通辽市植被生态质量变化分析

为研究通辽市植被生态质量变化特征,文章利用MODIS归一化植被指数(NDVI)和气象监测资料,分析了通辽市2000—2019年生长季植被覆盖度、净初级生产力(NPP)以及植被生态质量指数变化特征,并分析了三者与气候因子的相关关系,以期为建设“生态通辽”提供决策依据。结果表明:(1)研究区生长季植被覆盖度平均值从2000年的36.26%上升至2019年的49.57%,平均每年增加0.54%;(2)研究区植被NPP平均值从2000年的198.04 gC·m-2增加到2019年的404.54 gC·m-2,平均每年增加8.63 gC·m-2;(3)研究区植被生态质量指数平均值由2000年40.28增加到2019年的70.87,平均每年增加1.25,2019年植被生态质量达到2000年以来最好;(4)研究区生长季植被覆盖度、植被NPP、植被生态质量指数与生长季平均气温呈不显著的负相关,与降水量呈极显著的正相关,表明降水量是研究区植被生态质量显著正向因子。     

我国南水北调东线地区陆地植被NPP变化特征

基于EOS/MODIS（TERRA）卫星遥感资料,讨论中国南水北调东线地区陆地植被年均净初级生产力（NPP）的变化特征。结果表明,2000-2004年该地区的陆地植被年均NPP的变化范围为0～1494 g/(m2·a),5 a平均值为395.06 g/(m2·a)。对不同植被的年均NPP分析表明,常绿阔叶林的NPP最大,草地最小。气温是影响该地区陆地植被NPP变化的主要因素,未来南水北调东线地区地表水资源的减少不会对陆地植被的生长产生明显影响。     

近55a新疆植被净初级生产力的时空变化

利用大气植被相互作用模型AVIM2分析了时间长度为55 a、空间分辨率为0.05°×0.05°的新疆植被净初级生产力(NPP),分析了气候变化下NPP的时空演变特征,并研究了其与气温和降水量的关系。结果表明,(1)近55 a新疆NPP平均值为92.4 gC·m~(-2),其中1993年最高为107.1 gC·m~(-2);2014年最小为79.0 gC·m~(-2)。近55 a新疆NPP总量的时间动态变化呈缓慢增加趋势,每10 a的递增速率约为1.8 gC·m~(-2)。(2)夏季是NPP最大的季节,其次是秋季,春季列第三位。山区NPP值较平原高。(3)新疆NPP对降水量变化呈显著正相关,气温的变化对NPP的影响不显著,说明降水的增加相对气温的升高,对新疆植被净初级生产力的变化有着更加积极的影响。     

2000-2016年赤水河流域植被生态质量变化分析

为研究中国西部赤水河流域植被生态质量变化特征,本文基于MODIS归一化植被指数（NDVI）和气象监测资料,获取了中国西部赤水河流域2000-2016年植被覆盖度、净初级生产力（NPP）以及植被生态质量指数变化数据,并对17年期间植被生态质量时空变化进行分析。结果表明:（1）植被覆盖度均值从2000年的55.4%提高到了2016年的67.4%,覆盖度呈平均每10年增加6.8%的变化趋势;（2）植被NPP均值从2000年的864 gC/m2提高到了2016年的1024 gC/m2,NPP呈平均每10年增加63 gC/m2的变化趋势;（3）近年来植被生态质量显著提高,2016年植被生态质量为2000年以来最好,植被生态质量指数高达83.7。     

荆州市农田植被净初级生产力时空特征分析

基于MODIS数据和光能利用率模型估算的植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用趋势分析、GIS分析和统计分析方法,探讨了2000—2015年荆州农田NPP的时空特征。结果表明:1)2000—2015年荆州农田年NPP均值略有下降趋势,但整体上趋于平稳。年NPP总量呈增加趋势,2000—2005年呈增加趋势,2005—2009年呈波动性下降趋势,2009—2016年呈增加趋势。2)空间分布上,2000—2015年荆州市农田NPP存在时空异质性,NPP年均最大值为江陵县,最低的地区是沙市区和洪湖市。3)荆州农田NPP有64.32%为无显著变化,显著上升和显著下降区域分别为3.82%和31.86%。农田NPP呈显著上升的区域主要分布在江陵县、沙市区、监利县以及零星分布在洪湖市和松滋市,农田NPP呈显著下降的区域主要分布在荆州市西南部的松滋市、公安县和石首市,东北部的洪湖市,以及西北部的荆州区。     

