基于CASA模型的三江源地区植被净初级生产力遥感估算研究

以改进后的CASA模型为基础,利用MODIS数据、气象数据和植被类型数据,估算了2010年三江源地区植被净初级生产力(NPP)。结果表明:三江源地区NPP的总值为52.146×1012gC·a-1,平均值为146.66g C·m-2·a-1,呈现由东南向西北逐渐递减的空间分布趋势,并随着海拔和坡度的增高,NPP先升高后降低。     

呼伦贝尔森林草原交错区近30年NPP动态与气象因子的相关性研究

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一.应用遥感影像、气象数据、光能利用率遥感模型,逐像元分析1982-2010年呼伦贝尔林草交错区NPP的时空变化及其与气候因子的关系.结果表明:1)NPP平均值由大兴安岭山地向东西两侧逐渐降低,呼伦贝尔草原区最低(均值0 ～350gC·m-2a-1),高值区主要分布在大兴安岭林区(450～ 520gC·m-2a-1);2)近30a大兴安岭林区中北部区域像元尺度NPP呈弱增长(0～5)趋势,其他林区和岭西林草交错区呈弱下降(-5～0)趋势,草原区越向西下降越明显(-25 ～-5);3)研究区北部森林区年NPP与生长季气温关系较密切,草原区NPP则主要受降水控制.     

利用BEPS模型估算城区植被净初级生产力的时空变化

为了定量评估北京奥运绿化工程改善生态环境的效果,在北京城区各主要公园绿地林木普查和叶面积指数观测及气象观测数据的基础上,修正模型参数建立适用的BEPS模型,利用年降水量相差不大的2004和2009年TM遥感数据估算北京城区植被NPP空间分布。结果表明,北京奥运绿化工程取得了显著效果,2004年与2009年相比,北京城区植被年NPP总量由2.71×1011g C·a-1增长到3.05×1011g C·a-1,年NPP均值由83.18g C·m-2a-1上升到93.39g C·m-2a-1;年NPP在0~100g C·m-2a-1范围的面积比例由53.61%下降到42.72%,而在100~200g C·m-2a-1范围的面积比例由20.98%上升到33.49%。城区各大公园林地的年NPP数值较高,植树造林是补偿因城市扩展导致NPP损失的最重要途径。     

石羊河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素

利用CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模拟石羊河流域2000—2020年植被净初级生产力（NPP），分析流域NPP的时空变化特征、稳定性和未来变化趋势，并从气候因素、地形因素和人类活动因素3个方面探讨对NPP的变化影响。结果表明：（1）2000—2020年石羊河流域植被NPP多年平均值为291.01 g C·m-2·a-1，呈不显著增加趋势，空间分布呈南高北低的分布格局。（2）2000年以来植被NPP呈增加趋势的区域占总面积的86.4%，其中极显著增加和显著增加的区域分别占6.7%和10.1%。（3）NPP变化在中等波动以上（变异系数Cv≥0.25）的区域所占比例为50.4%。（4）从未来变化趋势看，石羊河流域植被NPP恢复的持续性较弱，呈增加并反持续的地区所占比例达到57.1%。（5）流域的植被NPP变化与气温、降水均成正相关，对气温的响应更为敏感。NPP随海拔高度和坡度增加呈现增大后减小趋势，近年来流域实施的一系列人工造林、退耕还林还草等措施对植被NPP的增加具有明显促进作用。     

基于CASA模型的吉林西部植被净初级生产力及植被碳汇量估测

将MODIS数据,气象数据与植被数据相结合,利用CASA模型与土壤微生物呼吸模型,计算2001-2010年吉林西部的陆地植被净初级生产力(NPP)和土壤微生物呼吸RH,在此基础上估算了净生态系统生产力(NEP),分析NEP变化规律和原因,估测吉林西部植被碳汇量,结果表明:研究区NPP呈自西向东逐渐增加的趋势;碳源主要分布在通榆、镇赉和大安土地盐碱化比较严重的地区,其植被碳汇量为-160-0gC·m-2·a-1;前郭、扶余、松原、长岭以及白城和镇赉的两个水田灌区的NEP为150-300gC·m-2·a-1,起到碳汇的作用;10年间吉林西部NEP总体上呈波动上升趋势,2010年碳汇能力较2001年增加了47.10gC·m-2·a-1。     

