基于MOD17 A3的陕北植被净初级生产力变化特征研究

[目的]基于MOD17A3数据研究陕北地区植被净初级生产力(NPP)。[方法]基于利用2000—2010年MOD17A3数据集的年均NPP数据和GIS技术定量分析了陕北植被NPP的时空变化特征。[结果]榆林市东南部及延安市中北部年平均NPP大部在151~250 g C/(m~2·a);延安市中南部年平均NPP大部在300 g C/(m~2·a)以上。延安、榆林市年NPP增加的面积都在90%以上,分别为92.9%、97.8%。2000与2010年的平均NPP相比,大部分地区是增加的,只有少部分地区是减少的。增加幅度在0~50 g C/(m~2·a)的地区为榆林市长城沿线一带,增加幅度在51~90 g C/(m~2·a)的地区为榆林市大部及延安市西北部,增加幅度在91~120 g C/(m~2·a)及120 g C/(m~2·a)以上的主要分布在榆林市东南部及延安市中部;NPP降低的区域主要分布在延安市南部的桥山林区和黄龙林区。[结论]通过实施退耕还林等生态建设工程,陕北地区植被状况得到较好的改善。     

气候和土地利用变化对成都市植被NPP时空分布的影响

以2001-2010年MOD17A3数据集的年均NPP数据为基础,分析成都市植被净初级生产力的时空变化及其影响因素,并借助回归分析方法对引起植被NPP变化的影响因素进行量化分析.结果表明:研究区植被净初级生产力年际变化特征明显,年净初级生产力分布在560～699gC/(m~2·a)之间,平均值为663gC/(m~2·a),总体来看10年间成都市植被净初级生产力呈波动减少趋势,年际减少为5.04gC/(m~2·a).空间分布上表现为由西南向东北逐渐减少的趋势,不同地形区植被NPP变化程度各异,其中平原区植被NPP下降趋势最为显著,其次为山区,而丘陵区植被NPP呈上升趋势.温度、降水量、耕地面积和建设用地面积对整个成都市植被NPP时空变化的独立解释能力分别为2.3%,16.4%,1.0%,10.5%,即研究区植被NPP受到自然因素和人为因素共同作用,而自然因素对植被NPP时空变化的主控作用总体上大于人为因素.对各地形区而言,山区NPP变化主要受到温度和降水量影响,降水量是主控因素(独立解释能力为6.6%);平原区NPP变化主要受到降水量、耕地面积和建设用地面积影响,建设用地面积为主控因素(独立解释能力为10.3%);丘陵区NPP变化主要受到温度、降水量、建设用地面积影响,建设用地面积为主控因素(独立解释能力为5.2%).研究结果为区域生态环境的建设,以及合理的城市土地利用规划提供依据.     

武汉市土地利用变化碳排放及碳足迹分析

采用武汉市1996-2010年的土地利用变更数据、能源数据以及相关经济数据,通过构建碳排放、碳足迹模型,测算近15年来武汉市土地利用的碳排放量和碳足迹,并分析其碳排放量、碳足迹的变化及影响因素。结果表明,武汉市建设用地碳排放量占碳排放总量的98%以上,在1996-2010年处于逐年增加的状态,2010年已达到1996年的1.4倍;武汉市的总碳足迹和人均碳足迹也在逐年增加,碳赤字较为严重。碳排放总量的不断增加主要是由武汉市建设用地不断扩大以及经济增长方式和能源结构不合理造成。为此,武汉市不仅要控制建设用地的扩张,同时还应改变经济增长方式、调整能源消费结构。     

辽西北土地利用动态变化及影响因素分析

基于3S技术,利用1980～2010年4期遥感影像数据(1980年,1990年,2000年和2010年)及相关统计资料,对典型生态脆弱区辽西北地区的土地利用动态变化及影响因素进行研究。结果表明:该区域的土地利用结构在30年间发生了明显变化。耕地和建设用地面积持续增加,分别增加1601.51km2和332.92km2;林地、水域及未利用地面积持续减少,分别减少925.33,207.85,448.43km2;草地面积呈现增(↑159.71km2)-减(↓643.25km2)-增(↑130.77km2)的变化模式。各土地利用类型在1980～1990年相互转换最多,2000～2010年相互转化最少。30年间林地和草地主要流向耕地,建设用地以占用其他各类土地的方式持续扩张,减少的水域面积主要转化为耕地,未利用地的持续减少则是由耕地和城市的扩张占用所致。研究区总体土地利用变化程度不断减弱,综合土地利用动态度由0.33减小到0.09,且2000年之前的总体土地利用变化程度明显高于后期;单一土地利用动态度的变化,以草地、未利用地、建设用地变化程度较为剧烈。驱动力分析表明,人为和自然两大因素共同驱动了该区域土地利用的变化,两大因素的累积贡献率分别为62.84%和32.42%。其中,干旱化加剧(干燥度年增速率达0.033℃·d·mm-1)是水域面积持续减少及林地恢复较慢的主要驱动因素,人口增加(30年总人口增加了229.16万人)和经济发展(三个产业分别增加了590.58亿元、1523.61亿元和1044.30亿元)及产业经济结构的改变共同驱动了区域内耕地和建设用地的增加,多个林业生态工程的实施是驱动林、草地面积变化的主要政策因素。     

