内蒙古草地生态系统近10年NPP时空变化及其与气候的关系

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。通过改进的光能利用率模型(CASA模型),利用MODIS NDVI数据、土地覆盖分类数据、气象数据等,逐像元模拟2001-2010 年内蒙古草地生态系统NPP的时空变化,分析其对气候因子变化的响应关系。结果表明,1)2001-2010年内蒙古草地多年平均NPP为281.3 g C/(m²·a),空间分布呈由西南向东北递增的趋势,草甸草原、典型草原和荒漠草原平均NPP分别为431.8,288.7和123.5 g C/(m²·a);2) 2001-2010年间内蒙古草地NPP总体上呈上升趋势。NPP上升趋势最明显的草地主要分布在毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔盟和大兴安岭南麓地区,而下降趋势最明显的草地主要分布在阴山山脉和锡林郭勒盟中部的典型草原区;3) 总体而言,降水量是内蒙古草地净初级生产力的主要影响因素。草甸草原NPP与降水量、温度的关系均很密切,而且与温度的相关性更强;典型草原和荒漠草原NPP则主要受降水量控制,其中荒漠草原NPP与降水量的关系更密切。     

青海草地生态系统水分利用效率特征及其影响因素分析

水分利用效率(Water use efficiency, WUE)是深入理解生态系统碳水耦合的重要指标。本研究基于卫星遥感数据及青海草地系统分类数据,分析2000—2018年青海草地生态系统WUE变化特征,探讨净初级生产力(Net primary production, NPP)、蒸散(Evapotranspiration, ET)和气候因子对WUE年际和年内的变化影响。结果显示：2000—2018年,青海草地WUE均值为0.48 g·kg^-1,其中,62.0%的区域WUE显著减小(P<0.05)。年际尺度上,WUE受ET、降水量、风速和地表温度的影响,其中与ET呈显著负相关关系(P<0.1,R²=0.45)。月尺度上,WUE受ET,NPP、水热等气象条件影响,其中WUE与ET和NPP呈极显著正相关关系(P<0.01),其相关系数R²分别为0.90和0.49;月WUE与气温、降水量、地表温度、水汽压、空气相对湿度极显著正相关(P<0.01),其相关系数R²均大于0.55。本研...     

我国北方草地净初级生产力时空动态特征及其与水热因子的关系

为探讨我国北方草地净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的变化及其影响因子,本研究利用光能利用率模型(Carnegie-ames-stanford approach,CASA)和遥感数据,模拟了2000-2015年我国北方地区的草地NPP时空动态格局,并对其动态变化的稳定性、持续性及其...     

不同草地NPP估算模型对中国草地的模拟计算分析

在比较几种常用草地净初级生产力(net primary productivity,NPP)估算模型基本构成的基础上,分析了模型估算结果的差异。首先在空间分布上,几种模型的结果总体一致,均呈现从西北向东南逐渐增加的趋势,但在具体数值上有较大差异,5种气候生产力模型的模拟结果比其他3种模型的模拟结果要高;其次是模拟结果的统计差异,不同模型在模拟的均值和标准差等方面也存在一定差异,其中,Miami模型及朱志辉模型的标准差最大,综合估算模型最小,但总体均较为合理;最后是净初级生产力的模拟总量,以Chikugo模型最高,水热模型最低,所有模型估算的平均NPP值在1.31~1.42Pg C。研究结果可为全国草地NPP的估算提供参考。     

1981-2001年内蒙古草地净初级生产力时空变化特征

利用遥感和气象数据,采用CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型和统计分析方法,研究了1981-2001年内蒙古自治区草地7-8月植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)的时空变化特征,并分析了气候因素和放牧强度对NPP的影响。结果表明,1）1981-2001年,内蒙古草地NPP显著减少、显著增加和变化不明显的面积分别占1%、30%和69%;NPP显著增加的区域位于内蒙古东北、东南和南部,NPP显著减少的区域零星分布于该区中部荒漠草原和典型草原分界处。总体而言,该区NPP增加不甚明显, 21年7-8月草地NPP（均以C变化计）平均值为192.0 g/m2,年际变化范围为150.5～255.5 g/m2。2）7-8月降水是该区NPP年际变化的主要驱动因子,降水量高的年份NPP亦高。NPP与气候因素间的关系表现为NPP随降水增多而升高,随温度升高而下降,辐射对NPP的影响不明显。3）综合考虑气候因素与人类活动对草地NPP的影响发现,21年间,土默特左旗和土默特右旗境内放牧强度增加导致NPP显著下降。     

