度NDVI数据反演的基础上,运用CASA模型模拟贵州省典型峰丛洼地区三岔河流域2015年区域尺度的植被NPP,分析喀斯特地区植被NPP的空间变化特征,综合海拔、坡度、降水、温度、植被覆盖度和土地利用类型等影响因子,应用地理探测器方法在不同地貌形态类型区内进行喀斯特植被NPP空间异质性的定量归因研究。结果表明:植被覆盖度与温度是植被NPP的显著控制因子,其交互作用对NPP的解释力为77.8%;地貌形态类型对植被NPP的空间分布具有宏观控制作用,土地利用类型在相对平缓的平原、台地地区对NPP的解释力是山地丘陵等地势起伏较大地区解释力的近两倍;海拔因子在小起伏中山和中起伏中山等山地地区对NPP的解释力强于较平缓地区;各个地貌形态类型区内因子的层间差异均随地貌特征的变化而显现出不同程度的差异性。双因子的交互作用均能增强对植被NPP空间分布的解释力,且在各个地貌形态类型区中,解释力排在前三位的主导交互作用方式均为植被覆盖度因子与另一影响因子的叠加。因此,在喀斯特地区未来的发展过程中,应考虑多种环境因子之间的交互作用,从多视角、多维度探究环境因子对植被NPP的影响,为喀斯特石漠化的治理工作提供参考依据。     

黄土高原典型区植被恢复及其对生态系统服务的影响

植被恢复是全球陆地生态系统恢复的主要途径,我国的大规模植被恢复具有特色,产生了巨大效益和广泛影响。退耕还林(草)是我国重大植被恢复工程的典型代表,在黄土高原地区试验示范进而推广到全国。工程实施以来,工程区植被的恢复情况及其产生的影响已成为学术界关注的热点。选取陕西省延安市、榆林市和山西省吕梁市、临汾市作为黄土高原典型区,分析了土地利用变化情况。基于2000—2014年的年均植被覆盖度数据分析了植被恢复的时空变化趋势。在此基础上,以土壤侵蚀率、地表植被蒸散(ET)和植被净初级生产力(NPP)为指标,对典型区土壤保持服务、水文调节服务和植被碳固定服务的变化进行定量评估,以此分析植被恢复对主要生态系统服务的作用。结果显示:(1)工程实施以来林地和草地范围明显增加。(2)植被改善趋势明显,2000—2005、2000—2010和2000—2014年植被显著恢复的比例分别为5.8%、49.1%和79.0%。(3)土壤保持服务增强,2014年土壤侵蚀速率比2000年降低17.5%,中度侵蚀区降幅达53.7%,2000—2014年历年土壤保持率均在84%以上且呈波动增加。(4)水文调节服务增强,2000—2010年ET增加区域面积达到48 094.1 km2,占典型区总面积的39.6%。(5)植被碳固定服务提高,2000—2014年典型区NPP总体处于增加态势,NPP显著增加区域占全区总面积的60.3%,固碳总量增加45.4%。研究表明,退耕还林(草)工程实施以来,典型区植被得到了显著恢复,有效促进了区域生态系统服务的提高,植被恢复及其生态系统服务效应的时空变异特征值得关注。     

1982-2010年呼伦贝尔植被净初级生产力时空格局

利用遥感和气象资料,基于Arcmap软件平台和改进的光能利用率模型,研究1982-2010年呼伦贝尔市植被净初级生产力(NPP)格局和动态,分析气候因素对其时空格局的影响.29 a的单位面积NPP均值分析表明,大兴安岭林区NPP明显较高,单位面积NPP多大于450 g·m-2(以C计,下同);呼伦贝尔草原较低,单位面积NPP多年均值为0～350g·m-2;岭西林草交错区和岭东农牧交错区介于林区和草原区之间,单位面积NPP多年均值为＞350 ～450 g· m-2.在气候暖干化背景下,呼伦贝尔境内像元尺度的NPP格局动态变化区域差异明显.随降水量下降和气温升高,呼伦贝尔草原区单位面积NPP呈下降趋势,且越向西部下降趋势越明显;随气温升高,大兴安岭林区北部单位面积NPP呈弱增长趋势,而南部林区为弱下降趋势;大兴安岭东部农林交错区单位面积NPP也呈弱下降趋势.     