基于建设用地扩张的皖江地区生态用地格局演化与优化

【目的】分析皖江地区生态用地的时空演化特征,并提出生态用地格局优化策略,为皖江地区生态用地保护、生态安全格局优化及实现区域可持续发展提供新思路和理论依据。【方法】利用1980-2018年皖江地区土地利用数据、交通数据、社会经济统计数据以及自然概况数据,通过统计分析法,提取皖江地区滁州、合肥、马鞍山、芜湖、宣城、安庆、铜陵、池州8个城市耕地、林地、草地、水域用地、建设用地、未利用地等6类用地面积并计算面积增长率;利用凸壳原理法识别皖江地区建设用地扩张模式及系数,利用空间分析法识别皖江地区生态用地并计算生态用地指数,基于最小累积阻力面和自然断点法构建皖江地区生态用地安全格局,并提出优化策略。【结果】(1)1980-2018年,皖江地区耕地和林地面积持续下降,分别减少了2 552.48和306.58 km~2,草地、水域用地、建设用地、未利用地面积总体呈增加趋势。皖江地区建设用地加速扩张,其中合肥市最为明显,共增加了865.62 km~2,宣城市、芜湖市、池州市建设用地扩张比例均超过100%,铜陵市建设用地扩张面积最小。(2)1980-2018年皖江地区平均生态用地指数为0.412,其中宣城市、安庆市、池州市生态用地指数均高于皖江地区平均水平,其他城市低于区域平均水平。1980-1990年和2000-2010年皖江地区生态用地指数均有所增加,而在1990-2000年和2010-2018年均有所下降,且后一阶段下降明显。(3)建设用地扩张与生态用地产生的冲突区域面积以合肥市最大,其次为芜湖市、马鞍山市和滁州市,铜陵市冲突区域面积最小,仅有81.18 km~2。【结论】通过合理选择建设用地扩张空间、差异化保护生态用地斑块、加强生态用地间廊道连接可促进区域生态用地空间格局优化,是维护皖江地区生态用地系统安全的有效途径。     

建设用地对经济增长贡献的区域差异及差别化管控——以武汉城市圈为例

运用拓展的C-D生产函数和面板数据模型估算武汉城市圈建设用地对经济增长的贡献程度,并基于贡献率的区域差异提出了建设用地差别化管控措施。研究结果表明:1)武汉城市圈2001-2004、2005-2008、2009-2012、2001-2012年建设用地对经济增长的贡献率分别为3.01%、7.59%、10.04%、6.07%,建设用地投入对促进城市圈经济增长有着重要作用;2)不同阶段不同区域建设用地对经济增长的贡献率存在明显的差异性,有必要根据区域差异实施建设用地差别化管控;3)按建设用地贡献程度和替代性,可将城市圈划分为建设用地依赖型、挖潜型和替代型三种管控类型,并从总量控制、增量分配、土地批供用查等方面制定针对性的管控措施。通过划分建设用地管控类型进而制定针对性的管控措施能够实现建设用地差别化管控。     

陕西省植被净第一性生产力时空变化研究

利用1981~2000年GloPEM光能利用率模型数据、土地覆盖数据和中国县域行政区划矢量数据,对陕西省植被净第一性生产力(NPP)总量变化、空间分布格局及其变化特征进行了研究。结果表明,陕西省多年平均NPP总量为1.59×1014gC/a,单位面积年均NPP为771 gC/(m2.a)。20年来,陕西省植被年均NPP在波动中虽然有增加但总量仍呈减少趋势,即从1981年的1.55×1014gC/a减少到2000年的1.50×1014gC/a。陕西省单位面积年均NPP的空间分布格局显著,呈现出由南北向中部递增的趋势。陕西省年均NPP的空间变化明显,其中有43.4%的地区年均NPP增加,主要集中在陕南秦巴山区和关中平原;有56.6%的地区年均NPP减少,主要集中在陕北黄土高原。     