LPJ模型对1981～1998年中国区域潜在植被分布和碳通量的模拟

利用一个基于过程的动态植被模型LPJ DGVM（Lund Potsdam Jena Dynamic Global Vegetation Model）,模拟了中国区域潜在植被分布,考察了1981～1998年中国区域净初级生产〖JP〗力（NPP）、异养呼吸（Rh）和净生态系统生产力（NEP）的年际变化。模拟结果表明,在LPJ模型提供的植被功能类型（PFT）划分的条件下,中国区域除了分布裸土外,主要分布了6种潜在植被功能类型,即热带常绿阔叶林带、温带常绿阔叶林带、温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带和温带草本植物。在所考察的时间段内,中国区域总NPP从2.91 Gt · a-1（C）（1982年）变化到3.37 Gt · a-1（C）（1990年）,平均每年增加0.025 Gt（C）,其平均增长率为096%。中国区域总Rh从2.59 Gt · a-1（C）（1986年）变化到3.19 Gt · a-1（C）（1998年）,具有105% 的平均年增长率,即平均每年增加0.025 Gt（C）,并且中国区域温带草本植物相比其他植被功能类型,其NPP和Rh线性增加的趋势最为显著。研究结果还表明,LPJ模型在引入火灾机制后,中国区域总NEP的变化范围更加合理,即每年总NEP在-0.06 Gt · a-1（C）（1998年）和0.34 Gt · a-1（C）（1992年）之间变化,其平均值为0.12 Gt · a-1（C）。该结果表明,在所考察的时间段内,中国区域的陆地生态系统是碳汇。上述结果与其他研究结果基本一致,因而此模型模拟中国区域潜在植被分布和碳循环是有效的。       

2005—2015年广东省森林生态系统净初级生产力时空变化特征

基于MODIS的森林植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用GIS和统计分析方法,探讨了2005—2015年广东省森林植被NPP的时空特征。结果表明:1)时间趋势上,2005—2015年广东省森林植被年NPP均值以及年NPP总量总体上均呈现波动上升的趋势。2)空间分布上,2005—2015年广东省森林植被NPP存在空间异质性。年NPP均值最大值为潮州市,最低的地区是中山市和湛江市。3)空间趋势上,广东省森林植被NPP有15.93%为无显著变化区域,显著上升和显著下降区域分别为63.45%和20.62%;2005—2015年广东省森林植被NPP呈显著下降的区域主要分布广东省北部地区的清远市、韶关市、河源市、梅州市以及零星分布在南部的湛江市,NPP呈显著上升的区域主要分布在广东省的中南部地区茂名市、阳江市、云浮市等。4)气温和降水对森林植被NPP均值的影响呈现明显的空间分异特征。     

我国气候对植被分布和净初级生产力影响的数值模拟

基于0.5°×0.5°经纬网格分辨率的一个全球植被动态模式,利用全国676个雨量站点1961～2000年日资料在0.5°×0.5°网格上插值得到的降水和气温资料作为模式气候强迫,模拟研究了中国区域近40年来的植被动态变化,估算了当前中国区域陆地植被净初级生产力,并分析气候与植被净初级生产力的相关性。结果表明:模拟的植被分布时空格局与实际观测的对应关系良好,模拟与观测的叶面积指数总体上比较一致;植被初级生产力空间分布及总量(约为4.64×1015g.a-1(C))的模拟比较理想。对模拟结果分析显示降水是影响净初级生产力的主要气候因子,而在干旱、半干旱地区温度与植被净初级生产力存在显著负相关关系。研究表明该模式能够比较合理地模拟气候对植被年际动态和生产力变化的影响,对于进一步深入研究气候与植被相互作用是有意义的。     

