内蒙古荒漠草原植被NPP时空变化及气候因子分析：以四子王旗为例

基于遥感数据和气象数据,利用光能利用率模型(CASA),对典型荒漠草原四子王旗1987—2016年植被NPP进行测算,分析NPP时空变化及其与年均气温和年降水量等气候因子的相关性。结果表明:1)1987—2016年四子王旗植被NPP值为144.52g/(m2·年)(C),植被类型地带性分布差异明显,空间上表现出南高北低的分布特征;2)1987—2016年四子王旗植被NPP总体呈现出增长趋势,年际波动为3.09～3.69Tg(C);3)研究区植被NPP与年均气温和年降水量呈显著正相关关系,且与年降水量相关系数更高,表明年降水量是影响荒漠草原区植被NPP的主要气候因子。通过研究荒漠草地植被NPP时空分布及其与气候因子的关系,有助于认识荒漠草原陆地生态系统对气候变化的响应。     

长白落叶松林生态系统净初级生产力对气候变化的响应

应用BIOME-BGC模型和样地调查数据,模拟并验证了吉林省汪清林业局长白落叶松林生态系统净初级生产力(NPP)在1980—2013年间的动态变化情况,分析了NPP对区域气候变化的响应以及在SRES A2和B2排放情景下长白落叶松林生态系统NPP的动态变化。结果表明:BIOME-BGC模型较好地模拟了样地NPP的动态变化,且模拟NPP与样地实测生产力的动态变化规律相似;在1980—2013年间,长白落叶松林生态系统NPP(以碳计算)均值为477.74 g/(m2·a),波动范围是286.60～566.27 g/(m2·a);研究区内长白落叶松林生态系统NPP与年降水量呈显著正相关;在未来A2和B2排放情景下,NPP对未来降水量增加的响应呈正向,对年均温度增加呈负相关,其中温度升高对NPP的负效应要大于降水量增加对NPP的正效应;此外,CO2浓度增加有利于长白落叶松林生态系统NPP的增加。      

气候变化背景下鄱阳湖地区植被覆盖及生产力变化研究

利用1981～2000年鄱阳湖地区的气象台站数据、NOAA／AVHRR—NDVI数据集（空间分辨率为8km）以及光能利用率模型GLO—PEM模拟的鄱阳湖地区植被净第一性生产力（NPP）（空间分辨率为1km）,基于最小二乘法,分析了全球变化背詈下该地区均温和降水、年最大植被指数（NDVImax）以及年NPP的年际变化趋势,探讨了植被年NDVImax、NPP变化与气候变化的关系。结果表明,近年来鄱阳湖地区气候变化比较显著,年均温和年降水量均呈现显著上升趋势,但变化幅度存在着明显的区域差异。1980～2000年闰鄱阳湖大部分地区年NDVimax存在增加趋势,但也有少部分地区呈降低趋势,其中增加趋势的显著性水平相对较高,而降低变化趋势不够显著。1980～2000年,鄱阳湖地区NPP变化主要呈现增加趋势,且显著性水平较高;其中,整个鄱阳湖地区NPP年变化率为111257t／年．滨湖区为49920t/年,外围区为61337t／年;在离湖不同缓冲距离上,NPP变化的趋势基本一致。鄱阳湖地区气候暖湿化发展对植被改善具有一定的促进作用。     

气候和CO2变化对北京山区油松林NPP的影响

应用BIOME-BGC模型模拟估算了1974—2010年北京十三陵油松林的净初级生产力(NPP),并分析了不同CO2浓度和气候变化情景对NPP的影响。结果表明:模型模拟所得NPP与实际测定值相差8.9%,变化趋势基本一致;表现出低值高值的波浪形年际变化,年际变动率为30.69%;油松林模拟NPP与降水量呈现显著的线性相关关系(相关系数为0.85),与平均温度无线性相关关系(相关系数为-0.18);油松林NPP对单独的CO2的浓度加倍、降水增加表现出正向响应,而单独的温度增加不利于油松林NPP的积累;CO2浓度加倍、降水增加和温度增加三因子共同作用降低了油松林NPP,各因子之间表现出较强的交互作用。     

近50年来榆林市气候变化特征及其对气候生产力的影响研究

利用1961～2010年榆林市逐月气温、降水资料,分析了榆林市的气候变化特征;利用Thornthwaite Memorial模型计算了该区域气候生产力,通过二元回归模型分析了气候生产力的演变特征。结果表明:近50年来,榆林全年及四季平均气温均呈上升趋势,尤以冬季平均气温上升显著;降水量年际波动剧烈而总体变化趋势不大;de Martonne干燥度呈现下降趋势。气候生产力呈现微弱的增长趋势,年降水量是影响气候生产力的主要因素,其与气候生产力间存在极显著的正相关关系,当榆林年均气温上升1℃、年降水量上升1 mm时,榆林气候生产力将上升21.5 kg/(hm2.a)。     

