中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究

利用植被指数与植被吸收的光合有效辐射比例之间的线性关系,由1992年4月～1993年3月12 个月的1 km AVHRR NDVI资料及同期地面气象资料确定地表植被吸收的光合有效辐射,然后由光能利用率得到植被净第一性生产力(NPP).为了更准确计算NPP,本文还考虑了温度及土壤水分条件对光能利用率的影响,最后得到我国陆地植被年NPP分布图,并对中国陆地植被净第一性生产力分布情况的季节变化及不同植被类型的NPP季节变化进行了初步研究.结果表明,我国NPP的分布主要受水分条件的影响,呈从东南到西北递减的趋势,全国年总净第一性生产力约为2.645×109tC.     

陇东耕地净第一性生产力与生态服务价值分析

通过定量分析耕地净第一性生产力与生态服务功能价值,为陇东生态脆弱区耕地生态系统的健康发展提供科学决策依据。利用农田县域统计资料,运用生态系统服务功能评估的相关理论、方法和GIS等工具对陇东地区耕地净第一性生产力和生态服务价值进行评价。结果表明,耕地净第一性生产力在平均值5.04 t·hm-2·a-1上下波动;单位面积的生态服务价值在平均值9.25万元·hm-2·a-1上下波动。陇东耕地生产力低下,生态服务功能不高。耕地净第一性生产力是生态服务价值的决定因素,因此,通过提高耕地净第一性生产力来提高生态服务功能价值,对区域耕地的健康发展有重要作用。     

近52年渭河流域气候变化对植被净第一性生产力的影响

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959-2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法分析了近52年渭河流域气温、降水、湿润指数的时空变化特征及其对植被净第一性生产力(NPP)的影响,并对其未来变化趋势进行预测。结果表明：(1)在渭河流域,气温呈上升趋势（0.4 ℃/10a,p<0.001）,且北部快于南部,东部快于西部;降水呈减少趋势（-20.1 mm/10a,p>0.1）,且南部快于北部。(2)湿润指数总体下降,仅关中部分地区微弱变湿。(3)NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区;NPP总体下降,仅个别站点微弱上升。NPP下降速率南部大于北部,空间分布格局与同一时期降水量和湿润指数的变化较为一致。(4)NPP与降水量、相对湿度和湿润指数均呈显著正相关（p<0.01）,与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积所起到的作用有限,水分是主要制约因素。(5)不同气候变化情景下对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下,NPP增加15%以上;仅温度升高而降水不变时,NPP增加10%左右;温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

关中-天水经济区土地利用变化对净第一性生产力影响测评

净第一性生产力是表现陆地生态过程的关键参数,土地利用变化深刻影响区域的净第一性生产力。选取关中-天水经济区为研究区域,尝试对30 m精度的1980-2011年4期9月份左右Landsat 7的遥感影像以及CASA模型来估算关中-天水经济区的净第一性生产力,并用2011年遥感图像解译获得该年的土地利用数据,以及土地利用变化情况。在此基础上分析土地利用变化对净第一性生产力的影响,并且对关天经济区各县市净初级生产力进行了对比和分析。结果表明：1980-2011年,关中-天水经济区土地利用耕地、林地、居民建筑用地变化明显,南部秦岭山区多为林地与草地,净第一性生产力高达625.37 g C·m-2·a-1,而关中平原与天水地区人口居住区与开垦区净第一性生产力明显下降,最低达47.78 g C·m-2·a-1,人为的开发与利用土地降低了区域的净第一性生产力。所以,要继续施行落实退耕还林政策,控制城镇用地较大速度的扩增,以保持好区域的生态服务功能。     

中国陆地生态系统净初级生产力变化特征——基于过程模型和遥感模型的评估结果

净初级生产力（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。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为（2.828±0.827）PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。     

云南省自然植被净初级生产力的时空分布特征

基于气候生产力模型,利用1960～2000年127个气象站气温、降水资料以及植被信息,对云南省自然植被净初级生产力的时空分布特征进行了分析。结果表明:41a云南自然植被年均NPP为4.23×108tDM/a,约占全国自然植被年均NPP总量的11.4%;单位面积的平均NPP为10.64tDM/(hm2·a),是全国平均水平的2.8倍。云南自然植被NPP随着纬度、经度和海拔高度的增加均呈现下降趋势,变化总趋势为北部<中部<南部,东部<中部<西部。云南自然植被NPP在干季(11～4月)和雨季(5～10月)差异显著,6～8月最大;41a来云南大部分地区自然植被NPP呈现上升趋势,20世纪70、80年代比60年代有所下降,90年代有所上升。气温增加,降水增加或不变的情况下,滇西北和滇东北NPP增加幅度大于其他地区,说明这些地区气温是制约自然植被NPP的主要因素;气温增加,降水减少的情况下,几个少雨区和多雨区NPP降低幅度大于其他地区,表明在上述地区限制NPP的主要因素是水分。     