地球系统模式中植被净初级生产力百年尺度时空变化及其与气候的关系

利用6个地球系统模式模拟的植被净初级生产力（NPP）对1901～2005年NPP时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温和降水的关系。结果表明:（1）近百年来全球NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88,通过了99.9%的信度检验;北半球的趋势比南半球明显。（3）近百年来800 g(C) m-2 a-1以上的NPP高值区主要分布在南美洲赤道地区、非洲赤道地区、中南半岛和印度尼西亚一带的热带雨林区;低值区主要分布在北半球高纬度地区、非洲北部地区、亚洲大陆干旱半干旱区以及青藏高原西北部地区。（3）全球NPP与气温百年演变在大部分地区主要为正相关关系,仅在赤道附近的南美洲、非洲以及印度地区为负相关关系,主要由于这些地区辐射是NPP的限制因子。全球NPP与降水的百年变化在大部分地区也主要是正相关关系,在非洲北部到西亚中亚的干旱半干旱地区为负相关关系。（4）6个地球系统模式在全球21个区域的大部分地区的NPP和气温降水的变化关系较为一致,西非地区不同模式变化不一致,NPP模拟的不确定性较大,其次是地中海地区。（5）东亚地区NPP与气候的百年演变同步并且相关性高,反映了强烈的植被大气相互作用过程。     

三江源区植被净初级生产力时空特征及对气候变化的响应

三江源区是我国乃至亚洲重要的水源地,是高寒生态系统的脆弱区和敏感区。植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是评价生态环境状况的重要指标。利用1961—2014年三江源区18个气象站的气象观测资料、11个监测点的草地生物量观测资料以及中国地区气候变化预估数据集的全球气候模式加权平均集合数据,通过5种估算植被NPP气候模型的对比验证,筛选出适用性好、精度高的模型构建该区植被NPP估算模型,并进行植被NPP的时空变化特征及对气候变化的响应分析。结果表明:周广胜模型对三江源区的植被NPP模拟结果有效且精度最高,故选用该模型模拟三江源区植被NPP。1961—2014年,三江源区植被NPP呈从东南向西北逐渐降低的空间分布特征,平均值为59.59 gC·m~(-2),其中黄河源区植被NPP的年际及空间波动高于长江源区和澜沧江源区;近54 a植被NPP整体呈显著增加趋势,但不同区域变化幅度有所差异。气温是影响三江源区植被NPP增加的主要气象因素;未来90 a三江源区植被NPP仍呈现持续增加态势。     

青藏高原1981～2000年植被净初级生产力对气候变化的响应

基于分辨率为0.1°×0.1°的植被、土壤和气象数据,利用大气-植被相互作用模型（AVIM2）模拟研究了青藏高原1981～2000年植被净初级生产力（NPP）对气候变化的响应。结果表明：青藏高原近20年自然植被（森林、草地和灌木）受气温和降水量增加的影响,NPP总量呈现上升趋势。灌木和森林NPP总量分别以每年1.14％和0.88％的速度增加,均达到统计上的显著性水平。草地NPP上升趋势不如灌木和森林显著。降水量变化对森林和草地NPP的影响高于气温变化对它们的影响,而降水量变化对灌木的影响则小于气温变化影响。总的区域平均来看,尽管1981～2000年青藏高原年平均净辐射通量略有降低,但由于平均气温以0.058 ℃·a-1的速率增加,且降水量略有增长,降水量与气温的共同作用使得青藏高原植被NPP总量呈上升趋势。     

全球植被与大气之间碳通量的模式估计

用大气植被相互作用模式(AⅥM)模拟了全球陆地植被的净初级生产力(NPP)。AⅥM由相互耦合的两部分组成：物理过程，包括陆地表面水分和能量在土壤、植被与大气之间的传输；以及生理生态过程，如：光合、呼吸、干物质分配、凋落和物候等。全球的植被分为13类，土壤按质地分为6类。用EMDI提供的全球1637个包括不同植被类型的NPP观测点数据对模型进行了检验。NPP模拟的结果表明：全球陆地植被的平均NPP为405.13 g C m-2yr-1，不同植被类型的平均NPP变化范围在99.58 g C m-2yr-l(苔原)到996.2 g C m-2yr-l(热带雨林)之间。全球年总NPP为60.72 Gt C yr-l，其中最大的部分为热带雨林，15.84 Gt C yr-1，占全球的26.09％。最大的碳汇是在北半球的温带。模式模拟的NPP在全球的空间和季节分布是合理的。     