北部湾典型入海流域植被净初级生产力时空分布特征及其影响因素

北部湾入海流域处于典型河口-近海岸相互作用地带,是中国南亚热带地区典型的独流入海河流,对该地区的植被净初级生产力(NPP)进行定量化研究,可为中国南亚热带地区典型独流入海流域碳循环研究及其生态恢复提供科学依据。以北部湾典型入海流域为研究对象,基于CASA模型并结合Theil-Sen趋势、Hurst指数、偏相关分析等数理统计方法,定量化分析了流域2000—2017年NPP的时空变化特征、未来趋势及其影响因素。结果表明,时间尺度上,流域多年月均NPP介于8.50—95.86 g·m~(-2)(以C计,下同)之间,呈倒"V"型结构;年际变化上,多年NPP总体呈现波动上升趋势,增速为8.83 g·m~(-2)·a~(-1),快于广西壮族自治区(增速为0.001 g·m~(-2)·a~(-1))。空间尺度上,典型入海流域NPP呈明显地域分异规律,NPP高值区主要位于西南部的十万大山南麓,低值区散布钦江河道附近、南流江流域的上游以及下游的西南部地区。流域NPP总体上以改善为主,NPP增加区域是减少区域的3.05倍。流域NPP的Hurst指数范围介于0.209 73—1之间,总体上以持续序列为主,预示研究区NPP未来处于持续增加趋势。影响因素上,气温是影响NPP的主导因素,NPP与多年平均气温存在正相关关系,与降水存在负相关关系。NPP在不同覆被类型、海拔和坡度梯度上均呈现出显著的地域分异规律以及时空差异性特征。该研究表明北部湾入海典型流域NPP呈逐年增加趋势,气温是流域NPP的主导因素。     

2000—2018年云南省典型矿区植被生态时空变化特征——以临沧市为例

矿区植被生态恢复特征及其影响因素分析对矿区生态治理与植被恢复建设具有重要的参考价值和现实意义。以云南省典型矿区-临沧市为研究区,利用2000—2018年MODIS资料和气象观测数据,基于陆地生态系统碳通量TEC模型,结合趋势分析、相关分析等统计方法,揭示了2000年以来云南省典型矿区——临沧市的植被覆盖度、植被净初级生产力等时空变化特征及其与气候因子关系。结果表明,(1)矿区植被净初级生产力年均值为980.1 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同),2000年以来区域NPP总体呈增加的趋势,平均每年增加6.2g·m~(-2)·a~(-1);在空间分布上,有90.5%区域植被NPP呈增加趋势。(2)矿区植被覆盖度多年均值为67.3%,2000年以来呈显著增加的趋势,平均每年增加0.42%,有92.2%区域植被覆盖度呈增加趋势。(3)不同类型植被净初级生产力均呈增加的趋势,但变化趋势率存在一定的差异,其中常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌丛、草地植被净初级生产力平均值最大。(4)矿区植被NPP与降水之间呈显著的正相关性,相关系数为0.737,但与气温、日照时数的相关性未达到显著水平;矿区植被覆盖度与各气象因子间的相关性也均未达到显著水平。2000年以来云南省典型矿区植被呈现向好趋势,说明近些年生态文明建设效果良好。     

蔚县矿区植被净初级生产力时空变化特征及影响因素

以国产高分辨率影像数据作为数据源,结合气象站点观测数据,利用光能利用率模型对蔚县煤矿区2013—2015年各季节的植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)进行估算。分析该区域NPP的季节性变化以及各年7月的土地利用变化情况,对NPP与各气象因子进行相关性分析,探究研究区域不同植被类型NPP季节性变化的影响因素。结果表明,在中部和南部人文居住环境区,降水量为NPP的主导影响因素;而在北部无人为干扰的山区,太阳辐射和温度为其主导因素。     