基于净初级生产力的春小麦生产潜力及估产研究——以甘肃省白银区为例

利用2010年白银区春小麦生长季(4—7月)空间分辨率为250 m的MODIS影像和气象站点的气象数据,通过CASA模型建立了基于MODIS数据的春小麦净初级生产力遥感估算模型,估算出白银区春小麦生长季的净初级生产力(NPP),通过春小麦NPP与干物质转换关系计算出春小麦生产潜力。结果表明:白银区南部春小麦的NPP和生产潜力均大于北部地区,其NPP最小值为42 g C·m-2·a-1,最大值为402 g C·m-2·a-1,且春小麦的生产潜力有明显的季节性规律。根据春小麦生产潜力与实际产量的拟合关系建立了产量估测模型,并对该模型做了精度验证与实用性评价,结果显示该估产模型均方根误差RMSE为76.33 g·m-2,相对均方根误差RMSEr为23.51%。     

关中平原城市群“三生”空间生态环境效应及影响因素研究

以关中平原城市群为研究区域，对2000-2020年“三生”空间土地利用情况进行测算，多尺度对2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五期生态环境效应的时空变化特征进行分析；使用地理探测器对影响地区生态环境效应的因子进行探测。结果表明：1)关中平原城市群以生产用地和生态用地为主，研究期间农业生产用地面积持续性减少，生态用地和生活用地面积持续性扩张。2)2000年-2020年关中平原城市群的生态环境质量指数和正向效应在空间上体现为中低周高，时间上呈现波动上升趋势；该地区总体生态环境质量呈现正向发展趋势。3)土地利用强度、耕地面积占比、地形起伏度是影响关中平原城市群生态环境效应的关键驱动力，剩余自然和社会经济因子共同塑造研究区生态环境效应；影响因子的交互作用大于单因子对生态环境效应的影响。关中平原城市群在发展过程中应以生态环境保护为优先，发展绿色产业，重视城市建成区绿化和生态建设；同时严守耕地红线，提高已有耕地的生产效率以保护粮食安全。     

我国荒漠植被生产力动态及其与水热因子的关系

为了探讨近30 a来我国干旱区荒漠植被的净初级生产力(NPP)及其与水热因子相关性随时间的变化,运用CASA(Carnegie Ames Stanford approach)模型估算我国荒漠植被1982—2015年生长季的NPP,并运用线性回归和GIS空间分析方法分析了NPP的时空变化特征,利用滑动相关系数分析了荒漠植被NPP与水热因子的关系。结果表明：① 单位面积NPP均值为42 g·m^-2·a^-1,NPP整体水平较低。空间上呈西北部、东部边缘较高,中部、南部和中东部较低的分布特征。② 荒漠植被NPP年均总量为5.783×1013g·a^-1。从荒漠植被NPP的年际变化来看,1982—2015年中国荒漠植被NPP总量以1.64×1012g·(10a)^-1的线性速率（P=0.054）上升,荒漠植被生长状况总体上不断改善,但总量趋势呈现阶段性变化,1982—1993年荒漠植被NPP总量呈极显著增长态势（1.25×1012 g·a^-1,P<0.01）; 1993—2006年NPP总量呈极显著降低态势（-6.42×1011 g·a^-1,P<0.01）; 2006—2015年NPP总量缓慢增长（1.70×1011 g·a^-1,P>0.05）。从空间变化来看,47.65%的荒漠植被NPP呈增加态势,主要分布在阿拉善高原、天山北麓、塔里木盆地西部边缘、柴达木盆地的东南边缘、阿尔金山南麓和昆仑山脉。③ 从荒漠植被NPP与各气候因子之间的相关关系随时间的变化来看,NPP与气温的滑动相关系数随时间的变化保持为负相关,与降水、干燥度的滑动相关系数保持为正相关,与太阳总辐射的滑动相关系数随时间变化并未表现出显著的变化趋势。总体上,荒漠植被与水热因子的相关关系在研究时段均有进一步减弱的态势,即荒漠植被NPP对气候因子的变化愈来愈不敏感。     

