基于遥感技术的植被净初级生产力研究进展

植被净初级生产力(NPP)的研究是全球变化与陆地生态系统的核心内容之一.本文回顾了植被NPP研究的历史、基于遥感技术的植被NPP和草地植被NPP研究进展,并对近期陆地植被NPP研究的特点及发展趋势作了总结,对NPP模型的研究提出了一些建议.     

柞蚕场蒙古栎冠层结构与光合生产力研究

柞蚕场的树冠类型和冠层结构是影响蚕场光合生产力的主要因素之一。通过测定现有三种树冠型的叶面积指数、叶量分布、光能分布等冠层结构特点,表明中干型结构优于无干型,“阶梯”树型优于中干型,表现出更合理的叶量和光能分布格局,具有最大的叶面积指数和较大的光合生产力。     

科尔沁沙地降水量波动对草场植被组成和初级生产力影响的研究

科尔沁地区降水量变化对沙地草场植被组成和生产力影响的研究表明，在湿润年份（大于平均降水量）沙地草场的植物种丰富度较高（１８～２３个种）。降水量的变化对不同生活型植被重要值的影响比较大，其中降水量变化对一年生植物影响最大，多年生草本次之，灌木类最小。降水量变化对沙地生产力的影响与降水的分布格局有关，总体来看，生长期降水量对草场生产力影响最大，两者的关联度为０．９２７；年降水量次之，为０．８９３；关键     

科尔沁沙地降水量波动对草场植被组成和初级生产力影响的研究

科尔沁地区降水量变化对沙地草场植物组成和生产力影响的研究表明,在湿润年份(大于平均降水量)沙地草场的植物种丰富度较高(18～23个种)。降水量的变化对不同生活型植物重要值的影响比较大,其中降水量变化对一年生植物影响最大,多年生草本次之,灌木类最小。降水量变化对沙地生产力的影响与降水的分布格局有关,总体来看,生长期降水量对草场生产力影响最大,两者的关联度为0.927;年降水量次之,为0.893;关键期降水最小,为0.859。从不同生活型植物生产力对不同时期的降水反响来看,年降水量对多年生草本影响最大,生长期降水量对一年生植物影响最大,关键期降水量对灌木类植物影响最大。     

北方农牧交错带气候变化及草地生产力的响应--以甘肃省定西县为例

根据北方农牧交错带(定西县1970～2000年)的气候资料,分析了该地区30年来气候变化周期、趋势及其草地气候生产力的变化.研究结果表明气温呈上升而降水呈减少的态势,并且都具有7年的准周期,预计在下一个周期平均气温可能会上升到7.88℃,而降水将减少到377.7mm.在温度升高而降水不变的情景下,温度每升高1℃草地生产潜力增加96.49kg/hm2·a;相反,在降水减少而温度不变的情况下,降水每减少1mm草地生产潜力减少5.06kg/hm2·a.     

不同温度条件对猪生产力的影响

在相同的营养水平下,哺乳仔猪在舍温26～32℃时表现活泼、增重快、仔猪成活率高达94％。哺乳仔猪断奶窝重高达86．28kg,在4～10℃时表现呆滞,增重慢,黄、白痢增多。而商品肉猪在15～21℃环境中增重最快,同时夏季增加纵向通风设施有利于育肥猪生产力的提高。     

气候变化和人类活动对内蒙古植被净初级生产力的影响

为探究内蒙古植被净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时空格局及其与气候变化的关系。本文利用MODIS NPP数据分析内蒙古2001—2020年植被NPP的时空变化,利用Thornthwaite纪念模型和差值比较法分离气候变化和人类活动对于该地区NPP的影响。结果表明：(1)2001—2020年研究区NPP呈显著的增加趋势(3.29 gC·m^-2·a^-1),NPP总体呈东高西低的空间分布格局,且99.1%的区域NPP呈升高趋势。(2)在植被改善的地区中,大兴安岭地区、研究区西南部主要是由人为主导,研究区中部包括通辽赤峰和锡林郭勒等地区主要由气候主导,其他地区由两者共同作用。在土地退化的区域,多为人为主导。其中,森林主要受人类活动的影响,草地主要受气候变化的影响。(3)人类活动影响的NPP (Human net primary productivity, HNPP)总体呈正值,即人类活动抑制了植被生长,高值区主要分布在研究区的南部,这些地区人为活动对植被的生长抑制更大。     