西双版纳近40年气候变化对自然植被净第一性生产力的影响

从西双版纳地区近 4 0年自然植被净第一性生产力 (NPP)的时空变化 ,讨论了“暖湿型”、“暖干型”气候变化对植被NPP的影响。结果表明 ,西双版纳地区近 4 0年NPP平均为 1 7.589t/hm2 ·a-1,呈略为下降的趋势 ;当年均温升高 2℃、降水量增多 2 0 %时 ,NPP呈升高趋势 ;当年均温升高 2℃、降水量减少 2 0 %时 ,全区大部分地区NPP呈降低趋势 ,部分地区略有升高     

基于CASA模型的植被第一性生产力人为影响定量研究——以石羊河流域为例

人类活动是影响植被净第一性生产力（Net Primary Productivity,NPP）变化的主要因子之一,定量计算NPP人为影响值具有重要意义。以石羊河流域为研究区,采用改进CASA模型计算理论NPP和实际NPP,并求得NPP人为影响值,分析了该流域NPP人为影响值的分布和变化规律。结果表明：（1）2001-2014年石羊河流域年均实际NPP为261.70 gC·m^-2·a^-1,总量为10.62 TgC·a^-1,NPP呈略微上升趋势。（2）人类活动对NPP的正向和负向影响都非常强烈,影响值介于-644.15~740.31 gC·m^-2·a^-1之间。在人为作用下,正向影响总量年均为1.93 TgC·a^-1,负向影响总量年均为3.16 TgC·a^-1,整体表现为明显负影响,表明该流域植被在人为作用下一直处于退化状态。（3）研究期间人为作用变化显著,人为正负影响绝对值之和呈减小趋势（年均减少速率为26 592 gC·m^-2·a^-1）,说明人类活动有所减缓;同时人为正负影响值代数和也呈减小趋势（年均减少速率为82 856 gC·m^-2·a^-1）,说明人类对植被的负影响效应正在减弱,表明治理初见成效。（4）研究期间人为负向影响减弱区面积占流域面积的41.04%,主要分布在下游荒漠区,说明下游植被NPP有所增加,生态环境有所改善。     

福建近41年气候变化对自然植被净第一性生产力的影响

从福建建瓯、尤溪、南靖三区近41年自然植被净第一性生产力(NPP)的时空变化,讨论了全球气候变化对三区自然植被NPP的影响.结果表明三区近41年NPP平均为18 t/hm2.     

中国陆地净初级生产力时空特征模拟

应用生态系统机理性模型估算1981～1998年中国陆地生态系统净初级生产力 (NPP) 的时空变化,并分析了NPP对年际间气候变化的响应。结果表明,中国陆地生态系统1981～1998年NPP总量波动于2.86～3.37 Gt C/yr之间,平均约为3.09 Gt C /yr ,单位NPP平均约为342 g C m²/yr。在研究时段内,NPP有缓慢增长趋势,年增长率约为0.32%,NPP总量平均值从 1980年代 (1981～1989年) 的3.03 Gt C/yr上升到1990年代 (1990～1998年) 的3.14 Gt C/yr。在一些厄尔尼诺 (El Nino) 发生年,NPP有明显的下降,但由于地域差异和季风环流的影响,NPP同ENSO的关系还十分复杂。从全国来看,在厄尔尼诺现象发生的1982年、1986年、1991年和1997年,NPP都有一定程度的减少。但在1993年和1994年两个厄尔尼诺发生年,NPP并没有表现为明显的下降趋势,1994年NPP总量甚至比上一年增加了0.12Gt,这主要是由于温度和降水量在不同地区的分布差异以及不同地区对厄尔尼诺现象的响应差异造成的。     