黄土高原地区NPP的自然影响因素分析

以SPOT NDVI和多种自然地理要素数据为基础,利用改进光能利用率计量模型,探究影响净第一性生产力（NPP ）变化的自然因素差异及各地貌类型区NPP变化的主导影响因素。结果表明：①1998—2010年黄土高原地区NPP物质量平均值为9．884～50．790 gC·m－2·a－1,明显低于全国平均水平342 gC·m－2·a－1。②影响NPP变化的自然因素差异显著。台塬区保水性好,水土流失强度较低,NPP物质量增加显著,风蚀地貌区NPP水平低,降幅明显;干湿条件是影响NPP变化的重要自然要素,半湿润区NPP增幅量较大;坡度对NPP变化的影响显著,陡坡区林、草植被覆盖度增加,NPP增幅明显;微观尺度上水热空间分布与海拔高度相关,研究区海拔200～1000 m范围NPP增幅显著,海拔高于1000 m的区域NPP呈下降趋势。③影响NPP空间分布格局差异的主导因素为水热条件,但决定黄土粱卯地貌类型区的NPP物质量水平正相关的主导因素为高程因子,0．01置信水平下相关系数为0．52;太阳辐射对NPP物质量表现为显著负相关关系,尤其对气候干旱区域表现突出。     

榆林市还林还草后土壤保持功能和经济价值评价

为了定量评估退耕还林还草工程在黄土高原核心区的土壤保持能力和经济价值,以榆林市12个县市为研究对象,利用USLE土壤侵蚀模型结合RS、GIS技术,估算了2000—2013年榆林市土壤侵蚀模数,在此基础上评估了土壤保持能力的变化,利用市场价值法、机会成本法和影子工程法估算了其经济价值。结果表明:14 a来榆林市土壤侵蚀强度呈现降低趋势,2013年比2002年平均侵蚀模数减少784.82 t·km-2·a-1,土壤流失总量减少4.20×107t。土壤保持能力明显提高,但空间差异明显,南部丘陵沟壑区较西北部风沙区土壤保持能力明显提高。2013年土壤保持能力从大到小依次是林地41 540.00 t·km-2·a-1、草地34 852.71 t·km-2·a-1、耕地29 679.39t·km-2·a-1、未利用土地7 973.03 t·km-2·a-1。2013年土壤保持能力为33 685.89 t·km-2·a-1、潜在侵蚀总量为1.61×109t,土壤保持总量约为1.43×109t。为了消除年际降雨侵蚀力不同对土壤侵蚀造成的影响,利用模拟降雨法,模拟了2013年在2002年降雨条件下的土壤保持能力为37 303.64 t·km-2·a-1,比2002年增加1 423.54 t·km-2·a-1。土壤总保持量为1.58×109t,比2002年多出7.20×107t,N、P、K元素共增加了8.24×104t。2013年和2002年土壤保持总价值分别为1.49×1010元和1.51×1010元,增加了5.90×108元。退耕还林还草工程在榆林市取得了显著的生态经济价值,该研究结果可以为该地区土壤保持能力与生态管理提供一定的参考。     

21世纪以来呼伦贝尔市植被净初级生产力时空变化特征分析

植被净初级生产力(NPP)体现植被在自然条件下的生产能力,是全球变化领域的热点内容。文中以呼伦贝尔市为研究区,利用遥感生产力模型(CASA模型)获取研究区2000、2005、2010和2015年四期NPP数据,分别从NPP空间分布特征、特征值变化、NPP变化的空间格局和不同植被类型NPP变化等方面分析近15年来呼伦贝尔市NPP的时空变化特点。结果表明:(1)呼伦贝尔市NPP空间分布呈现出明显的地带规律性,从西往东有明显的增加趋势;(2)呼伦贝尔市NPP取值范围主要集中在200-400g C/(m2·a),年均NPP为340.7g C/(m2·a),NPP取值>600g C/(m2·a)的面积虽然占比较小但有明显的增加趋势;(3)在2000-2015年期间,呼伦贝尔市NPP呈现出先略微下降后逐渐增加的趋势,西部草地区域呈现出持续下降趋势,而其他区域略有波动但整体增加趋势;(4)从不同植被类型NPP变化结果来看,在2000-2015年期间,旱地与水田呈现出逐渐增加趋势,天然草地呈现出逐渐减少趋势,其它植被类型的NPP变化虽有波动但总体呈现增加趋势。     

