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.     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

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.     

基于净初级生产力的中国各地生态足迹均衡因子测算

生态足迹作为一种非货币化的生态系统评估工具,是近年来国际上一种重要的判别可持续发展程度的生物物理量方法。均衡因子是生态足迹计算中的一个重要参数,其是否准确直接影响到计算结果的可靠性与可比性。随着生态足迹方法的广泛应用,其标准化和本地化研究成为迫切的需要。为便于区域水平上的生态足迹空间分析,采用中国2001年1km MODIS数据,根据植被的净初级生产力(net primary production,NPP),计算出全国和不同省份各种土地类型的均衡因子。结果表明,就中国平均均衡因子而言,农地和建筑用地为1.71,林地和能源用地为1.41,畜牧地为0.44,渔业水域为0.35;就不同省份而言,由于区域内不同土地利用类型的相对生产能力不同,因而均衡因子各不相同,但大体上呈现农地>林地>畜牧地>渔业水域的规律。     

1994—2008年河南省植被净第一性生产力及其时空变化

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用地面气象数据、遥感数据和土地分类等数据,根据河南省实际植被覆盖和自然地理情况,应用改进的CASA模型估算了1994—2008年间河南省植被净第一性生产力及其时空变化。结果表明：河南省植被净第一性生产力与年均温度的相关性好于植被年净第一性生产力与年降水量和年均太阳辐射之间的相关性,温度是限制河南省植被净第一性生产力的主要因子;15年来河南省植被净第一性生产力呈增加趋势,但不明显;河南省主要植被类型的净第一性生产力从大到小依次为林地、灌丛、耕地、草地、其它植被,它们随时间的变化趋势极为一致。     

区域农田生态系统生产力的时空格局及其影响因子研究——以山东省为例

在统计数据的基础上,以山东省为例,利用模型量化了农田生态系统净初级生产力（NPP）,并研究了农田生态系统NPP的时空格局及其影响因素。研究发现,2000—2006年间,山东省农田生态系统NPP在时间序列上整体呈上升的趋势,由2000年的476.5g·m-2·a-1（以C计）上升到2006年的544.2g·m-2·a-1（以C计）。空间格局中以鲁东、鲁中和鲁南较高,鲁西南和鲁北较低。各地市中以枣庄最高,为691g·m-2·a-1（以C计）;东营最低,约424.4g·m-2·a-1（以C计）。另外,莱芜、临沂及菏泽等地也相对偏低。通过对影响农田生态系统NPP的自然因子和人为因子分别进行主成分分析发现：气候因子中对山东省农田生态系统NPP贡献最大的为降水;人为因子中以农膜的贡献最大,其次为农药、机械、化肥,而劳动力的贡献则随着科技的发展而降低,人口密度的过大对农田生态系统生产力具有较大的负面影响。     

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。     

2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇时空动态及对气候因子的响应

掌握植被动态及其对气候变化的响应,对于提升全球变化背景下陆地生态系统的固碳能力至关重要。内蒙古作为中国北方的重要生态屏障,是气候和生态系统最为多样化的省份之一。虽然已有研究表明植被碳源/碳汇与气候变化密切相关,但这种响应在生态脆弱且包含多种生态过渡带与植被类型的内蒙古,是否存在及如何响应尚不清楚。以净生态系统生产力(NEP)为固碳评估指标,基于遥感植被指数数据、土地覆被数据和气象观测数据,采用净初级生产力和土壤呼吸模型估算了2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇,并通过实测数据验证,重点研究了不同植被类型NEP的时空变化及其对降水、温度和太阳辐射等3种典型气候因子的响应。结果表明,(1)内蒙古植被碳源/碳汇有明显的时空异质性,植被NEP由东北向西南逐渐降低,平均NEP为C 61.2 g·m^-2;不同植被类型的NEP有显著差异,森林、草地和耕地的年均NEP分别为C 270g·m^-2、54.7 g·m^-2、140 g·m^-2。(2)2001-2020年,内蒙古陆地生态系统碳汇呈上升趋势,但存在一定波动...     

海北高寒草甸生态系统定位近40年降水分布特征

通过门源气象站海北降水材料插补延长至４０年,分析了近４０年来海北站降水变化特征,为高寒草甸生态系统研究工作提供服务。     

Modification of an ecosystem model for filling medium-sized gaps in tower-based estimates of net ecosystem productivity

Gap filling of flux data is necessary to assist with periodic interruptions in the measurement data stream. The gap-filling model (GFM), first described in Xing et al. [Xing, Z., Bourque, C.P.-A., Meng, F.-R., Zha, T.-S., Cox, R.M., Swift, E., 2007. A simple net ecosystem productivity model for gap filling of tower-based fluxes: an extension of Landsberg's equation with modifications to the light interception term. Ecol. Model. 206, 250–262], was modified to account for the day-to-day control of net ecosystem productivity (NEP) by incorporating air and soil temperature as new controlling variables in the calculation of NEP. To account for the multiple-phase influences of air and soil temperature on plant growth we model ecosystem respiration as a function of soil and canopy respiration. The paper presents model development in an incremental fashion in order to quantify the contribution of individual model enhancements to the prediction of NEP during periods when air and soil temperature variations are important.     