Classification and Net Primary Productivity of the Southern China＇s Grasslands Ecosystem Based on Improved Comprehensive and Sequential Classification System （CSCS）Approach

This research classified vegetation types and evaluated net primary productivity （NPP） of southern China＇s grasslands based on the improved comprehensive and sequential classification system （CSCS）, and proposed 5 thermal grades and 6 humidity grades. Four classes of grasslands vegetation were recognized by improved CSCS, namely, tundra grassland class, typical grassland class, mixed grassland class and alpine grassland class. At the type level, 14 types of vegetations （9 grasslands and 5 forests） were classified. The NPP had a trend to decrease from east to west and south to north, and the annual mean NPP was estimated to be 656.3 g C m-2 yr-1. The NPP value of alpine grassland class was relatively high, generally more than 1200 g C m2 yr-1. The NPP value of mixed grassland class was in a range from 1 000 to 1200 g C m-2 yr-1. Tundra grassland class was located in southeastern Tibet with high elevation, and its NPP value was the lowest （〈600 g C m＇2yrl）. The typical grassland class distributed in most of the area, and its NPP value was generally from 600 to 1000 g C m-2 yr-1. The total NPP value in the study area was 68.46 Tg C. The NPP value of typical grassland class was the highest （48.44 Tg C）, and mixed grassland class was the second （16.54 Tg C）, followed by alpine grassland class （3.22 Tg C）, with tundra grassland class being the lowest （0.25 Tg C）. For all the grasslands types, the total NPP of forest meadow was the highest （34.81 Tg C）, followed by sparse forest brush （16.54 Tg C）, and montane meadow was the lowest （0.01 Tg C）.     

2000-2013年秦岭林区植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因素

秦岭林地是我国南北气候分水岭同时也是陕西省重要林区,研究秦岭地区植被NPP变化有助于了解该区域植被生长状况及固碳能力。使用MODIS17A3数据及各环境因子数据,通过应用GIS及数学统计等方法,分析了秦岭林区植被NPP的时空变化格局及其与环境因子间关系。结果表明,秦岭林地植被NPP均值呈现西高东低的特征, 2000-2013年植被NPP均值在400～600 gC·m^-2·a^-1之间;研究区内NPP年际变化上升趋势;在具有地理意义的区间上,200～1 500 m的高程区间及2°～25°坡度区间内植被NPP均值及总量较高,1 500 m以上及25°以上区间植被NPP均值与总量均呈下降趋势;阔叶林及灌丛占植被类型的60.36%,所占NPP总量达162.38 TgC·a^-1,粘土及粘壤土所占NPP总量达151.39 TgC·a^-1,所有植被类型及土壤类型NPP年际变化均呈上升趋势;NPP与年均气温相关性较与年降雨量高,但65.55%的区域未通过显著性检验。     

青海三江源区果洛藏族自治州草地退化成因分析

本文利用长期历史资料,通过分析气候变化和人类放牧活动对草地生产力的影响,探讨1960s以来青海三江源区果洛藏族自治州草地退化主要原因,结果显示：研究区是全球变暖的敏感地区,1961-2010年研究区气温升高、年降水略有下降、湿润程度下降,Miami模型、Thornthwaite Memorial模型和综合自然植被净第一性生产力模型（综合模型）模拟的该区植被净初级生产力（NPP）均具有上升趋势,近50年来研究区气候变化总体上有利于该区草地生产力改善;研究区家畜年末存栏数60年代剧烈上升,至70年代达到顶峰,家畜年末存栏数与植被NDVI呈极显著负相关关系(P<0.01),草地实际载畜量过大造成牲畜对草地过度啃食,导致草地退化。研究区退化草地恢复治理的重点应放在减轻载畜压力、控制草地现实载畜量方面。     