气候要素和土壤质地对青藏高原草地净初级生产力和降水利用率的影响

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)和降水利用率(precipitation-use efficiency,PUE)是直观反映群落生长状况以及植被对降水的利用效率的重要指标。以青藏高原为研究区,利用2000–2015年植被NPP遥感产品,结合同时期的气象和土壤质地数据,采用回归分析、相关性分析和构建结构方程模型分析降水、气温和土壤质地对青藏高原NPP和PUE变化的影响。结果表明,1)降水(|r|=0.71,P 0.001)和气温(|r|=0.67,P 0.001)与NPP呈极显著正相关关系,且降水对NPP影响大于温度;2)降水(|r|=0.4,P 0.001)和气温(|r|=0.56,P 0.001)与PUE呈极显著正相关关系,但降水对PUE变化的解释能力低于温度;3)土壤黏粒含量和PUE之间呈极显著正相关关系(|r|=0.41,P 0.001),土壤砂粒含量和PUE之间呈显著负相关关系(|r|=0.35,P 0.001)。综上可知,在青藏高原降水是NPP的第一限制因子,而温度是控制PUE的首要因子,土壤质地对PUE的影响应予以长期关注,这有利于为不同质地条件下的水资源分配方式提供参考。     

放牧对晋北农牧交错带赖草草地生态 系统碳交换的影响

生态系统净碳交换(NEE)是评估碳循环及收支的重要指标,由生态系统总初级生产力(GEP)及生态系统呼吸(ER)共同决定。以晋北农牧交错带赖草草地为研究对象,利用LI-840a静态箱法,通过观测为期2年(2015-2016)围封和放牧管理下NEE、ER和GEP的日动态和季动态,分析其与气温、土壤温度(0~10 cm)、土壤含水量(0~10 cm),以及地上和地下生物量的相关性,旨在说明放牧对农牧交错带赖草草地生态系统碳交换的影响。结果表明:放牧显著降低了赖草草地地上、地下生物量;NEE、ER和GEP的日变化及季节变化特征明显,均呈现单峰型变化,在5、6、9月较低,在7-8月较高;生态系统碳交换的日变化主要受气温影响,而季节变化主要受表层土壤温度影响;同时NEE、ER和GEP与地上、地下生物量也存在极显著相关性;相比围封,放牧明显降低了该草地生物量和生态系统碳交换速率,但未改变日、季变化趋势。说明放牧通过破坏草地植被光合组织,降低了草地生态系统碳交换能力,减弱了草地生态系统碳汇功能。     

Long-Term Increasing Productivity of High-Elevation Grassland Caused by Elevated Precipitation and Temperature

It is important to understand how climate change and increased atmospheric nitrogen (N) deposition over the past decades have affected the productivity of different grassland types. High-elevation grasslands are sensitive to human activities and climate change, however little is reported about the effect of temperature, precipitation, and N deposition on productivity. For monitoring long-term changes in productivity, four ungrazed sites were established in 1984 in a high-elevation grassland of the Tianshan mountains in central Asia and grassland productivity was measured over ≈2−3 decades. In addition, a site with four N addition treatments was established in 2009. We conducted an 8-yr experiment in which nitrogen was added in the high-elevation grassland. These results show an aboveground net primary production (ANPP) increase in both spring and the peak growing season at ungrazed sites with increasing temperature and precipitation in the past 30 yr. ANPP of grasses and total grasses and forbs were strengthened by increased N deposition, especially when heavy snowfall was accompanied by higher spring and growing season temperatures. ANPP of total grasses and forbs was significantly correlated with snowfall. High-elevation grasslands are clearly susceptible to climate change and N deposition.     

