植被生产力的空间分布研究--以黄河小花间卢氏以上流域为例

为验证生态系统模型Biome-BGC在流域尺度的适用性,以小浪底-花园口区间(小花间)洛河上游卢氏水文站以上流域作为研究区进行探讨.应用Biome-BGC计算研究区4种自然植被净初级生产力(NPP)的空间分布,并于2004年7月在卢氏县东安林场用LI-6400便携式光合仪进行日光合作用测量.结果表明:研究区植被的年总净初级生产力为1.90067×1012 gC;落叶阔叶林、常绿针叶林、灌木林和草地的年净初级生产力分别为603.2 gCm-2a-1、416.1 gCm-2a-1、263.8 gCm-2a-1、149.2 gCm-2a-1;研究区东部山区及河谷地区、西部山区的植被净初级生产力较高,中部地区较低;与测量结果相比,常绿针叶林的日光合值接近模型的输出值,落叶阔叶林和灌木林的日光合值小于模型的输出值,草地的年净初级生产力大于模型的输出值.该模型较好地拟合了研究区植被生产力的空间特征,对中小尺度的流域模拟有很好的适用性.     

全球陆地生态系统与大气之间碳交换的模拟研究

利用陆面物理过程和植被生理生态过程完全动态耦合的大气植被相互作用模式 (AVIM) ,对全球陆地生态系统的净初级生产力进行模拟。全球陆地生态系统植被分为 1 3类 ,土壤质地分为 7类 ,确定了各种植被和土壤的模式参数。采用全球陆地 0 .5× 0 .5网格点气候平均资料 ;以 30分钟为步长进行积分。并用全球不同地区各种植被类型的 1 9个 NPP观测样点数据校准模型。AVIM模拟全球陆地生态系统 NPP的主要模拟结果如下 :全球陆地生态系统净初级生产力 (NPP)总量约为 60 .72 Gt Cyr- 1。分析了不同植被类型的 NPP分布 ,模式较好地模拟了全球陆地生态系统净初级生产力的纬向分布和区域分布的差异 ,模拟出中国植被生产力的分布特征。陆地生态系统净初级生产力与温度、降水和辐射等气候因素在不同地区有不同程度相关性 ,北方针叶林地区气候因子与 NPP的相关性明显 ,反映出植被对环境因子的不同响应及其物候特征。赤道热带雨林地区NPP与气候因子的相关性不明显。     

黑河流域植被净初级生产力的遥感估算

利用光能利用率模型C-FIX,高时空分辨率的SPOT/VEGETATION遥感数据,全球格网化气象再分析资料以及黑河流域土地利用图,估算了1998—2002年黑河流域不同生态系统净初级生产力(NPP)的年总量和平均生产力,输出了黑河流域NPP年累积量空间分布格局图、NPP季节动态图,分析了近5a来黑河流域NPP时空变化特征,评价了不同土地利用类型下的生态系统生产力水平差异。其结果表明,黑河流域陆地生态系统NPP空间分布及其季相变化特征是流域自然环境、地貌、气候以及人类生产活动长期共同作用和影响的结果,其中水分条件是控制黑河流域陆地生态系统NPP空间格局的决定因子。1998—2002年黑河流域山区高覆盖度草地和下游荒漠区净初级生产力持续下降,反映出这些地区生态环境恶化严重。这些研究结果可以为黑河流域的水-生态-经济系统的合理设计与有效实施提供科学数据集。     