气候变化对阿勒泰地区自然植被净第一性生产力的影响

[目的]建立阿勒泰地区自然植被净第一性生产力与年平均气温和年降水量的统计关系,在此基础上,估算未来气候变化对自然植被净第一性生产力的可能影响.[方法]利用新疆阿勒泰地区7个气象台站1961～2008年的历史气候资料对年平均气温和年降水量变化规律进行统计分析的基础上,采用周广胜等[1]的自然植被净第一性生产力模型,计算了近48年阿勒泰地区自然植被净第一性生产力的变化特征.[结果]48年来,阿勒泰地区年平均气温以0.475℃/10 a的倾向率上升,降水量以11.495 mm/10 a的倾向率增多,年平均气温和年降水量分别于1975和1986年发生了突变性的上升;受其影响,自然植被净第一性生产力以0.2 t/hm2/10 a的倾向率增长,并于1985年发生了突变性的增大.[结论]未来气候的"暖湿化"变化对提高阿勒泰地区自然植被净第一性生产力将产生积极影响,平均而言,在其它条件不变的前提下,年降水量每增多10;,自然植被净第一性生产力将增加7;～9;.年平均气温每升高1℃;自然植被净第一性生产力将增加0.06;～1.56;.     

气候变化对青海高原及周边地区畜牧业的影响及应对措施

归纳总结了气候变化对青海高原及周边地区畜牧业的影响,并评价了各地所采取的应对措施的效果,结果表明：①1961～2008年青海高原年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著增暖趋势;年降水量几乎无明显变化,但具有显著的季节变化特点;风速和日照时数逐年减小。②在当前气候变化条件下,草地生产力呈减少趋势,受其影响,草场理论载畜量也呈减小趋势;暖冬较有利于牲畜安全越冬,幼畜成活率维持在一个较高水平;气温升高,降水减少有利于牲畜抓膘育肥,但牲畜产肉量还受草场退化等众多负面因子的影响;家畜疾病与气象条件关系密切,不利的气象条件可引发家畜的许多疾病。③针对当前畜牧业生产所面临的问题,各地采取了草业建设、畜种改良、发展畜牧业新模式、牧业病虫害防治、气象灾害防御等措施,其在提高草地生产力、解决草畜失衡、保护生态环境和提高牲畜性能等方面发挥了重大作用。     

内蒙古中东部地区耕地物候动态研究

 【目的】采用遥感手段监测内蒙古中东部地区耕地物候变化,探讨气候变化导致耕地物候变化进而对耕地生产力的影响。【方法】采用趋势分析监测研究区耕地物候变化及生产力变化,根据空间相关分析及显著性检验分析气候变化导致生长季变动对耕地生产力的影响。【结果】研究区内耕地生长季明显延长;生长季提前开始且延迟结束区域最大,其次为生长季延迟开始且提前结束区域;研究区耕地物候受温度、降水影响明显;空间上,耕地生长季缩短受降水负相关影响显著,并且受降水影响显著的耕地净初级生产力增幅较小且波动较大,而受温度影响显著耕地的净初级生产力稳定且明显提高。【结论】遥感技术能够整体把握区域耕地物候空间特征;物候对于温度和降水的响应均较明显,气候变化改变耕地物候进而影响生产力。     

基于5种气候生产力模型的天山北坡主要草地类型NPP计算分析

[目的]通过对天山北坡不同生态区域典型地带性草地的动态监测,为实现草地资源的信息化提供基础资料和参考.[方法]根据大西沟、小渠子、牧业试验站、乌鲁木齐、米泉和柴机湖等6个气象站2004～2009年的气候资料,分别采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型和周广胜模型对天山北坡8个草地类型自然植被净第一性生产力进行了计算,并进行了反演,分析了各模型估算不同类型天然草地NPP的误差.[结果](1)研究区的均温升高了近0.125 9℃,年降水量降低了2.265 9 mm;(2)5种模型计算的8个草地类型NPP值,虽然在数值上有差异,但变化趋势表现出高度的一致性;(3)精度反演比较显示周广胜模型精度较高,但也有不足,实际应用时需要修正.[结论]在2004～2009年气候"干旱高温"的变化趋势下,各草地类型的生物量随气候变化明显,各模型在一定程度上能反应出NPP的变化趋势.     

北京房山区8月份净第一性生产力变化分析

净第一性生产力是评价地表植被状况的重要指标之一,对分析和评价全球和区域生态环境、碳循环等变化具有重要作用.该文借助在CASA模型机理以及区域太阳辐射估算模型基础上建立的区域净第一性生产力估算模型,以房山区为例,分析了北京市郊区19922、001、2004年3年间8月份净第一性生产力的变化.分析结果表明,研究区3年间8月份的NPP分别为152.01、142.83、96.32 g/(m2.月);由于受到各种因素的影响,3年间8月份NPP结构构成不同,1992和2001年均以较高产区的NPP产量最高,其次是高产区和中产区,而2004年则以中产区的NPP产量最高,其次是高产区和低产区,而较高产区的NPP产量最低;1992和2001年各产量水平区的NPP总量在全区NPP总量中的比重,随NPP分区产量水平的提高而逐步提高,较高产区的NPP产量比重分别为:1992年42.26%,2001年37.54%;2004年各产量水平区所占比重变化较大,以中产区最高,占全区NPP总量的42.39%,其次是高产区和低产区,而以较高产区的NPP产量比重最低;通过逐步回归分析可知,在影响研究区NPP变化的各气候因素中,以平均风速、降雨量和实际日照时数影响最为显著,其中尤以降雨量的影响最大.     