2000-2010年锡林郭勒草原NPP时空变化及其气候响应

利用MODIS MOD17A3植被初级生产力数据产品及地面气象观测数据,研究分析了2000-2010年锡林郭勒盟草原NPP的时空变化特征、各气候因子的年际变化特征及NPP与气候因子的相关关系。结果表明,锡林郭勒盟草原NPP的分布由东向西逐渐减小,值大多分布在0~0.5 kg C·m-2;2001-2010年NPP呈现波动变化,整体呈增加趋势,空间分布上更加趋于均匀分布;2000-2010年,研究区内典型草原和荒漠草原各气候因子的变化趋势大致相同,4-9月累计平均气温、平均相对湿度和累计日照时数呈减小趋势,平均风速呈增加趋势,累计降水量典型草原呈轻微减少趋势,荒漠草原呈增加趋势,趋势斜率分别为-0.026和1.044 5,典型草原大部分气候因子的波动程度大于荒漠草原;研究区内两种类型的草原的NPP均与4-9月累计平均气温、平均日最低气温有较强的负相关关系(显著水平分别为P<0.001和P<0.01),与累计降水量、平均相对湿度有较强的正相关关系(显著水平为P<0.01),与4-9月累计日照时数、平均风速呈负相关关系但相关关系较弱,荒漠草原对气候因子变化的响应总体不如典型草原敏感。     

基于CASA模型的甘南地区草地净初级生产力时空动态遥感模拟

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。基于地理信息系统和卫星遥感应用技术,利用CASA模型估算了2001-2008年甘南草地NPP,在模型验证的基础上,分析了甘南草地NPP空间分布格局和时间分布特征。结果表明,1)2001-2008年甘南草地多年平均NPP为483.41 g C/(m²·a),大体呈现由西南向东北逐渐减少的趋势,单位面积多年平均NPP在海拔3 000~3 500 m最高,达到497.07 g C/(m²·a);2)甘南草地植被生长季节变化明显,主要生长期集中在第177~240天;3)甘南草地NPP呈现增加趋势,增长趋势最明显的草地类型是低平地草甸类,而沼泽的变幅最小,通过与8年间温度和降水的分析可以看出,影响甘南草地NPP变化的主要驱动力是降水量。     

内蒙古芨芨草草地的生态地理分布及其类型结构特点

芨芨草草地内蒙古自治区境内分布广泛，数量较多，类型复杂，具有重要经济价值的隐域性草地，全区共有2751.38万亩，占全区盐化草甸面积的46.17%，分布于7盟2市51个旗县境内，从生态地理分布来看，典型草原地带最多，占58.24%，荒漠草原地带次之，占32.71%，草原化荒漠地带占7.54%，阿拉善荒漠地带占1.51%。不同类型的结构、初级生产力及其地区分布各有其特点，在10个草地型中，以芨芨草、羊草、杂类草面积最大（占芨芨草草地面积的44.28%)、利用价值最高。应将其列入内蒙古中西部牧区近期内建设抗灾基地的重点，采取有效措施，不断提高其生产力。     

塔里木河流域草地净初级生产力时空分异特征研究

采用MODIS数据和改进的光能利用率模型(CASA模型)对2006-2016年塔里木河流域植被生长季草地净初级生产力(NPP)进行估算,通过一元线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,分别从时间特征、空间特征、空间稳定性和未来变化趋势4个方面对其时空变化过程进行分析,阐述了2006-2016年塔里木河流域草地NPP的时空格局与变化特征。结论如下:1)时间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP总体呈波动上升趋势,其中增长区域占64.1%,负增长区域占35.9%,NPP总量平均增长速度为1.31×10¹¹ g C·m^-2·yr^-1;6-8月为流域内草地的主要生长期,NPP总量占生长季总量的47.3%。2)空间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP分布呈现明显空间分异特征,总体分布特征为西北向东南呈递减趋势,草地NPP多年平均值为13.62 g C·m^-2·yr^-1。在垂直变化(海拔)上,呈现出随海拔升高NPP呈“降低-升高-降低”的特点;在水平变化上(经、纬度),草地NPP变化没有明显特征。3)空间稳定性上,塔里木河流域草地NPP变异系数介于0.19~3.17。草地NPP存在明显的空间差异性,草地NPP变异系数大部分地区均属于低值区,其中变异系数在0.5以下的占总面积的94.6%。高波动区域主要集中在“四源一干”和车尔臣诸小河流域。4)未来变化趋势上,塔里木河流域草地NPP Hurst指数介于0.10~0.97,均值为0.57。未来变化趋势呈持续性特征面积占71.6%,反持续性特征面积占28.4%,除开孔河流域北部及车尔臣诸小河西南大部呈反持续性特征,其余草地均呈现出持续性特征,预示着流域草地NPP未来处于持续增加趋势。草地NPP时空分布特征显示,塔里木河流域草地生态系统健康状况总体好转,局部恶化。     