基于MODIS的陆地植被光合过程参数反演研究

遥感在陆地植被生产力研究中的应用,推动了遥感驱动的陆地生态系统模拟和NPP估算尺度的扩展。NPP遥感模型中,冠层吸收光合有效辐射和辐射利用率是描述植物光合过程的两个关键参数,本文根据太阳辐射在地一气系统中的传输过程和植物光合作用机理,建立基于MODIS数据的参数反演模型,重点研究地表光合有效辐射吸收总量(APARSFC)、冠层光合有效辐射吸收比(RPAR)、辐射利用率(RUE)等的定量提取,并选择东北温带落叶林为研究对象,利用2003年6月MODIS数据,探讨各自在NPP研究中的应用。研究表明：6月东北温带落叶林地表PAR净通量月均值为8．1MJm^-2day^-1;RPAR大于0．5,部分地区达到饱和;辐射利用率在0.45-1．09gC MJ^-1之间,落叶阔叶林和落叶针叶林均值分别为0．71和0．69gC MJ^-1;净光合产物月累积均值达0．53MgChm^-2,其中,落叶针叶林为0．56MgChm^-2,落叶阔叶林达0．51MgChm^-2,表现出明显的地带性规律,与过程机理模型模拟结果进行比较分析,二者差异很小,体现出良好的一致性。     

CASA模型在金沙江流域(云南部分)NPP研究中的应用

净初级生产力是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对于控制大气CO2的上升有着重要的作用,是生态系统中物质与能量流动研究的基础。采用气象数据、MODIS NDVI数据,运用改进的CASA模型对金沙江流域(云南部分)的净初级生产力进行研究,并分析了其分布格局及影响因素。结果表明:流域初级生产力最大值达到1 382.39 g/m2,平均为719.54 g/m2;在空间分布上,中游[751.21g/(m2·a)]上游[714.42 g/(m2·a)]下游[693.00 g/(m2·a)];流域的净初级生产力有明显的季节变化,表现为干湿季分明,雨季[612.26 g/(m2·a)]的生产力明显高于干季[107.08 g/(m2·a)],秋季又较春季为高;净初级生产力受植被类型、温度、降水等因素的影响明显。用遥感的方法对区域的NPP产量测算已得到了普遍的认可,其研究结果为NPP动态研究和评价生态系统服务功能提供了有效的基础数据。     

内蒙古草地生态系统碳源/汇时空格局及其与气候因子的关系

草地净生态系统生产力(NEP)能够表征草地生态系统的固碳能力,直接定性定量地描述草地生态系统的碳源/汇性质和大小.因此,研究区域尺度草地生态系统NEP具有重要的实践意义.基于卫星遥感资料,地面气象观测资料及实地采样数据,结合光能利用率模型估算了2001-2012年内蒙古草地生态系统净初级生产力(NPP).同时,应用土壤呼吸模型估算了逐月平均土壤呼吸量(Rs),进而估算内蒙古草地净生态系统生产力(NEP).研究揭示了2001-2012年内蒙古草地生态系统NPP,NEP年际变化规律,气候因子的年际变化规律,以及草地NPP,NEP与主要气候因子的关系.结果表明:2001年以来,内蒙古草地生态系统整体发挥碳汇效应,净碳汇总量达到0.55 Pg C,年均固碳率约为0.046 Pg C/a;研究区大部分草地NPP,NEP与降水均呈正相关关系,与温度相关性不显著,内蒙古草地生态系统仍有巨大的固碳潜力.     

基于CASA模型的云南省植被净初级生产力遥感估算

植被净初级生产力能够反映植被的生产能力、当地的生态资源及生态资源潜力。采用多时间序列MODIS的NDVI遥感数据和气象数据,利用CASA光能利用率模型在空间分析技术支持下反演估算云南省2015年植被净初级生产力(NPP)。结果表明:(1)云南省2015年平均NPP值为804.904 2 gC/(m~2·a~(-1)),总值为0.317 212 745 PgC;(2)2015年云南省NPP的平均值1月至2月、5月至9月、10月至12月处于下降趋势,2月至4月、9月至10月处于上升趋势,一年中的最高值在5月份,最低值在9月份;(3)植被净初级生产力的高值位于云南省的南部和西部。     

陆地植被净初级生产力研究进展

 植被的净初级生产力(NPP)反映了植物每年通过光合作用所固定的碳总量，目前NPP研究是全球变化研究的重要内容之一。本文综述了近年来国内外在全球和区域陆地植被NPP的研究现状，对遥感(RS)和地理信息系统(GIS)在NPP研究中的应用作了分析，并对国内外NPP研究的不足和发展趋势作了讨论。     