石羊河上游净生态系统生产力研究

利用MODIS数据,结合CASA(carnegie ames stanford approach)模型和土壤呼吸拟合方程,对石羊河上游2003—2012年净生态系统生产力的空间格局及变化趋势进行了分析,并探讨了气候因子对区域碳源/汇的影响。结果表明:1 2003—2012年,石羊河上游地区年均NEP为126.96 g·m-2·a-1,NEP总量为1.38×1010t·a-1;近10 a NEP有明显的增加趋势。2 NEP空间分布呈现出由中部向南、北依次降低的空间格局;总体上表现为碳汇,只有小部分荒漠为碳源;不同生态系统NEP存在较大差异。这主要与研究区水热条件组合和植被类型有关。3 NEP的年际变化与气温和降水量呈正相关,降水量对NEP的影响大于气温,并且在空间上具有互补性。     

关中-天水经济区土地生态系统水土保持价值

水土保持价值的计算,对土地的可持续利用以及生态与环境的协调发展具有重要意义。利用遥感数据、DEM数据和统计数据,应用遥感与地理信息系统技术,以关中-天水经济区为研究对象,对该区域1980年、2000年、2005年和2010年的水土保持价值进行了测算。结果表明：关中-天水经济区的水土保持价值是逐年上升的,且涨幅不断增大,从1980-2000年增加了2.54×10¹⁰元,2000-2005年增加了1.56×10¹⁰元,2005-2010年增加了3.59×10¹⁰元,其中耕地、林地和草地的水土保持价值较大,水域、城乡居民建设用地和未利用地的水土保持价值较小。此外,水土保持价值的分布与植被覆盖度呈正相关。若要提高全区的水土保持价值,需要加强基本农田保护措施和林地、草地建设,提高林地、草地覆盖度。     

基于GIS的关中-天水经济区人口城市化研究

以2007年关中-天水经济区的社会经济数据和人口城市化的资料为基础,运用SPSS软件中的主成分分析和相关分析功能对关天经济区人口城市化的影响要素进行分析发现：人口城市化水平与总体经济增长要素和城市社会发展要素相关显著,与城市环境要素相关不显著;综合运用ArcGIS软件对关天经济区的人口城市化水平进行区域划分。结果表明：...     

CMIP5多模式集合对黄土高原地表辐射的模拟

利用WCRP CMIP5提供的20个全球气候模式的模拟结果,采用多模式集合分析方法,分析了我国黄土高原地区1861-2005年地表辐射的变化特征。结果表明:黄土高原地区地表短波辐射和净辐射呈减小趋势,长波辐射呈增大趋势。向下短波和向上短波辐射下降幅度分别约为6.73W·m-2·100a-1和1.69W·m-2·100a-1,向下长波和向上长波辐射增加幅度分别约为5.3W·m-2·100a-1和2.53W·m-2·100a-1,地表净辐射下降幅度大约为2.26W·m-2·100a-1。地表净辐射变化主要以向下短波辐射的影响为主。全球变暖,温度升高,引起了天空总云量增加、降水增加、蒸发增强、表层土壤湿度降低、LAI增大、积雪覆盖面积缩小等变化,这些变化共同作用引起地表辐射变化,最终反馈给气候系统,导致气候进一步变化。     

近25 a关中地区土地利用及其景观格局变化

近25 a来,受自然环境和人类活动的影响,陕西省关中地区土地利用及景观格局发生了明显变化。以陕西省1990—2015年4期30 m栅格土地利用数据为基础,利用GIS技术和景观生态学方法,对研究区土地利用和景观格局时空变化特征及其驱动力进行分析。结果表明:(1)研究区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地面积最大,1990、2000、2010、2015年分别占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;(2)研究期内,耕地、草地面积持续减少,其中耕地减少面积较大,减少了12.79×104hm~2,林地、水域、城乡工矿居民用地面积均呈增加趋势,城乡工矿居民用地面积增加了14.94×104hm~2,增加幅度69.88%,未利用土地减少0.58×104hm~2,减少幅度38.16%;(3)由于人类活动干预,研究区土地利用类型相互转化频繁,主要表现为耕地转为城乡工矿居民用地、草地和林地,草地去向和来源主要为耕地和林地,林地去向和来源主要为耕地和草地等;(4)研究区景观形状指数、香农多样性指数和均匀度指数分别从204.693 4、1.774 6、0.574 1上升到211.805 5、1.851 8、0.599 1,表明景观破碎化程度升高,异质性增加;(5)研究区土地利用景观格局变化的驱动因素是社会经济发展及区域政策和农业生产。     

