青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算

利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000~2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力。结果表明:青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北逐渐递减的梯度,该趋势也与水热梯度表现基本一致;整个青藏高原的净初级生产力为302.44×1012 gC yr-1,其中森林的净初级生产力最高,120.11×1012 gC yr-1,占整个高原净初级生产力的39.7%;全年中夏季(6~8月) 的净初级生产力最高,246.7×1012 gC yr-1,约占全年总净初级生产力的80%。用实测数据验证模拟结果表明,二者非常相符。     

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的季节变化研究

了解不同季节陆地净初级生产力(NPP)的变化及与气候的相互关系以及在不同地类的差异对深刻理解我国陆地生态系统对全球气候变化的响应和陆地碳循环研究具有重要意义。本文使用1981～2000年间GLO-PEM模型模拟的我国陆地NPP数据和同期气温、降水以及土地利用数据, 研究不同季节我国陆地植被NPP的变化。结果表明,在1981～2000年期间,四个季节的NPP都呈显著增加趋势,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节。耕地在春、夏和秋季NPP增长和增长率最高,林地冬季NPP增长最多而水域冬季NPP增长率最高。夏季NPP增长最高的区域分布于我国东部的多数地区、内蒙古东部、四川盆地、贵州东部、藏南和新疆西部;夏季NPP降低最多的区域分布于在呼伦贝尔高原、鄂尔多斯高原、黄土高原、青藏高原东部和新疆西北部。     

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。     

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。     

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。     

广域空间尺度上植被净初级生产力的精确推算

作者介绍了使用遥感、GIS数据和BEPS生态过程模型推算植被净初级生产力 (NPP)的方法。为了准确推算北海道地区NPP,我们改进了BEPS模型,而且使用了高质量GIS数据作为模型的输入数据。通过计算得出1998年北海道NPP的平均值为644 g C/m²,总量为0.078 Gt C。我们还进行了模型输入数据质量对应用生态过程模型推算NPP的精度影响测试。结果表明,高质量的GIS输入数据可以提高NPP推算精度16.6%~39.7%。     

The Bowen Ratio of an Alpine Grassland in Three-River Headwaters,Qinghai-Tibet Plateau,from 2001 to 2018

The Bowen ratio (β) is used to quantify heat transfer from the land surface into the air, which is becoming a hot topic in research on the biogeophysical effects of land use and cover changes. The Three-River Headwaters (TRH), as a sensitive and fragile region, was selected as the study area. The β for 2001-2018 was estimated from the evapotranspiration product (ET_MOD16) of MODIS and the net radiation of the land surface through the albedo from GLASS. The ET_MOD16 data were evaluated against the observation data (ET_OBS) at two alpine grassland flux towers obtained from ChinaFLUX. The interannual trend of the β was analyzed by multiple linear regression (MLR) and structure model (SEM) with the multiple factors of precipitation, temperature, humidity, albedo, and normalized difference vegetation index (NDVI, MOD09Q1). The results show that the ET_MOD16 values were significantly correlated with ET_OBS, with a correlation coefficient above 0.70 (P < 0.01) for the two sites. In 2001-2018, the regional mean β was 2.52 ± 0.77 for the whole grassland, and its spatial distribution gradually increased from the eastern to western region. The interannual β showed a downward trend with a slope of -0.025 and a multiple regression coefficient (R ²) of 0.21 (P = 0.056). Most of the variability (51%) in the interannual β can be explained by the linear regression of the above multiple factors, and the temperature plays a dominant role for the whole region. The SEM analysis further shows that an increasing NDVI results in a decreasing albedo with a path coefficient of -0.57, because the albedo was negatively correlated with NDVI (R ² = 0.52, P < 0.01), which indicates a negative and indirect effect on β from vegetation restoration. An obvious warming climate was found to prompt more evapotranspiration, and restoring vegetation makes the land surface receive more radiation, which both resulted in a decreasing trend in the annual β. This study revealed the biogeophysical mechanisms of vegetation restoration under a changing climate, and demonstrated the Bowen ratio can be applied as an indicator of climate-regulating functions in ecosystem assessments.     