环杭州湾地区自然植被净初级生产力的变化特征及其成因

利用1971—2006年环杭州湾地区25个气象站的降水、温度和云量资料及全球CO2年平均体积分数资料,采用LPJ全球动态植被模式（Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model）,通过模拟环杭州湾地区的植被年净初级生产力（Annual Net Primary Productivity,ANPP）,分析了该地区ANPP的变化特征,并探讨了植被ANPP变化的可能原因。结果表明：1）就环杭州湾地区,36a间植被ANPP均表现出不同程度的增加,尤其以嘉兴市北部、绍兴市东部较明显;全区平均增加速率为1.5243g·m-2·a-2;2）通过多元线性回归分析发现,环杭州湾地区平均云量与植被ANPP的关系最为密切,偏相关系数为-0.5175,而温度、降水与植被ANPP的关系不明显;同时,植被ANPP对气候变化的响应存在一定的地域性差异;3）在全区平均情况下,36a间由温度下降、降水增加、云量减小、CO2体积分数升高引起的植被ANPP变化趋势分别为-0.0813、-0.0171、0.7601、0.8673g·m-2·a-2,其对应的贡献率分别为-5.18%、-1.09%、48.38%、55.21%。由此可见,该地区植被ANPP变化的主要强迫因子是CO2体积分数和云量,而降水变化对植被ANNP的变化作用不大。     

东亚季风区夏季陆地生态系统碳循环对东亚夏季风的响应

东亚地区陆地生态系统的时空变率表现出明显的对季风气候的响应特征。使用EOF（经验正交分解）方法分析了AVIM2动态植被陆面模式离线模拟试验模拟的1953～2004年东亚季风区夏季陆地生态系统总初级生产力（GPP）、生态系统净初级生产力（NPP）、净生态系统初级生产力（NEP）、植被呼吸以及土壤呼吸的时空分布特点,探讨了东亚夏季风对陆地生态系统碳循环影响机制。研究发现,在强季风年,江淮地区高温少雨的特点限制了光合作用,造成GPP偏低;而华南地区在强季风年气候温暖湿润,利于植被生长,GPP偏高。季风对于植被呼吸和土壤呼吸影响不明显,使得GPP和植被呼吸之差NPP的变化及NPP和土壤呼吸之差NEP的变化与GPP的变化保持一致。在强季风年江淮流域地区干热的气候条件使得NPP和NEP降低;但是在华南地区温度升高的同时降水增多使得在NPP偏高的基础上NEP也偏高。     

呼伦贝尔市NPP时空变化及其对气候的响应

利用2000—2015年MOD17A3数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔市NPP的时空变化特征及其对气候变化的响应情况。研究表明,呼伦贝尔市平均植被NPP为261.02 gC/(m~2·a),总体呈自西向东依次递增的分布格局。NPP的年际变化呈波动增长趋势,平均变化率为5.51gC/(m~2·a),线性增长达到显著的区域主要位于呼伦贝尔草原、大兴安岭南部林地和大兴安岭与松嫩平原过渡的耕地。16个气象站周边的NPP与各站年降水量均呈正相关,且除莫力达瓦达斡尔族自治旗(简称莫旗)外均通过了0.01水平的显著性检验,NPP与年平均气温均呈负相关,但除海拉尔区外均未通过显著性检验,NPP与日照时数正、负相关的台站同时存在。由此可知,降水是影响呼伦贝尔市NPP变化的主要因素。     

江苏省植被净初级生产力时空分布格局研究

基于MODIS植被净初级生产力(NPP)数据产品,利用ArcGIS地理信息系统软件和ENVI遥感软件空间分析工具,分析了2000—2006年间江苏省 NPP的时空分布.研究结果表明:江苏省NPP值空间分布由东南部向西北部递减,在时间变化上,研究时段内2004年NPP值相对较高,2003年相对较低;通过对各个地级市及距海岸不同距离的NPP值分析,发现随着距离海岸线的距离不断加大,NPP值先增加后降低.最后对江苏省NPP时空分布影响因素做了简要分析.     