不同气象插值方法在新疆草地NPP估算中的可靠性评价

气象因子对研究草地生产力、植被长势、灾害评估等都有着重要的意义,本研究采用不同空间插值方法(协同克里格法Cokriging、反距离加权法IDW和ANUSPLIN法)对新疆地区90个气象站点2000-2011年多年的7月平均降水和气温数据进行空间插值分析,使用均方根误差法(RMSE)以及平均绝对误差法(MAE)对插值的结果进行评价,讨论不同方法对该地区降水和气温插值结果的影响。利用不同插值方法,基于CASA模型进行新疆草地NPP的估算,结合实测生物量数据,对3种插值方法下的估算结果进行评估,结果表明,1)降水和气温数据都是基于ANUSPLIN法的插值结果最优(MAE_(降水)=6.45,RMSE_(降水)=8.77,MAE_(气温)=2.11,RMSE_(气温)=3.52)。2)基于不同插值方法得到的气象要素估算的新疆草地NPP精度不同,将实测数据与同时期CASA模型模拟值相关性进行分析,基于ANUSPLIN法插值的气象要素估算NPP的精度最高(R~2=0.794 7),NPP实测值与模拟值有良好的线性关系,比基于Cokriging插值的气象要素估算精度提高了13.23%,比IDW提高了20.13%。说明提高气象要素的插值精度有利于新疆草地NPP的估算研究。     

基于CASA模型和MODIS数据的甘南草地NPP时空动态变化研究

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)在全球气候变化及碳循环研究中扮演着重要的角色,精准快速的估算NPP对评估区域生态系统承载力以及合理利用自然资源具有重要的意义。利用2011-2014年甘南地面实测草地地上生物量(aboveground biomass, AGB)数据和根冠比系数计算的草地NPP数据,分别验证了MOD17A3 NPP产品和基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型估算的草地NPP的精度,分析了2000-2016年甘南地区草地NPP的时空动态变化。结果表明:基于CASA模型模拟的草地NPP精度整体上高于MOD17A3 NPP产品的精度,其均方根误差(root mean square error, RMSE)较MOD17A3 NPP小9.94 g C·m^-2;CASA模型分析的甘南地区草地NPP总体上呈现由西南向东北逐渐减少的趋势;对不同草地类型而言,沼泽类的平均NPP最高(469.07 g C·m^-2),温性草原类最低(324.18 g C·m^-2),而占研究区草地总面积比例较大的高寒草甸类和高寒灌丛草甸类草地的平均NPP分别为449.22和465.27 g C·m^-2;2000-2016年间,甘南地区大部分草地NPP稳定不变,其面积占研究区草地总面积的75.31%,NPP呈增加趋势的区域占草地面积的22.63%,而NPP呈减少趋势的区域占比最小,仅为2.06%。以上研究结果表明CASA模型在高寒地区草地NPP评估、草地资源合理利用与管理方面具有重要的应用价值。     

永丰草地的类型及其生产力评估

本文描述了甘肃省天祝县永丰草地的主要草地类型、生产能力及利用模式。研究工作显示,草地改良措施,对不同植被的生物量分布,将产生显著的效果。灌溉和施肥,将促进河谷草甸的地下生物量向地上生物量的转化过程。灌溉可使河谷草甸中禾草组分的增加超过50％,使产草量增加50％～100％。上年秋天和当年春天土壤的含水量,是全年产草量的决定因素,其对产草量的重要性超过全年平均降水量的影响。除了植被组分、产草量的变化外,河谷草地在可消化粗蛋白、可消化能、代谢能等方面也有重大变化,9月份与4月份相比,这三项指标分别高出376％、86％和86％。不同年龄组的绵羊饲料消耗显示,7岁羊的饲料消耗是10月龄羊的17倍;但是7岁羊的胴体重量仅是10月龄羊的2倍。根据永丰滩草地、饲草、家畜的这些特点,当地的畜牧业,不应当在毫无经济意义的情况下,保持太多的牲畜头数,优化畜产品生产的最好方法,就是实行季节畜牧业。季节畜牧业(其中繁殖母羊数达67％)与其他草地改良措施相结合,将使该地区单位面积上的绵羊的产肉量提高4.9倍。     

西藏草地净初级生产力的时空格局演变及其驱动机制分析

本研究基于遥感和气象数据,采用净初级生产力(Net primary productivity,NPP)作为草地指标,辅以模型模拟和野外观测等方法探究西藏草地N PP的格局演化特征,并探究其潜在驱动因素.结果表明:研究期内西藏草地NPP年均值为136.46 gC·m-2·a-1,并以1.57 gC·m-2·a-1的变化率...     