陕北地区土地生态系统固碳释氧价值量动态测评

基于1980-2010年的遥感数据和气象台站实测数据,利用光能利用模型对陕北地区植被净第一生产力进行了测评,从而计算得到植被固碳释氧价值量,并分析了其变化特征。不同土地利用类型固碳释氧物质总量排序为：草地>林地>耕地>未利用地>建设用地。空间分布上,陕北地区南部和北部府谷县和神木县固碳释氧价值总量变化的波动性较强,陕北西北部碳释氧价值总量的年际变化较为平缓。近30年来,陕北地区固碳释氧价值总量总体上呈持续增加趋势,固碳释氧价值总量增加的区域主要分布在榆林中北部地区,且大部分呈可持续增加趋势;减小区主要分布在陕北西南部的甘泉县、富县、黄陵县、志丹县的南部以及延安市南部的富县与宜川县的交界处,且呈强烈的持续减小趋势。生态固碳释氧价值量与月降水量整体上呈正相关,与月均温呈负相关。固碳释氧价值量的变化对降水量的变化响应较敏感,气温需要通过与其他气候系统进行耦合,从而协同对固碳释氧价值量产生影响。陕北地区生态系统固碳释氧价值总量受降水量的影响较强,两者在空间上呈现出正相关,且由南向北、由东南向西北呈减小的趋势;价值总量与气温的相关系数由南向北逐渐增加,中南部呈负相关,北部呈正相关。     

城市化背景下嘉兴市河流水系的时空变化

基于1960s,1980s和2010s的三期水系数据,通过构建定量描述河流水系变化特征的指标体系,对嘉兴市河流水系的时空变化特征及其与城市化的关系进行研究.结果表明:① 近50年来,嘉兴市的河流水系呈现出剧烈衰减的趋势,其中河流发育系数,河网密度和水面率分别减少了58.91%,28.49%和14.09%,但在城市化不同阶段,河流水系衰减的程度并不完全一致.② 在整个城市化进程中,河流发育系数和干流面积长度比变化的空间差异非常大,河网密度和水面率变化的空间差异相对较大,而盒维数和河流曲度变化的空间差异相对较小.③ 河流发育系数,盒维数和河网密度的衰减趋势为城区>近郊>远郊,水面率的衰减趋势为远郊>近郊>城区,河流曲度的衰减趋势为近郊>城区>远郊,但干流面积长度比的空间变化趋势不明显.④ 城市化对河流水系变化的影响十分显著,且城市化水平越高的地区河流水系的变化越剧烈,而城市化对干流面积长度比与河流曲度的影响大于其对河流发育系数与河网密度的影响.     

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。     

郑州都市圈不同等级城镇扩张对生态系统服务的影响研究

我国进入快速城镇化阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,基于夜间灯光数据构建城镇扩张模型表征城镇扩张时空特征,采用农产品供给、植被净初级生产力（NPP）、地表径流、森林娱乐指数等指标量化生态系统服务,研究不同等级城镇扩张过程与生态系统服务的相关关系,探究郑州都市圈城镇扩张进程对生态系统服务的影响,研究结果表明：(1)郑州都市圈城镇扩张指数由2000年的1482.49增长至2015年的2590.91,增幅75.24%,地级市中心城区城镇扩张指数较高,而位于城市边缘区的县城城镇开发指数较小但有扩大趋势。(2) 2000—2015年郑州都市圈年均NPP值由242.45 gC/m2增长至2015年的303.43 gC/m2,增幅25.15%,但中心城区呈下降趋势;地表径流量呈递减趋势,年平均地表径流量变化范围为570.31～808.73 mm,年均径流量减少14.9 mm/a,而中心城区有所增加;农产品供给量呈上升趋势,但中心城区递减趋势明显;森林娱乐指数呈增长趋势,其分布西部高于东部,北部高于南部。(3)城镇扩张与农产品供给、NPP等服务呈负相关关系,与...     

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.     

郑州都市圈不同等级城镇扩张对生态系统服务的影响研究

我国进入快速城镇化阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,基于夜间灯光数据构建城镇扩张模型表征城镇扩张时空特征,采用农产品供给、植被净初级生产力（NPP）、地表径流、森林娱乐指数等指标量化生态系统服务,研究不同等级城镇扩张过程与生态系统服务的相关关系,探究郑州都市圈城镇扩张进程对生态系统服务的影响,研究结果表明：(1)郑州都市圈城镇扩张指数由2000年的1482.49增长至2015年的2590.91,增幅75.24%,地级市中心城区城镇扩张指数较高,而位于城市边缘区的县城城镇开发指数较小但有扩大趋势。(2) 2000—2015年郑州都市圈年均NPP值由242.45 gC/m2增长至2015年的303.43 gC/m2,增幅25.15%,但中心城区呈下降趋势;地表径流量呈递减趋势,年平均地表径流量变化范围为570.31～808.73 mm,年均径流量减少14.9 mm/a,而中心城区有所增加;农产品供给量呈上升趋势,但中心城区递减趋势明显;森林娱乐指数呈增长趋势,其分布西部高于东部,北部高于南部。(3)城镇扩张与农产品供给、NPP等服务呈负相关关系,与...     