中国陆地植净第一性生产力及季节变化研究

利用植被指数与植被吸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１ｋｍ 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儿辐射,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所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匠ＮＰＰ季节     

Net Primary Productivity Increased on the Loess Plateau Following Implementation of the Grain to Green Program

The spatio-temporal characteristics of net primary productivity (NPP) since implementation of the Grain to Green Program (GTGP) are important for understanding ecological restoration of the Loess Plateau in China. Here, we conduct spatio-temporal analysis of NPP using MODIS datasets (500 m, 8-day intervals) and VPM (Vegetation Photosynthesis Model) from 2000-2015. We found that NPP on the Loess Plateau increased significantly from 2000 to 2015 (p<0.05). Significant increases in NPP were observed in core areas of the GTGP, including northern Shaanxi and Lüliang Mountain in Shanxi. NPP in alluvial plains decreased due to urban expansion into cropland. Significant increases in NPP from 2006-2010 were located north of the area of change in 2000-2005. NPP increased across three vegetation types and four slope gradients. In hilly-gully regions prone to soil erosion, such as central and southeastern parts of the Loess Plateau, obvious vegetation restoration was detected.     

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)。     

湖泊沼泽化与水生植物初级生产力研究进展

湖泊水生植物初级生产力较大,其残体淤积于湖底,使得湖泊逐渐变浅而发生沼泽化,所以水位下降是导致湖泊沼泽化的重要原因.光照、温度和水文条件是影响水生植物初级生产力的主要因素,植物收割和生态清淤的方法是治理湖泊沼泽化的有效措施.针对浅水湖泊沼泽化日益严重的现象,主要从触发沼泽化的原因、湖泊沼泽化的治理以及水生植物初级生产力的估算方法和初级生产力的主要影响因子等方面,综述了湖泊沼泽化和水生植物初级生产力的相关研究及二者的关系;指出定量调控水生植物初级生产力以及加强对水生植物初级生产力影响要素的综合调控作用,将是今后湖泊沼泽化治理的重点.     

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。     

Effect of Land Use and Land Cover Change on the Changes in Net Primary Productivity in Karst Areas of Southwest China: A Case Study of Huanjiang Maonan Autonomous County

Karst areas in southwest China have experienced significant land cover and land use change (LUCC) due to utilization for human activity and a comprehensive rocky desertification control project (RDCP) since 2008. It is important to quantify the effect of LUCC on ecosystem productivity in this region for assessing the overall benefit of this ecological restoration project. In this study, we used using MODIS land cover and NPP products to investigate the relative contribution of LUCC to the change in net primary productivity (NPP) during 2008-2013 in Huanjiang County, one of first one hundred pilot counties to implement RDCP. Our results show that NPP increased in 95.53% of the county, and the average growth of NPP in non-rocky desertification area was higher than in rocky desertification or potential rocky desertification areas. LUCC has an important contribution (25.23%) to the NPP increase in the county, especially in the LUCC area (70.97%), which increased the average NPP by 3.9% and 10.5%, respectively. Across the six RDCP regions in the county, the average increase in NPP for the vegetation restoration measure of governed karst area is significantly greater than in the ungoverned karst area, and the positive change in NPP increased with the increasing implementation area of the vegetation restoration measure.     

近20 a中亚净初级生产力与实际蒸散发特征分析

中亚碳、水循环在气候变异和人为活动的影响下呈现新的时空特征。但由于观测数据稀缺,生态过程特殊,植被、土壤空间异质性强,中亚植被净初级生产力(NPP)、实际蒸散发(AET)的时空特征相关信息相对不足,且时效性不高。利用全球尺度的NPP、AET、土地覆被数据,气象站点与区域气候数据分析近20 a中亚地区NPP和AET的时空特征。结果表明：与1990年相比,2000年中亚地区农田NPP增幅小于自然植被,植被总固碳量增加了254.65 Tg C;近20 a中亚地区实际总蒸散量先增后降,农田对中亚水资源散失的贡献减小,自然植被的贡献增大,自然植被与农田面积变化决定中亚总蒸散量动态;北部农田区、东部山区及山前绿洲为NPP和AET的高值区,中西部荒漠为低值区。     