青海高原草地净初级生产力和降水利用效率时空特征

为了探究青海高原草地净初级生产力（Net primary productivity,NPP）和降水利用效率（Precipitation use efficiency,PUE）的时空特征,基于遥感估算的NPP数据和降水空间插值数据,采用地理空间统计法分析了2001—2017年青海高原草地NPP和PUE的时空特征。结果表明：2001—2017年青海高原草地NPP均值为42.81 gC·m^-2,其中高值区域主要分布在青海高原的东部和南部,低值区域主要分布在青海高原的西北部。2001—2017年青海高原草地NPP年际变化总体较为平稳,以年均速率0.09 gC·m^-2呈微弱的波动上升。2001—2017年青海高原草地PUE均值为0.089 gC·m^-2·mm^-1,其中高值区域主要分布在青海高原的东部和南部,低值区域主要分布在青海高原的西部和西北部。2001—2017年青海高原草地PUE年际变化呈微弱的波动下降趋势,下降速率为年均0.0023 gC·m^-2·mm^-1。2001—2017年青海高原草地PUE年际变化整体上与降水年际变化为负相关。本研究为青海高原草地可持续利用提供了重要理论参考和数据支撑。     

青海省草地生产力变化及其驱动因素北大核心CSCD

近年来受到气候变化和人类活动的影响,青海省草地生产力发生明显的变化。本研究基于MOD17A3HGF.006数据产品,以草地净初级生产力(NPP)为指标,采用Sen-MK趋势分析、相关分析和残差分析等方法构建决策树,分析青海省2001-2017年草地NPP变化趋势,并探究其驱动因素的空间异质性。结果表明:1)近17年来青海省草地NPP发生显著(P<0.05)变化的面积为11.41×10^(4)km^(2),其中NPP极显著(P<0.01)增加、显著(0.01≤P<0.05)增加、显著减少和极显著减少的草地分别占全省草地面积的11.88%、17.25%、0.20%和0.08%;全省草地生产力明显提高。2)草地NPP显著变化的不同主导因素类型中,气温主导的区域最大,占草地NPP显著变化面积的60.66%;其次是人类活动和人类活动+气温,分别占23.45%和9.49%;气温和人类活动是引起青海省草地NPP显著变化的主要因素。3)气温、降水和人类活动对青海省草地NPP变化的作用均以促进为主;同时,人类活动又是草地退化的主要因素,其贡献了草地NPP减少趋势区域的77.49%;而在青海省主要的生态工程区内,人类活动对草地的保护和治理成效明显。     

草地净初级生产力模型研究进展

回顾了草地净初级生产力(NPP)模型,包括气候生产力模型、过程模型、光能利用率模型,指出利用归一化差值植被指数(NDVI)等参数估算草地NPP具有方便快捷的优点,可以实现对各种植被的快速监测.在我国草地生产力测定精度与地区密度提高的情况下,利用NDVI测定草地NPP将会显示出更大的优势.     

未来不同气候情景下全球草地生态系统及净初级生产力时空动态分析

为揭示未来气候变化对草地生态系统的影响及其响应,本研究基于4种未来气候情景(包括SSP126,SSP245,SSP370和SSP585)数据,利用改进的综合顺序分类法和分段模型评估了2020—2100年全球草地生态系统及其净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时空格局及动态演变趋势。结果表明,在4个气候情景中,全球年均温和年降水量均将呈现整体上升的趋势。在SSP126和SSP245情景中,全球草地面积将下降,预计到2090 s将分别下降194.10和178.43万km²,主要原因在于冻原与高山草地面积的减少。相比之下,在SSP370和SSP585情景中,全球草地面积将呈现上升的趋势,预计到2090 s将分别上升67.59和136.72万km²,热带萨王纳面积增加最多。全球草地NPP在SSP126,SSP245,SSP370和SSP585情景中均将呈现上升趋势,预计到2090将分别上升0.25,1.96,5.78和7.52 Pg DW,其中,热带萨王纳NPP的贡献最大。在全球暖湿化背景下,冻原与高山草地和热...     

基于MODIS数据的草地净初级生产力模型探讨

在光能利用率模型的基础上,考虑了温度和地面水气压差的影响,建立了基于MODIS数据的草地净初级生产力遥感估算模型.模型所需参数,除月平均日照百分率外,均由MODIS数据反演获得.利用2003年的1km分辨率的MODIS1B数据和全国586个气象站点的累年月平均日照百分率数据,计算了我国草地逐月净初级生产力(NPP),然后累加得到全年NPP,计算得我国草地年平均NPP为239.02gcm-2a-1,与实测数据较为接近.     

2011-2020年夏季全国草原净初级生产力时空变化及其气象影响评估

为评估2011—2020年夏季全国草地净初级生产力时空变化以及气象条件对净初级生产力的影响,本研究依据气象站逐日气象观测资料以及中分辨率成像光谱(Moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)系列卫星资料遥感数据,分析了近10年夏季全国草地净初级生产力变化.结果...