南大洋净初级生产力的时空变化及影响因素分析

南大洋作为全球大洋中重要的碳汇区,分析其净初级生产力(NPP)的分布及变化趋势对气候变化研究具有重要的意义。利用2003—2016年的南大洋NPP数据分析其空间分布情况、季节变化特征及近期变化,并结合海表面温度(SST)和海冰覆盖率(SIC)数据分析两者对NPP的影响。结果表明:①南大洋不同海域年均NPP的范围为64.0—2.26×10^5 mg C·m^–2·a^–1,印度洋扇区、大西洋扇区和太平洋扇区的NPP分别为0.568Gt C·a^–1、0.431 Gt C·a^–1和0.262 Gt C·a^–1;②南大洋NPP在南极大陆近岸海域及威德尔海海域较低,在低纬度岛屿附近和南极大陆部分冰架前缘海域较高;③由于太阳辐射的季节变化,南大洋NPP具有明显的季节变化规律,1月份最高(293.27 Tg C),6月份达到最低值(0.004 Tg C);④2003—2016年大西洋扇区及太平洋扇区的NPP总量变化不具有统计学上的显著性,只在印度洋扇区具有显著的上升趋势;⑤不同扇区NPP的变化趋势主要与SST和SIC的变化有关。     

内蒙古河套平原耕地盐碱化时空演变及其对产能的影响

以内蒙古自治区巴彦淖尔市河套平原为研究区,利用RS和GIS技术在野外样本采集的基础上,以第一次地理国情普查数据和LandsatTM/OLI、GF-1卫星影像为数据源,通过计算盐碱度与波段的相关性构建出反演模型,以专家决策树进行分类,对2006~2014年耕地盐碱化进行动态监测,并分析了不同盐碱化程度农田植被净初级生产力（NPP）时空变化特征。结论表明：2006~2014年研究区域非盐碱耕地和轻度盐碱耕地面积呈现持续减少的趋势,减少幅度为6.23%,占耕地总面积的3.55%,NPP先增后降,减少了2.06%;中度盐碱耕地面积呈先降后增的趋势,净增加幅度为22.40%,占耕地总面积的5.10%,NPP先不变后增加,增加了6.73%;而重度盐碱耕地面积呈现先增后降的趋势,净减少7.68%,占耕地总面积的1.55%,NPP则持续增加,增加了3.81%。总体上看,9 a间虽然因为自然、人为因素的影响,中度盐碱耕地面积增长,但可利用土地面积和有效耕地面积不断增加,且改良区域的NPP处于持续增长的趋势,在一定程度上说明盐碱地治理取得了成效。     

中国不同气候带各类型森林的生物量和净第一性生产力

根据<中国植被>的区划,将收集的全国984个样点的森林数据归并到5种气候带类型中,计算了各类型森林以及同一类型森林(分人工林和天然林)的生物量和净第一性生产力,还计算了不同气候带森林各器官的平均生物量和净第一性生产力.结果表明,从寒温带到热带各类型森林的生物量和净第一性生产力逐渐增加,天然林的生物量大于人工林生物量;除热带林外,人工林的净第一性生产力大于天然林净第一性生产力.     

长白山森林植被NPP主要影响因子的敏感性分析

对影响森林植被净第一性生产力的主要因子进行敏感性分析是准确估计NPP的需要。本文以长白山自然保护区为例,利用敏感性矩阵,对北部生态系统生产力模拟模型的三个主要输入因子——叶面积指数、温度和降水量,分别分析了各单一因子对森林植被NPP的敏感性,并建立敏感性分析矩阵。分析结果表明,在长白山自然保护区,森林植被的NPP与叶面积指数呈正相关 ,与温度呈负相关,与降水量无明显相关关系。同时,还统计了不同森林植被类型的NPP对输入参数的敏感性,得出了针叶林对环境的适应性最强、生长最稳定的结论。