湿地植被净初级生产力估算模型研究综述

湿地植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)作为湿地生态系统物质与能量循环的基础,是陆地生态系统碳循环的重要研究内容之一。估算湿地植被NPP的方法经历了站点实测和模型方法两个发展阶段,其中估算模型可以分为统计模型、参数模型和过程模型。随着计算机和遥感技术的发展,一些利用遥感信息估算NPP的新方法得到了广泛应用。简单地沿袭传统模型分类方法,不能完全涵盖所有估算湿地植被NPP的方法。回顾了湿地植被NPP估算模型,在传统模型分类的基础上,补充了遥感在湿地植被NPP估算模型中的应用,进一步将统计模型分为气候相关和遥感相关模型,将生态系统过程模型分为过程模型、过程耦合模型和遥感-过程耦合模型。在此基础上,评述了各类模型在湿地植被NPP中的研究现状,探讨了湿地植被NPP估算研究中存在的问题,指出湿地植被NPP估算的工作重点可以从提高地面实测精度、减少模型模拟不确定性、使用多源数据等方面入手,其中引入数据同化的方法实现湿地植被NPP预测将是湿地植被NPP估算模型的重要发展方向。     

黑河流域NPP遥感估算及其时空变化特征

植被的净初级生产力(NPP)是研究陆地各种生态过程的关键参数,对区域NPP的研究有利于人类对自然资源的管理和有效利用.本研究使用气象和遥感等数据,应用修正的CASA模型及其他数理统计方法对黑河流域1999—2010年的NPP进行估算,并对其时空变化特征进行了分析.结果显示:在1999—2010年,黑河流域的年NPP总量以3×10¹¹ g·a^-1的趋势增加;该流域NPP空间分布总体上为南多北少、河流两旁及绿洲地区多于其他地区;各类型中,草地生态系统累计的NPP最多;黑河上游NPP量与太阳辐射和降水量呈正相关关系,与年均气温呈负相关关系,上游地区水分和太阳总辐射量因子共同制约着流域的NPP量;中游地区年平均NPP与年平均气温呈负相关,与年总降水量呈正相关,与年总太阳辐射量呈微弱负相关,水分因子制约着植被NPP的生产;黑河流域下游地区植被NPP的年均累积生产量与年平均气温呈正相关,与年总降水量呈负相关,而与年总太阳辐射量无明显相关性,气温是下游植被NPP生产的制约因素.     

干旱对河西走廊植被净初级生产力的影响

干旱对生态系统碳循环具有重要影响,随着气候变暖,全球干旱事件频率不断上升,研究干旱对植被净初级生产力的影响具有重要意义。提高植被净初级生产力（NPP）的时间分辨率是认识干旱对其影响机制的重要途径。基于5天NDVI遥感数据,以河西走廊为研究区,利用CASA模型估算2010—2015年5天步长尺度的NPP,将5天降水为零定义为干旱基本单元,利用标准分数来探究干旱对植被NPP的影响。结果表明：基于高时间分辨率遥感数据能有效探测干旱对NPP的影响机制,研究期间河西走廊年干旱频次6—44次,干旱对该地NPP有负效应,对5天均值的影响为-0.23 g·m^-2,影响幅度为-1.93%,整体影响较小。干旱对林地NPP影响最大,下降3.70%,草地次之,荒漠最小。随着干旱持续时间的增加,NPP变化趋势呈现为先降低,然后降低趋势增加,最后趋于稳定的过程。干旱对夏季的NPP影响最大,冬季最小,秋季干旱对林地影响最大。     