植被NPP估算的模型方法与机理

植被NPP研究是全球碳循环与碳蓄积研究的重要内容之一。该文在回顾植被NPP模型类型的基础上,详述了气候生产力模型、生物地球化学模型、光能利用率模型与生态遥感模型实现的方法与机理,同时强调了遥感估测模型的重要性。上述结果说明利用模型估算植被NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法,是未来植被NPP估算研究的重要发展方向。     

石河子绿洲植被净第一性生产力遥感估算研究

[目的]探索适合西北绿洲区的NPP遥感模型,估算石河子绿洲区植被净第一性生产力.[方法]在GIS的支持下,利用卫星遥感数据和气象数据,以光能利用率模型为基础进行研究.[结果]构建了绿洲区植被净第一性生产力NPP估算模型,以1989～2001年的石河子绿洲区植被为例,对13年间的植被净初级生产力进行了估算,得到石河子绿洲区植被净第一性生产力13年平均值为2.086 TgC/a,其年均变化量为0.049 TgC/a,绿洲植被碳密度在237.3～309.3 gC/m2变化.[结论]研究时段内NPP总体呈现增长的趋势,这主要是近年来该区降水、气温以及土地利用方式改变的影响结果.     

气候变化对中国草原生态系统影响研究综述

分析了近50年来中国主要草原区以温度和降水变化为主的气候变化特征,阐述了气温和降水的改变对中国主要草原生态系统影响的相关研究结果,总结了气候变化对中国主要草原区植被时空格局的影响。近50年来,中国草原区气温普遍升高,降水变化时空差异较大。多数研究结果表明,温度升高对植物物候的影响存在较大的不确定性,对草原植被净初级生产力（net primary productivity, NPP）的影响也具有区域性差异,增温加速土壤碳分解,降低植物物种多样性。降水增多使植物物候期提前,生长季延长,草原NPP提高,物种丰富度增加,但植被生长对降水的变化具有一定的滞后性;不同的水热组合对植被生长的影响不同。温度升高和降水增多均会使草原植被覆盖度增加。总的来说,气候变化对中国草原区植被生长起促进作用,但在局部区域,抑制其生长。建议在未来的气候变化条件下,结合宏观和微观方面,系统分析中国草地生态系统的敏感性和脆弱性,加强对中国草地生态系统的综合研究,从而降低研究结果的不确定性。     

半干旱牧区天然打草场生产力时空变化及对气候响应分析

【目的】 定量评估半干旱牧区天然打草场的生产能力,分析天然打草场的退化程度,明确气候因子对打草场生长过程的影响。【方法】 利用Miami和Tharnthwaite Memorial模型计算2000—2017年半干旱牧区天然打草场气候生产潜力,并结合近18年的中分辨率成像光谱仪（MODIS）净初级生产力（NPP）产品（MOD17A2H）进行分析。【结果】 2000—2017年半干旱牧区天然打草场实际生产力与潜在生产力均随降水增加呈上升趋势,天然打草场18年平均实际生产力和潜在生产力分别为295.24和557.79 g C·m^-2·a^-1。按不同草地类型分析,气候生产潜力与实际生产潜力均以草甸草原最高,分别为589.68 g C·m^-2·a^-1和349.78 g C·m^-2·a^-1,山地草甸的气候生产潜力最低,为518.72 g C·m^-2·a^-1,而实际生产潜力以典型草原最低,仅为269.52 g C·m^-2·a^-1。从变异系数来分析,气候生产潜力与实际生产力均以草甸草原最稳定。从年际变化率分析,草甸草原的气候生产潜力的上升速率最高,为6.30 g C·m^-2·a^-1,实际生产力以山地草甸上升速率最高,为4.44 g C·m^-2·a^-1。实际生产力对降水的响应高于温度,其中95.88%的打草场与降水呈显著正相关关系,与温度呈负相关的区域仅占总面积的5.70%,且不同草地类型的实际生产力均与降水在P<0.001水平呈显著正相关关系。【结论】 天然打草场气候生产潜力呈由西向东递增的地带性规律,而实际生产力受水热条件的影响,以大兴安岭为中心向东西两麓逐渐递减,其对降水的响应高于温度,水分条件是该区植被生长的限制因子;年均气候资源利用率的分布规律与实际生产力相同,平均气候资源利用率为55.09%;以草甸草原打草场的气候资源利用率最高,高达60.34%,同时也是退化速度最高的草地类型。     