蒙古国与中国接壤处近10年植被长势遥感监测

为掌握蒙古国植被长势状况,以中蒙边界蒙古国一侧400 km宽范围为监测对象,以SPOT VEGETATION、MODIS Land Cover、MO-DIS NPP为数据源,对该区域近10年植被变化进行监测分析。结果表明,植被初级生产力比较低,主要以NPP500 g/(cm2.a)为主;2000年NPP500 g/(cm2.a)的区域占总面积的45.6%,2010年占46.06%,植被长势变差;2010年灌丛、水体、耕地、未利用地、林地面积比2001年分别减少了16 533.2、878.6、19 920.8、103 265、287.9 km2。2005～2010年段土地利用动态度全部高于2001～2005年段,土地利用类型变化速度加快。2005年中部偏东区降水量的减少是植被覆盖度和NPP降低的主要因素,2005、2010年的西北部是研究区土地利用方式变化最多、灌丛退化最严重的区域,2010年的中部偏东区由于农田的大幅度减少、农作物的减少,人类活动是导致两个区域植被覆盖度下降和NPP减少的主要因素。     

基于气象模型的黑龙江省植被净第一性生产力

植被净第一性生产力(Net primary productivity,NPP)反映了植物每年通过光合作用所固定的有机物总量,在全球变化中占有重要地位.利用黑龙江省1998-2007年逐日气象资料,采用Miami气象模型,研究了黑龙江省1998-2007年间植被NPP的动态变化及时空特征,分析了NPP与年平均气温和年降雨的关系.结果表明:1998-2007这10 a间黑龙江省NPP在波动中呈现增加趋势,除1998年外,NPP值从1999年的689.52g/(m2·a)增加到2007年的695.67g/(m2·a),平均每年增加0.615 g/(m2·a),其平均值为752.93 g/(m2·a).NPP的空间分布与年均温度及年均降雨量的空间分布具有一致的变化趋势,黑龙江省中、东南部湿润且热量较好地区,NPP值较高;西部干旱地区和北部大兴安岭寒温带热量资源匮乏地区,NPP值较低.NPP与年平均温度及年降水量呈极显著的正相关.     

30年来北京市土地利用时空变化特征

基于1980、1990、1995、2000、2005和2010年6期土地利用类型图,利用数理统计与空间分析相结合的方法分析市域、主体功能区的土地利用数量结构及类型转化的时空差异,以期为北京市实施土地利用精准调控提供科学依据。结果表明:1)研究期间全市耕地减少1 462.11km~2,建设用地增加1 344.64km~2,林地和草地略有增减;各土地利用类型面积变化呈"先加速后减速"趋势,1990—1995和2000—2005年建设用地扩张和耕地缩减尤为严重;2000年前,耕林草之间相互转化较活跃,后趋于稳定,2000年后耕地转为建设用地成为最主要的转化方向;2)城市功能拓展区和城市发展新区耕地降幅分别为61.75%和22.28%,建设用地增幅分别为84.32%和109.16%,较其他功能区更为剧烈;3)耕地缩减及建设用地扩张多发生在距城市中心较近(30km)的区域,且随时间变化向外推移,距城市中心65~70km有密云、平谷和延庆区建成区,耕地缩减和建设用地扩张也相对明显。过去30年北京市建设用地激增,耕地锐减,土地利用结构失调,未来应控制建设用地占用耕地,全国其他地区在城市化进程中也应重点协调建设用地扩张与耕地及生态空间保护的矛盾。     

后官湖地区NPP的计算及分析

基于植物生理生态学特点与水热平衡关系的植物净第一生产力模型对后官湖地区的自然植被第一生产力进行了计算和分析,结果表明,农田植被的净第一生产力最高,林地次之平,湖泊湿地最低,平均净第一生产力分别为983.36、172.24、45.01g/（m2·年）。研究区平均净生产力为1200.61g/（m2·年）,接近温带阔叶林的平均净生产力[1200.00g/（m2·年）],稍高于武汉地区的本底值1171.60g/（m2·年）,表明后官湖地区的生产系统恢复稳定性及自然系统恢复和调控能力较强,生态系统处于良性循环状态。     

Evaluation on Cultivated Land Resource Ecological Service Value in Wuhan Metropolitan Area

The land ecosystem service function value contains the gas regulating function value, air purification function value, water conservation value, land conservation value, soil nutrient conservation value and maintain biodiversity value. Based on the method of market value and the data of Hubei Statistical yearbook, cultivated land resources of ecosystem service function value is 730 038.69 Million in 2007-2009, and 714 774.99 Million in 2010-2012 in Wuhan Metropolitan Area. After three years of development, Wuhan Metropolitan Area of ecological value of cultivated land has increased by about 3.97%. From the point of each composition, the importance of gas regulating function of cultivated land resources and water conservation function is the forefront. From the point of spatial distribution, the highest of annual average value of the cultivated land ecological was Huanggang(1.725 billion yuan), the lowest was Ezhou(217.868 6 million yuan) in 2010-2012. From the point of space changes, the land ecological value increased only in Qianjiang city,while farmland ecological value in other cities was falling The conclusion is of directive significance to the regional land protection policy and the farmland reasonable distribution, for Wuhan Metropolitan Area and other areas.     