基于净初级生产力的能源足迹模型及其与传统模型的比较分析

将净初级生产力和土地利用变化2个新指标纳入传统能源足迹模型,构建了基于净初级生产力的能源足迹模型。应用传统模型和改进后的模型分别计算了1999—2008年的吉林省能源足迹,并对2组结果进行了比较分析。研究结果表明：10年间,采用传统模型计算的吉林省人均能源足迹由0.7908hm2增至1.6770hm2,采用净初级生产力模型计算的人均能源足迹由0.2490hm2增至0.5237hm2。2种模型的计算结果在整体变化趋势和构成顺序上较为一致,但在历年变化速率和具体构成份额上存在一定差别。净初级生产力模型扩展了传统模型的研究范围,并在碳吸收参数选取等方面进行了较大改进,所得结果反映了区域综合碳吸收能力下的能源消费生态环境影响,更符合区域自然和社会实际状况,一定程度上是对传统模型的完善。     

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。     

A process-based model designed for filling of large data gaps in tower-based measurements of net ecosystem productivity

In this paper we present a simple hybrid gap-filling model (GFM) designed with a minimum number of parameters necessary to capture the ecological processes important for filling medium-to-large gaps in Flux data. As the model is process-based, the model has potential to be used in filling large gaps exhibiting a broad range of micro-meteorological and site conditions. The GFM performance was evaluated using “Punch hole” and extrapolation experiments based on data collected in west-central New Brunswick. These experiments indicated that the GFM is able to provide acceptable results (r² > 0.80) when >500 data points are used in model parameterization. The GFM was shown to address daytime evolution of NEP reasonably well for a wide range of weather and site conditions. An analysis of residuals indicated that for the most part no obvious trends were evident; although a slight bias was detected in NEP with soil temperature. To explore the portability of the GFM across ecosystem types, a transcontinental validation was conducted using NEP and ancillary data from seven ecosystems along a north-south transect (i.e., temperature–moisture gradient) from northern Europe (Finland) to the Middle East (Israel). The GFM was shown to explain over 75% of the variability in NEP measured at most ecosystems, which strongly suggests that the GFM maybe successfully applied to forest ecosystems outside Canada.     

近50年青海省气候变化特征及其与ENSO的关系

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)常引起大气环流的改变并导致气候的异常变动。研究区域气候变化与ENSO之间的相互关系,有助于了解区域水文等各要素的变化。文章基于1960—2010年青海省29个气象站点的降水、气温数据与表征ENSO的热带太平洋海表温度距平(SSTA)和南方涛动指数(SOI)资料,通过气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、相关性检验和小波分析等方法,研究了1960—2010年青海省降水和气温的变化特征及其与ENSO的关系。结果表明,1960—2010年青海省气候趋向暖湿,且这种趋势在90年代后愈加显著。在整个时间段内,气候变化尤其是降水变化与ENSO有显著的关系。在ENSO的冷暖事件时间段内,青海省的降水与气温都与海表温度、南方涛动指数有显著的相关性。由小波分析得出,降水和气温可能都受海表温度的影响较大;ENSO事件对青海省气温变化的影响大于对青海降水的影响。     

中国土地生产力变化的情景分析

中国土地生产力变化态势是当前国内外学术界、决策界关注的焦点问题之一.介绍了土地生产力估算系统(ESLP)的原理与功能模块并利用该系统研究了中国土地生产力的变化态势.ESLP是在气温、降水、辐射水平、土壤质地等自然因素控制下,受土地利用方向与强度影响的,考虑土地系统不同的投入水平和管理措施的区域土地生产力估算系统.ESLP关注土地生产力变化的时空动态,能表达出不同投入管理水平下土地生产力的时空变化.文章应用ESLP研究了1988年和2000年中国土地生产力变化及其空间分异特征,将估算结果与1988年和2000年全国分县粮食产量数据的比较与验证表明,基于ESLP估算的各县土地生产力与各县粮食总产量具有很高的相关性,在一定程度上反映一个区域的粮食生产能力.在此基础上,应用ESLP预测了2010与2020年在气候变化情景下土地生产力的变化,预测结果显示,虽然局部地区土地生产力有小幅减少趋势,但从全国来看,土地生产力增长趋势明显.平均来看,2010年比2000年增长4.4%,而到2020年,土地生产力的增长幅度达到10.7%.不过在各个农业生态分区上,不同年份土地生产力变化差异较大,在2010年和2020年长江中下游区土地生产力均呈一定幅度的下降,而甘新区和西藏区只在2010年土地生产力有小幅下降.该研究结论对我国编制土地利用规划与粮食生产方面的决策具有重要的参考价值.     

辽河三角洲地区植被的地上净初级生产力格局及其制约因子

植被地上净初级生产力是监测和评价生态系统功能的重要指标之一,也是农业区划和生态资源分区管理的重要依据。通过实地调查,研究了辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力的空间分布格局及其制约因子。2008年9月末,在辽河三角洲地区设立79个调查点,调查了植被地上净初级生产力、土壤和水文特征。借助ArcGIS软件制作了植被地上净初级生产力的分层设色等值线图,并利用简单相关分析和无条件主成分分析方法探讨了植被地上净初级生产力与环境因子的关系。结果发现：辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力具有内部较低,外围较高的半环形分布格局。在三角洲内部,植被地上净初级生产力一般1 500 g.m-2.a-1左右;外围一般3 000 g.m-2.a-1以上。这种分布格局不仅与植被类型分布有一定的相关性,而且还与海拔高度、土壤含水量、土壤容重和土壤总磷等自然环境因子有明显的相关性。多种证据表明土壤含水量是决定辽河三角洲地区植被地上净初级生产力格局的最直接、最重要的自然环境因子。