气温变化对高寒草甸草地生产力的影响

气温变化对我国高寒草甸草地的生产力产生的影响仍然不容忽视。由于高寒草地在陆地生态系统中占有重要地位,且生长发育当受到温度强烈限制时会影响自然生态的持续发展,该文主要以数据调查的方式分析气候变化对于高寒草甸草地生产力影响,更好地进行生态环境保护,制定符合当地实际情况的可持续保护措施。     

草地净第一性生产力估算模型研究进展

草地净第一性生产力(NPP)直接反映了草地植物群落在自然环境条件下的生产能力,是草地碳循环的重要组成部分。利用数学模型估算草地NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法。在总结植被NPP估算模型的基础上,分析了气候相关统计模型、光能利用率模型、生态系统过程模型和生态遥感耦合模型各自的优缺点,讨论了各类模型在草地NPP中的研究现状,探讨了草地NPP模型研究中存在的问题,并进一步提出今后的发展方向。统计模型通过NPP与温度、降水等气候因子建立统计关系计算NPP,参数简单,但估算结果较粗;光能利用率模型以植被光合作用机理作为其理论基础,建立在植物光合作用过程和光能利用率的概念上,由于模型形式简单且可以直接利用遥感数据,使其倍受关注,但在具体求算过程中存在不确定性;过程模型从机理上对植物的生理生态过程进行模拟并对NPP的影响因子进行分析,更能揭示生物生产过程以及与环境相互作用的机理,但模型较复杂,实用性不强;生态遥感耦合模型能够利用遥感资料,克服了光能利用率模型和生态系统过程模型的不足,使其成为NPP模型的一个主要发展方向。草地植被NPP估算模型的研究相对薄弱,专门针对草地NPP建模的研究较少。建立具有自主知识产权的中国草地NPP模型是一项即具有重要意义又具有挑战性的工作。     

中国潜在自然植被NPP时空分布格局变化及其对气候和地形的响应

综合顺序分类系统(Comprehensive and Sequential Classification System,CSCS)作为一种开放式、能划分全世界潜在自然植被类型的分类系统,对全球自然植被的宏观认知和自然植被资源的适度利用与科学管理有着重要的指导意义。研究基于CSCS理论,利用中国1982-2012年的气象数据(温度和降水量)和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据以及改进型CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型模拟中国潜在自然植被NPP及其时空分布格局,并分析其对气候和地形的响应模式。研究结果表明:31年来中国潜在自然植被NPP总体上随着时间的推移呈现递增趋势,其在空间上的分布格局体现了明显的异质性,各CSCS类及类组的NPP差异较大;中国潜在自然植被NPP基本与温度、降水量和太阳辐射的时空变化保持一致,且随着高程、坡度和坡向的增加呈现出增加、降低和增加的趋势;各CSCS类型的NPP总体上体现了自然植被所需水热条件的水平和垂直地带性分布规律,与CSCS分类检索图保持一致性。研究结果对CSCS和全球变化的交叉研究具有一定的促进作用。     

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...     

2001—2016年内蒙古植被物候变化及其对生产力的影响

基于2001-2016年的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）数据,本研究采用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法识别内蒙古植被返青期、枯黄期、生长季长度及其变化趋势,并分析植被物候变化对生产力的影响。结果表明：森林生态区和荒漠生态区的返青期比中部草原生态区要早,其平均值分别为第120,119和128天;森林和荒漠生态区的枯黄期比草原生态区要晚,平均值分别为第275,276和269天;受返青期和枯黄期的影响,森林和荒漠生态区植被生长季长度比草原生态区要长,分别为155,157和141天。在16年间研究区植被生产力以增加为主,其中森林和荒漠生态区的植被生产力呈显著增加的趋势;返青期和枯黄期提前趋势的面积略大于推迟趋势的面积,但大多地区的趋势并不显著;草原生态区生长季长度以缩短为主,而森林和荒漠生态区的生长季长度以延长为主。物候参数与NDVI之间的相关分析表明,返青期的提前和枯黄期的推迟（即生长季的延长）并不一定增加所有生态系统的植被年生产力。季节尺度分析表明：返青期的提前/推迟将增加/降低春季植被生产力,而枯黄期提前/推迟将降低/增加秋季植被生产力。     

全球气候变化对松嫩草原土壤水分和生产力影响的研究

本文首先模拟计算松嫩草原土壤水量平衡,并结合未来气候情景估算松嫩草原土壤水分的变化。最后,在土壤水分研究的基础上,初步评估全球气候变化对松嫩草原生产力的影响。     

气候变化对高原牧草生产的影响

概述了全球变暖的趋势及其青藏高原气候变化的时空差异，分析讨论了不断加剧的气候变化对青海海上 高原牧草生产带来的影响。