内蒙古草地NPP变化及其对气候的响应

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是衡量植物群落在自然环境条件下生产能力的重要指标,NPP的变化直接反映了生态系统对环境气候条件的响应,因此可以作为生态系统功能对气候变化响应的研究指标.本文利用卫星遥感资料和地面气象观测资料,利用光能利用率模型估算了内蒙古地区1982-2003年4-10月草地NPP,并计算了与NPP密切相关的几个气候因子,分析了1982-2003年内蒙古地区草地NPP年际性变化规律、气候因子的年际变化规律,以及草地NPP对主要气候因子的响应关系.结果表明:1982-2003年内蒙古草地生长季的NPP呈波动中增加趋势,NPP的年平均递增率为C0.0036 g·m-2·Gr-1;草地NPP的空间分布与生物温度(BT)及可能蒸散率(PER)呈显著负相关,与降雨量(RAIN)、湿润度(K)及实际蒸散(AE)呈极显著正相关.内蒙古地区,草地NPP受降雨量(RAIN)及生物温度(BT)的影响较大.但NPP的变化受RAIN的影响更为明显;内蒙古地区不同草地类型的NPP变化对气候因子的响应略有不同.     

中国南部样带植被NPP与气候的关系

以全球变暖为背景,以中国南部区域18.00°～7.50°N,108.50°～112.50°E样带为研究对象,以纬度为梯度,应用CRU(Climate Research Unit)全球观测数据集和CO2体积分数倍增后的2050年模拟气候状况作为平衡态陆地生物圈模型BIOME4的气候驱动,对中国南部样带历史100 a和未来50 a间的潜在植被净初级生产力(net primary production,NPP)和叶面积指数(leaf area index,LAI)变化进行模拟和统计分析.结果显示样带内影响NPP的主要因素为年最低温度和年均降雨量,影响LAI的主要因素为年均温度和年均降雨量.植被类型变化与气候变化所造成的NPP、LAI变化略有不同.样带较高纬度地区,植被类型变化与气候变化造成的NPP均值差异较小而LAI则差异较大.未来气候状况下NPP、LAI都有大幅度的增加,但不同纬度增幅不同.     

基于森林清查和遥感的城市森林净初级生产力估算

城市森林作为陆地生态系统的组成成分之一,研究其在全球碳循环中的地位和作用有很重要的意义.文章以上海城市森林为研究对象,开展基于基于森林清查数据和遥感技术的城市森林净初级生产力(NPP)估算研究.首先,根据选取上海市典型的森林植被类型,设置森林植被样方,测量反映植被生物学特性的特征参数,包括林龄、胸径、树高和叶面积指数(LAI)等,采用能反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型估算了样方NPP,建立了基于LAI的样方NPP回归模型;其次,利用一景相近时相的SPOT5影像,经进行几何纠正和辐射定标后,计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背景影响的修正土壤调节植被指数(MSAVI),建立了基于MSAVI的区域森林LAI遥感估测模型;最后,根据建立的样方NPP回归模型以及区域LAI遥感估测模型,进行尺度化转换,估算出区域尺度上的上海城市森林净初级生产力.通过比较与前人运用传统方法研究估算的NPP,精度可达到89%,且本模型简单可行.因此本研究可为快速定量评估城市森林碳储量提供依据.     

京津冀植被退化的空间格局及人为驱动因素分析

植被净初级生产力(NPP)是区域生态系统健康与退化的重要指示器之一。基于2000—2010年NPP数据和土地利用数据,采用趋势分析、叠加分析和显著性检验等方法,研究京津冀植被退化的空间格局,并分析其人为驱动因素。结果表明:(1)研究区植被NPP多年均值(以C计)集中在400~700 g·m~(-2)·a~(-1),高值区主要分布在燕山山脉、太行山山脉及太行山山脉东麓山前平原,低值区主要分布在冀西北草原区、研究区东部沿海地带和冀东平原盐碱地地区。(2)11 a间京津冀植被NPP呈减少趋势的区域面积占研究区总面积的59.214%,其中,显著和极显著减少区域面积占10.050%,研究区局部区域植被发生明显退化;京津冀区域植被退化总面积为21 545.07km~2,其中,重度退化面积为5 775.66 km~2,中度退化面积为8 168.18 km~2,轻度退化面积为7 601.23 km~2;研究区植被退化表现出明显的空间聚集特征,一是太行山东麓呈条带状连片区域,二是京津唐都市圈呈环状区域。(3)京津冀区域植被退化格局主要人文驱动因素有3个:一是城市(镇)蔓延式扩张,研究区城市新增建成区面积与重度、中度、轻度退化面积之间的相关系数分别为0.897 9、0.783 5和0.686 9(P0.05);二是区域交通路网密度影响区域植被退化格局和程度,以重要交通线为核心,从核心到两翼,植被退化程度逐渐降低;三是区域经济发展战略和产业布局直接影响区域植被空间格局。     