应用地统计学方法定量评价森林截留的地理变化规律

收集大量森林生态系统类型林冠截留功能研究资料,应用地统计学方法模拟了我国主要森林生态系统类型林冠截留的地理变化规律。结果表明:我国主要森林生态系统类型林冠截留与环境因素经度和纬度之间存在一定的地理变化规律,地统计学方法模拟的回归优度达88.15%,明显优于前人提出的三因素多元地理空间模型的模拟效果(回归优度为56.42%),能更真实反映我国主要森林生态系统类型林冠截留的地理变化规律,从而为我国主要森林生态系统林冠截留时空分布的模拟与分析提供可靠方法。这些主要森林生态系统包括:寒温带、温带山地落叶针叶林;寒温带、温带山地常绿针叶林;亚热带、热带东部山地常绿针叶林;亚热带、热带西部山地常绿针叶林;亚热带西部高山常绿针叶林;温带山地落叶与常绿针叶林;温带、亚热带山地落叶阔叶林;亚热带山地常绿阔叶林;亚热带山地常绿落叶阔叶混交林;亚热带竹林;南亚热带山地季风常绿阔叶林;热带半落叶季风雨林;热带山地雨林。     

青藏高原高寒草地净初级生产力(NPP)时空分异

基于1982-2009 年间的遥感数据和野外台站生态实测数据,利用遥感生产力模型(CASA模型) 估算青藏高原高寒草地植被净初级生产力(NPP),分别从地带属性(自然地带、海拔高程、经纬度)、流域、行政区域(县级) 等方面对其时空变化过程进行分析,阐述了1982 年以来青藏高原高寒草地植被NPP的时空格局与变化特征。结果表明:① 青藏高原高寒草地NPP多年均值的空间分布表现为由东南向西北逐渐递减;1982-2009 年间,青藏高原高寒草地的年均总NPP为177.2×10¹² gC·yr^-1,单位面积年均植被NPP为120.8 gC·m^-2yr^-1;② 研究时段内,青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6~129.9 gC·m^-2yr^-1 间,呈波动上升的趋势,增幅为13.3%;NPP 增加的草地占草地总面积的32.56%、减少的占5.55%;③ 青藏高原多数自然地带内的NPP呈增加趋势,仅阿里山地半荒漠、荒漠地带NPP呈轻微减低趋势,其中高寒灌丛草甸地带和草原地带的NPP增长幅度明显大于高寒荒漠地带;年均NPP增加面积比随着海拔升高呈现"升高—稳定—降低"的特点,而降低面积比则呈现"降低—稳定—升高"的特征;④ 各主要流域草地年均植被NPP均呈现增长趋势,其中黄河流域增长趋势显著且增幅最大。植被NPP和盖度及生长季时空变化显示,青藏高原高寒草地生态系统健康状况总体改善局部恶化。     

中国东南部植被NPP的时空格局变化及其与气候的关系研究

基于2001~2010年MOD17A3年均NPP数据和气象站点气温、降水资料,利用GIS空间分析技术和数理统计方法研究中国东南部植被NPP的时空格局、动态变化及与气候要素的关系。结果表明,中国东南部植被年均NPP总体上呈现从南到北、由东至西逐渐减少的分布,不同植被类型的NPP存在明显差异,以常绿阔叶林最高,落叶针叶林最低。2001~2010年间,植被NPP整体上略有减少。空间上植被NPP在南部地区明显减少,而在北部地区明显增加。植被NPP与降水和气温的相关性均表现出明显的地域差异。     

基于MODIS和TRMM数据的准格尔南缘植被净初级生产力估算与分析

利用MODIS、TRMM遥感传感器数据和CASA模型,估算了新疆准格尔盆地南缘2000-2009年的植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)信息.在CASA模型实现中,利用TRMM数据反演研究区降水量,减少了依靠地面稀疏气象站点插值带来的误差,从而提高了模型估算精度.同时,分析了准格尔南缘的石河子及周边地区2000年以来植被NPP的变化趋势及其影响因素.结果表明,区域气候、植被覆盖类型与人类活动是影响该地区植被NPP波动的主导因素,其中植被类型和降水量的影响尤其重要,研究结果对进一步解析准格尔南缘生态系统演化和研究碳循环过程具有参考价值.     