多尺度遥感数据融合的荒漠净初级生产力估算

以新疆准噶尔盆地东部五彩湾地区为研究区,利用气象数据和多尺度遥感数据,通过改进的CASA模型对2010年研究区域的净初级生产力(NPP)进行估算,并对NPP分布进行分析.结果表明:①将TM数据和MODISNDVI数据融合,生成高时间分辨率的TM影像,对于NPP的高空间分辨率的研究提供数据支持.②2010年该研究区植被NPP为6.571 78 Mt·a-1,总体分布趋势由西北向东南递减,且随季节变化的趋势也非常明显,在6-8月NPP占全年的57.35％,12月、1月、2月植被NPP值极低,可以忽略为0.③利用地面实测点验证NPP模型估算值,平均相对误差为0.167,精度达到83.3％,NPP实测值与估算值的相关系数为0.952并在0.01水平上显著.④该模型在数据获取方面具有极大的优越性,仅利用遥感数据和地面气象数据就可以对干旱区植被NPP进行估算,为NPP的估算提供了较为便捷的方法.     

基于Biome-BGC模型的天山北坡森林生态系统碳动态模拟

以天山北坡森林生态系统为对象,对Biome BGC模型的生理生态参数进行了校正,模拟了1959-2009年气候变化及不同气候变化情景下,研究区森林生态系统净初级生产力（NPP）、碳收支（NEP）和土壤呼吸的变化趋势。结果表明：[JP2]1959-2009年该区森林生态系统年均NPP为547.97 g·m-2·a-1,年均NEP为61.24 g·m-2·a-1,[JP]表现出适度的碳汇效应,但碳汇效应整体呈递减趋势;在设定的温度、降水情境下,NPP和NEP对降雨变化的敏感性,较其对气温升高的敏感性强;在平均气温升高、降雨量不变的情景下,森林生态系统NPP呈微弱增加态势,但NEP呈减少趋势,主要原因为气温升高,导致土壤呼吸增强。通过分析气温在干旱区的正负效应,表明气温升高促进了天山北坡森林生态系统的NPP;干旱胁迫在该区域不显著。     

青海湖流域NPP动态变化及驱动力

对青海湖流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)以及驱动因子进行分析可以为流域生态管理与可持续发展提供一定的参考。本研究基于Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型估算了青海湖流域NPP值，通过趋势分析、Hurst指数、地理探测器等方法，定量评估了2000—2018年青海湖流域NPP的动态变化及驱动因子。结果表明：从空间分布来看，青海湖流域多年平均植被NPP为218.88 g C·m^-2，年平均NPP的高值分布在青海湖北部和南部，最高达到375.85 g C·m^-2，低值分布在青海湖东岸，最低为0.11 g C·m^-2。从时间变化看，2000—2018年流域年平均NPP表现为上升趋势，增幅为1.61 g C·m^-2·a^-1,2018年达最高值为247.30 g C·m^-2。季节变化表明7月NPP最高，1月NPP最低。在NPP未来变化趋势上，Hurst指数小于0.5的区域占比为75...     

陕西省退耕还林工程区植被覆盖度的变化分析

利用MODIS NDVI数据和像元二分模型计算的植被覆盖度,比较分析退耕还林工程区与周边区域、主要土地利用类型、不同坡度耕地植被覆盖度变化程度和趋势。结果表明：（1） 陕西省退耕还林区植被覆盖度从2000年到2011年呈现显著的增长趋势,增长速率高于周边区域;（2） 退耕还林区植被覆盖变化百分率≥10%的面积占79.8%,≤-10%所占面积不及1%;（3） 退耕还林区植被覆盖度显著增加的面积占其总面积的70.6%,显著减少的面积仅占0.1%,植被覆盖度显著增加的情况主要出现在未利用地、草地、林地和耕地,显著和极显著降低的发生在城乡、工矿、居民用地和极少部分耕地;（4） 坡耕地植被覆盖改善比例大,坡耕地植被覆盖改善对于耕地植被改善贡献较大。在陕西省气候呈现暖干化发展趋势背景下,退耕还林区植被覆盖度呈现显著增长趋势,增长速率高于周边区域,坡耕地、林地、草地均比其他类型有明显的增加,退耕还林政策实施区域取得了良好的植被恢复效果。