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.     

东亚地区植被净第一性生产力对气候变化的时空响应

为了了解气候变化对东亚地区植被生产力的影响,该文利用气象数据和卫星遥感数据(NOVA/AVHRR NDVI,8 km×8 km),采用改进参数的CASA模型研究了东亚地区植被净第一性生产力的时空变化.结果表明:18年来研究区净第一性生产力在波动中呈现增加趋势;净第一性生产力介于8~300 gC/(m2.a)的植被主要分布于气候干旱或气候严寒、冬季漫长的高纬度地区,因而植被生产力较低;净第一性生产力介于300~700 gC/(m2.a)的植被主要分布于10°~35°N低纬度地区以及50°~60°N中高纬度地区;净第一性生产力平均介于700~2 000 gC/(m2.a)的植被主要分布于缅甸、泰国、越南的热带雨林,这些区域的植被生产力最高;各种植被类型中常绿阔叶林的净第一性生产力平均值最大,约为1 229.97 gC/(m2.a).13种植被按其净第一性生产力对气候变化响应的相似性,可以分为4种类型.     

基于生态过程模型的哈尔滨市净初级生产力模拟和分析

净初级生产力(NPP)是衡量陆地生态系统碳源(汇)的重要参数,为准确模拟城市NPP及研究城市NPP空间分布特征。以哈尔滨市为研究对象,以Landsat-5 TM遥感数据、MODIS的叶面积指数(LAI)数据和气象要素等资料为基础数据,采用基于过程的北部森林生态系统生产力模拟模型(BEPS),模拟获得哈尔滨市NPP空间分布特征图,并对NPP时空变化进行分析。结果表明:哈尔滨北部及西南部NPP整体比较高,哈尔滨西部及东北部NPP整体比较低,主要与研究区土地覆盖类型有关。哈尔滨市2011年NPP积累总量为2.427×1013g·a-1,NPP年平均值为511 g·m~(-2)·a~(-1)。哈尔滨市NPP积累主要在7、8月份,NPP年积累值在7月份达到最高值。通过采用通量数据及MODIS的NPP产品验证可知,BEPS模型能够较好地估算哈尔滨市植被NPP。为揭示城市NPP变化的影响因素(气候、地域等)提供技术支持,也可为城市生态建设提供参考。     

基于CASA模型的长顺县夏季NPP时空格局

基于CASA模型估算了长顺县夏季植被净初级生产力(NPP),并分析了2000~2011年期间其时空分布特征。研究表明:2000~2011年期间,长顺县夏季NPP平均为34.51 g C/m~2·m,全县91.65%的区域,NPP值在20~50 g C/m~2·m之间。多年平均夏季NPP的分布呈现明显的地域性差异,总体呈现出由中部落叶阔叶林、针阔混交林及灌木林等植被茂盛的区域逐渐向东西两侧耕地及建设用地区域减少的分布规律;夏季NPP在12年间,其变化整体呈缓慢上升趋势。针阔混交林、落叶阔叶林、灌木林、耕地及草地区域的平均增长率分别为2.77、2.32、2.34、0.99、1.05。地区植被在夏季的固碳量在逐年增加;各乡镇夏季平均NPP在12年内的变化一致。长寨镇、广顺镇、摆所镇、鼓扬镇、代化镇、改尧镇、敦操乡分别以2.16、1.88、2.10、2.17、2.29、2.12、2.51 g C/m2·m的速率增加。     

Evaluation on Cultivated Land Resource Ecologi-cal Service Value in Wuhan Metropolitan Area

The land ecosystem service function value contains the gas regulating function value, air purification function value, water conservation value, land conser-vation value, soil nutrient conservation value and maintain biodiversity value. Based on the method of market value and the data of Hubei Statistical yearbook, cultivat-ed land resources of ecosystem service function value is 730 038.69Mil ion in 2007-2009, and 714 774.99 Mil ion in 2010-2012 in Wuhan Metropolitan Area. After three years of development, Wuhan Metropolitan Area of ecological value of cultivated land has increased by about 3.97%. From the point of each composition, the im-portance of gas regulating function of cultivated land resources and water conserva-tion function is the forefront. From the point of spatial distribution, the highest of annual average value of the cultivated land ecological was Huanggang （1.725 bil ion yuan）, the lowest was Ezhou （217.868 6 mil ion yuan） in 2010-2012. From the point of space changes, the land ecological value increased only in Qianjiang city, while farmland ecological value in other cities was fal ing The conclusion is of direc-tive significance to the regional land protection policy and the farmland reasonable distribution, for Wuhan Metropolitan Area and other areas.