辽宁省净初级生产力时空演变及其对地形因子的响应

植被净初级生产力（NPP）是评估生态环境质量的重要指标之一,为了探明辽宁省生态环境变化,利用MODIS-NDVI数据及CASA模型,对辽宁省2000—2018年NPP进行估算,并在此基础上分析了近19 a辽宁省NPP时空变化特征及其对地形因子的响应。结果表明：2000—2018年辽宁省植被NPP呈波动上升趋势,空间分布特征为东部高西部低;NPP变化趋势率为2.89 gC·m^-2·a^-1,其中,87.4%的地区呈增加趋势,且辽西北地区波动变化最为显著;高程和坡度对NPP变化的影响明显高于坡向;随着高程增加,NPP表现为先增加后平稳的趋势,高程500 m左右出现NPP最大值;随着坡度增加,NPP表现为先增加后略有减小的趋势,坡度35°左右出现NPP最大值;在高程为500 m以上、坡度为15°—35°范围内,NPP值最大。     

6 kaBP中国陆地生态系统净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式（AVIM）模拟了全新世中期（6 kaBP）及现代中国陆地植被净初级生产力（NPP）的大小与分布特征,计算了以上两个时期我国陆地植被NPP的碳总量。结果表明：全新世中期以来气候的变化是影响我国陆地植被NPP变化的主要原因,6 kaBP时期NPP平均值为409 g/（m2·a）, NPP碳总量为3.89 Pg/a,分别比现在高15%和19%。全新世中期至今,我国陆地植被NPP的变化特征与对应时期中国土壤碳储量的变化趋势具有很好的一致性,这表明了利用生态模式模拟长时间尺度下我国陆地植被NPP的变化特征是可行的。     

基于MODIS的我国北方农牧交错带植被生长特征

基于2000—2006年 (2004年缺)6年MODIS每8 d的总生产力资料以及我国农业气象观测站点牧草的物候观测资料, 定量分析了我国北方农牧交错带植被以及牧草生长特征。结果表明:我国北方农牧交错带植被的年均GPP (Gross Primary Productivity, 总初级生产力) 从2000—2006年呈现出波动性的变化特征, 年平均值为234.45 g C · m-2。对该地区植被的GPP与同期气候要素的分析显示, 气温是影响该地区植被生长的主要气候因素, 降水其次。对牧草物候期的GPP分析表明, 不同地区牧草的物候期对应的GPP值不同; 牧草在开花期时GPP最大, 在出苗期和黄枯期时GPP相对较小, 但是同一地区牧草的出苗期和黄枯期GPP值相差不大。     

气候变化对中国中纬度半干旱草原生产力影响机理的模拟研究

应用大气植被相互作用模式(AVIM)模拟了内蒙古半干旱草原的净初级生产力和生物量。在此基础上,通过气温和降水变化的敏感性控制试验探讨了气候变化对草地初级生产力的影响机理。研究表明,无论是降水或温度的变化对草地的生产力都有显著影响。降水增加,生产力增加。而温度增加,生产力下降。气候变化对生产力影响的机理是:降水增加改善了土壤的水分供给条件,增强了光合速率,从而提高了生产力。温度增高,一方面可以增加光合速率,另一方面却使蒸散加强,土壤变干,光合速率下降,而后一作用过程在半干旱地区大于前者,因而温度增高使生产力下降。单一气候因子敏感性试验表明,温度增高或降低2℃,年净初级生产力(NPP)变化约20%,中纬度半干旱草地地上生物量可以改变30%以上。降水量变化50%,年NPP改变37%,地上生物量将改变近30%。