干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

基于30m归一化植被指数的近30年三江源高寒草地植被时空变化及气候影响研究（英文）

植被长期变化及其对气候变化的响应一直是生态学研究的热点。本研究应用前期基于Landsat数据融合得到的青藏高原三江源区1990–2018年近30年30 m空间分辨率归一化植被指数(NDVI),以Theil-Sen中值法和线性回归,分析了近30年高寒草地时空变化及气候变化影响。结果表明：(1)研究区NDVI呈从东南到西北逐渐降低的空间格局,全区平均NDVI为0.39,其中澜沧江源NDVI最高(0.43),其次是黄河源(0.38)和长江源(0.23)。(2)研究期间,全区NDVI以0.0031yr^–1的速率呈上升趋势(R²=0.62,P<0.01),后期(2005–2018年)增长速度为0.00649 yr^–1(R²=0.71,P<0.01),是前期(1990–2005年间)速率0.00284 yr^–1(R²=0.31,P<0.01)的近2.3倍,说明后期(2005–2018年)植被变绿加速,且不同流域间增速在2.3至63倍间。(3)NDVI...     

中国高山林线的分布高度与气候的关系

通过研究我国高山林线的分布高度沿纬度、经度的变化格局,和对高山林线处的温度和基带降水等气候指标的分析,对我国高山林线分布高度与气候因子的关系进行探讨。结果表明：(1) 我国高山林线高度表现出明显的纬向和经向变化,总体趋势是：在北纬30^o以北,高山林线高度随纬度升高而下降,下降速率为112 m/度左右;在30^oN以南,则表现出较大的东西部差异：在东部,高山林线高度变化不明显,西部则随纬度增加呈上升趋势。在相似的纬度上,高山林线高度呈现出从东向西升高的趋势。高山林线在藏东南的洛隆、丁青、工布江达一带 (约29^o~32^oN,94^o~96^oE) 达到4 600 m,为世界最高林线高度,并以此为中心向四周降低。(2) 影响高山林线高度的主导气候因子为生长季温度条件。我国高山林线高度的温度指标为年生物温度3.5 ^oC,温暖指数14.2 ^oC·月,生长季平均温度8.2 ^oC。该指标相应海拔高度的地理差异,导致了我国高山林线高度的纬向、经向变化,和从沿海到内陆林线高度的差异。(3) 降水对高山林线高度有显著影响。在中高纬度地区,相同纬度上干旱区域的高山林线高于较湿润区域,降水量是通过温度间接作用于林线高度的。     

干旱半干旱地区草地碳循环关键过程对降雨变化的响应

未来全球气候变化背景下,全球或局部地区的降雨量及降雨时间分布将发生一定的变化.草地生态系统在全球碳收支中作用显著,对气候变化的反馈起着重要的作用.但由于草地多处于干旱半干旱地区,受到水分条件的限制,对降雨变化响应敏感,其碳源汇功能表现出很大的不确定性.为了更好地预测未来全球气候变化背景下草地的碳源汇功能及其对气候变化的进一步反馈,有必要深入研究决定草地碳源汇功能的两大碳循环关键过程--净初级生产力和土壤呼吸对降雨变化的响应特征及机制.本文对国内外有关草地生产力和土壤呼吸如何对降雨量、降雨强度、降雨频率和间隔时间进行响应的相关研究成果进行了综述,在此基础上指出了目前研究存在的不足,并对未来相关的重点研究方向进行了探讨和展望.     

基于无人机影像的北部湾典型岛群红树林生态系统净初级生产力估算

提出以无人机季节航拍影像为数据源,采用ENVI5.3软件中的CART方法对广西北部湾的典型岛群红树林景观类型进行解译,借助于Python语言实现CASA模型并将其引入到对岛群红树林生态系统的研究中,得出了不同海岛和红树林生态系统净初级生产力（NPP）的空间分布特征。结果表明：1）可见光波段差异性植被指数（VDVI）可以很好地区分海岛及红树林植被等典型地物,可应用在岛群红树林生态系统NPP的估算上;2）研究区NPP的总量为127.09 t·C/a,NPP的年均碳密度值介于0~1 437.12 g·C/m²,年均碳密度为399.85 g·C/m²。红树林生态系统的NPP值较高,而海岛生态系统的NPP值较低;3）季节尺度上NPP碳密度的大小与年内太阳辐射有直接的关系,夏季的NPP碳密度最大,冬季最小;4）白骨壤的单位面积NPP最大,为1 123.09 g·C/m²,而桐花树最小,为649.65 g·C/m²。红树林生态系统NPP平均碳密度低于实测样地和深圳福田红树林计算结果,这与不同红树林群落的植被光谱特征有关。