应用遥感技术模拟净初级生产力的尺度效应研究进展

采用遥感技术估算地表植被净初级生产力(NPP),已经成为模拟NPP的主要发展方向。遥感技术以及数据处理能力的迅速发展和基于遥感观测生理生态理论研究的进展使大尺度生态系统格局和过程的定量、动态观测成为可能。多种卫星传感器提供了丰富的多尺度对地观测数据,从而形成了不同空间分辨率的影像数据层次体系,使得从定量遥感出发的NPP估算必然存在多尺度的问题。NPP遥感估算模型以不同分辨率的遥感数据(代表不同的研究尺度)作为输入参数时,得到的NPP模拟值差异明显。为了提高NPP的估算精度,需要充分认识不同分辨率的遥感数据对NPP估算结果的影响差异,即NPP的尺度效应问题。本文介绍了遥感尺度效应研究进展,多分辨率遥感数据监测NPP变化的多尺度研究进展,以及NPP估算尺度效应问题的研究进展。并分析了应用遥感技术研究NPP尺度效应的发展趋势。     

中国东北地区植被NPP时空变化及其对物候的响应研究

植被净初级生产力(NPP)与物候变化的关系对研究区域生态系统进程具有重要意义。该文首先基于GIMMS NDVI3g数据集、气象数据和植被类型图,采用遥感估算模型估算了中国东北地区植被NPP;然后利用多项式拟合法对NDVI时序数据进行重建,并采用动态阈值法提取了植被物候期;最后分析了植被NPP与物候的关系。结果表明:1)1982-2013年东北地区植被平均NPP在100~700gC·m~(-2)·a~(-1)之间,大部分耕地和林地的NPP呈增加趋势;草地、草甸、农林交错带植被的NPP主要呈减少趋势。2)耕地的生长季起始日期在第121~150天,生长季结束日期在第271~280天,生长季长度集中在120~150d,且呈缩短趋势;大部分林地的生长季起始日期在第100~120天,生长季结束日期随地域不同差别较大,主要在第261~290天,且生长季长度呈延长趋势。3)耕地和草地植被的NPP和生长季起始日期主要呈正相关,与生长季结束日期和生长季长度呈负相关;灌丛的NPP与生长季起始日期呈负相关,与生长季长度呈正相关;落叶针叶林、落叶阔叶林、草甸的NPP与生长季起始(结束)日期以及生长季长度的关系因其所处的地理位置不同存在差异。整体而言,东北地区植被NPP与物候的响应规律较为复杂,呈现出明显的植被类型差别及空间差异性,尚需考虑引入地形、群落结构等因子进行深入研究。     

生态学

P948.1120070435591971-2000年中国陆地植被净初级生产力的模拟=TheChinese terrestrial NPP si mulation from1971to2000/何勇,董文杰…∥冰川冻土.—2007,29(2).—226~232利用植被与大气相互作用模式(AVI M),基于气象台站的观测资料模拟了1971-2000年中国陆地生态系统NPP的变     

青海省草地资源净初级生产力遥感监测

在研究特定区域的草地光能利用率和环境影响因素典型特点的基础上,建立基于光能利用率的草地NPP遥感估算模型,模拟并分析2006年青海省草地FPAR、光能利用率、NPP的空间分布和季相变化特征。研究结果表明,2006年青海省草地净初级生产力平均值为173.28 gC/(m2.a)。青海省东南部、南部和青海湖周围三个地区,是青海省草地NPP较高的区域。不同草地类型的NPP存在差异,高覆盖度草地的单位面积平均NPP为193.82 gC/(m2.a),中覆盖度草地NPP为157.14 gC/(m2.a),低覆盖度草地NPP为121.08 gC/(m2.a)。     

青藏高原高寒草原区域碳估测

CASA(Carnegie-Ames-Stanford Biosphere)模型是一个表征陆地生态系统水、碳素和氮素通量随时间变化的生态系统过程模型。本研究采用MODIS遥感数据与CASA模型相结合的方法计算了青藏高原高寒草原生态系统植被净初级生产力(NPP)总量为20.57×10¹²g·a^-1的碳。同时根据五道梁实验点上得到的经验关系估算了青藏高原高寒草原生态系统区域上的土壤碳排放(Heterotrophic respiration)总量为8.07×10¹² g·a^-1,因此推算得高寒草原区域内净生态系统生产力(NEP)折算成碳为12.50×10¹² g·a^-1。