中国橡胶树主产区产胶能力分布特征研究

为准确掌握中国橡胶种植区橡胶产胶能力的差异,基于2000-2015年MODIS NPP数据,通过橡胶产胶能力模型得到了橡胶主产区全年橡胶产胶能力,并结合影响橡胶产量的气象灾害（风害、寒害）、气候适宜性等因子,分析了其产生差异的原因。结果表明,中国橡胶主产区云南、海南、广东的橡胶产胶能力在空间上存在明显差异,其中云南橡胶的年平均产胶能力最高,海南次之,广东最低;橡胶产胶能力多年平均值为云南124.59×10⁴ g·hm^-2,海南93.28×10⁴ g·hm^-2,广东63.07×10⁴ g·hm^-2。从时间看,整个橡胶主产区橡胶产胶能力在波动中呈增加趋势,增加趋势不显著;分区域看,海南和广东年产胶能力线性增长率分别为0.24×10⁴、0.3×10⁴ g·hm^-2,而云南年产胶能力有微弱下降趋势,年线性减少率为0.07×10⁴ g·hm^-2。气候差异以及风害、寒害等的影响是导致橡胶产胶能力分布产生差异的主因,其中海南橡胶种植区的产胶能力变化受风害影响为主;广东橡胶种植区的产胶能力受风害和寒害共同影响,同时气候适宜性也限制其种植范围的北扩;云南橡胶种植区的产胶能力受寒害影响,气候适宜性限制橡胶种植区域的范围。该研究结果对橡胶生产决策服务具有一定的指导意义。     

天山北坡植被NPP时空格局及气候因子驱动分析

【目的】研究天山北坡植被净初级生产力(NPP)的时空格局,分析NPP与气候因子的关系,为天山北坡自然资源的合理开发利用与管理提供科学依据。【方法】利用CASA模型估算天山北坡植被的NPP,分析其年内时空变化特征,采用相关性分析法研究天山北坡NPP与气候因子的关系。【结果】(1)2015年天山北坡NPP总量为34.57 TgC,平均值为173.34 gC/(m²·a),中西部区域NPP占天山北坡总量的82.25%,是天山北坡NPP的主要供给区,山地区域的NPP平均值最高。(2)不同植被类型的NPP差异较大,林地、耕地、草地、未利用地分别为534.47、333.47、174.20和124.18 gC/(m²·a)。(3)天山北坡NPP月总量波动在0.29~3.00 TgC/mon,6月NPP达到一年中最大值,为7.39 TgC/mon。草地NPP随季节的波动幅度最大,林地随季节波动幅度最小。NPP季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季。(4)温度对天山北坡不同植被类型的影响大于降水。NPP的变化受气候因子驱动影响的区域占66.06%,主要集中在天山北坡中西部区域;非气候因子的影响占33.94%,主要集中在天山北坡中东部以北地区。【结论】天山北坡NPP总体上呈现西高东低的趋势,不同植被类型随季节的变化趋势不同,温度是天山北坡NPP年内变化的主要影响因素。     

应用CASA模型估算浙江省植被净初级生产力

自然植被和生产力的变化是表征区域生态环境质量变化的重要指标,利用CASA (Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型对浙江省植被净初级生产力(NPP)进行估算,分析了净初级生产力的时空分布变化及受土地利用变化影响的特点.结果表明:①2006年浙江省净初级生产力平均为625.68 g·m-2·a-1;空间上,呈现出随着海拔的增高而增大的趋势;时间上,各土地利用类型的净初级生产力均表现出一致而明显的季相变化,不同土地利用类型之间的净初级生产力高低差异明显;②全年净初级生产力总量为6 451.24万t·a-1,林地和耕地是净初级生产力总量的主要构成部分,占净初级生产力年总量的70％以上;其中,丽水市净初级生产力年总量最高,为1 336.05万t·a1,舟山市最低,为47.18万t·a-1;生态公益林的净初级生产力均值为815.28 g·m-2·a-1,固碳能力明显优于其他林地;③相比1996年,2006年浙江省净初级生产力年总量因土地利用类型的变化增加了52.96万t·a-1,净初级生产力年总量保持着相对稳定的态势.有效提升浙江省植被净初级生产力途径主要有:在平原地区构建森林网络体系,在山区积极实施阔叶林化改造工程,以及对竹林进行科学集约化经营.