2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。     

基于MODIS数据的渤海净初级生产力时空变化

渤海是中国最大的内海,四周几乎被陆地包围,陆源污染严重。自上世纪90年代中后期,渤海赤潮频发,水体富营养化程度严重。以渤海为研究区,采用Eppley-VGPM垂向归纳模型及一元线性回归分析法,对2003—2016年渤海NPP的时空分布进行研究。结果表明:14年来,渤海NPP年均值存在一定波动性变化且整体呈小幅度上升趋势。NPP月均值以8月最高,为5 265 mg·m~(-2)·d~(-1),1月最低,为677 mg·m~(-2)·d~(-1)。NPP季节性变化明显,表现为夏季秋季春季冬季,夏季NPP最高值出现在2010年,为5 027 mg·m~(-2)·d~(-1)。空间分布上,渤海存在四大NPP高值区,分别为辽东湾、渤海湾、莱州湾和秦皇岛邻近海域,其中莱州湾NPP数值最高。2003—2016年间NPP显著增加的海域面积占50.67%,分布在辽东湾、秦皇岛邻近海域及渤海中部海域;显著减少的海域面积占31.12%,分布在莱州湾及渤海湾;仅有0.28%的海域NPP出现极明显增加;17.93%的海域NPP并无明显变化。渤海NPP空间分布呈由近岸海域向远海岸海域逐步降低的趋势,最低值出现在渤海海峡。2003—2016年渤海海表温度无明显变化,相对稳定,海表温度年平均值为13.11℃。渤海NPP与海表温度以低度相关和负相关为主。研究结果可为渤海海域环境质量监测、渤海资源合理开发利用及环境治理提供依据。     

中亚高海拔梯度山盆系统草地净初级生产力时空演变格局及其驱动机制分析

山盆系统是中亚地区独特而复杂的地貌结构,其较大的海拔梯度差导致了草地净初级生产力(NPP,netprimary productivity)的空间异质性和对气候变化与人类活动的不同响应。定量评价气候变化和人为活动对中亚山地盆地系统草地的相对影响,对草地管理和草地可持续利用具有重要意义。选择NPP作为反映草地动态过程的指标,基于MODIS NDVI数据和气候数据等,运用CASA模型、Thornthwaite Memoria模型和HANPP模型分别对2001—2015年间NPP进行模拟,采用情景分析方法研究气候变化和人类活动对2001—2015年中亚山地盆地系统高海拔梯度差下草地NPP变化的相对影响。结果表明:15年间,草地NPP呈上升趋势的区域(35.88%)所占的面积小于下降趋势的区域(64.12%)所占面积。人类活动、气候变化以及两者共同促进NPP增加的贡献率分别为6.19%、81.30%和12.51%。人类活动促进草地NPP增加的区域主要集中在夏牧场最北部的山地;人类活动导致NPP减少的面积占退化总面积的98.21%,且主要发生在中低海拔的春秋牧场和冬牧场。2001—2015年期间,降水量的增加是促进研究区草地NPP增加的主导因素。在温度较高的中低海拔地区(460—2 460m),草地NPP与降水呈正相关,植被NPP对降水更为敏感;而在降水较充沛的高海拔地区(2 460m以上),草地NPP与气温呈正相关,且植被NPP对气温更为敏感。研究结果表明,人类活动是导致草地退化的主要原因,建议当地政府应采取相关措施降低放牧压力,并沿额尔齐斯河和乌伦古尔河沿岸建植人工草地,以缓解春秋牧场和冬牧场的放牧压力。该研究结果可为中亚干旱地区山盆系统的草地管理和草地退化防治提供可靠依据。