1999-2012年三江源区植被净初级生产力及固碳释氧量测评

[目的]估算近14 a三江源地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)以及固碳释氧量,为河源区的生态环境建设以及制定碳减排与碳增汇政策提供科学依据.[方法]基于遥感、气象、土地等数据,通过CASA模型、碳排放模型、Sen+ Mann-Kendall模型,分析三江源地区植被NPP及其固碳释氧量的时空变化特征.[结果](1)三江源区植被NPP单位面积多年均值主要集中在0～750 g/(m2·a)之间,约占研究区81.72%;空间分布特征呈东南—西北递减规律,高值分布在海拔较低、河流密集以及林地地区,而高寒地区NPP值相对较低.(2) 1999-2012年研究区NPP物质量年际变化呈增加趋势,增速约为7.26 g/(m2·a),没有通过0.05显著水平检验;年际变化空间特征中,约23.64％呈下降趋势,其中通过0.05置信水平者约占2.3％,主要分布在人类活动较频繁的地区;在受人类活动影响较少且水资源丰富地区呈增加趋势,约占研究区的76.36％,其中30.58％通过0.05置信水平检验.(3)固碳释氧物质量变化中,耕地变化幅度较大,其次是林地和其他用地,牧草地变化波动性较小.与人类活动因素有关,人为因素作用越明显,其变化幅度就越大,反之亦然.[结论]三江源高寒牧草地生态总体改善较好,受人类影响较少,而在海拔较低、河流密集以及人类活动频繁地区生态变化相对较复杂,局部地区存在退化现象,需要进一步加强该地区的生态环境保护建设.     

青海湖流域植被的净初级生产力估算

[目的]定量估算青海湖流域2001—2011年草地净初级生产力(net primary productivity,NPP),查明其时空演化特征,为流域草地可持续利用与生态建设及相关的政策制订提供科学依据。[方法]选取陆地生态系统碳循环模型(CASA模型),逐像元模拟2001—2011年青海湖流域草地生态系统NPP的时空变化。[结果](1)2001—2011年青海湖流域草地年均NPP为1.12×1013g/a,单位面积平均值为168.03g/(m2·a);(2)NPP在空间分布上呈现东南高,西北低的格局,这与流域水热因子在空间上的分布一致。近11a流域草地年均NPP总体呈上升趋势,年增加率约为1.74g/(m2·a),湖区北部、东部为主要增加区域;(3)青海湖流域草地NPP具有明显的季节变化特征,7月草地NPP达到最高,1月NPP最低。其中5—9月生长季草地的NPP占到了全年的90.40%。[结论]所选模型模拟精度较高,能够较好地反映流域NPP的空间分布规律和时间变化特征。可以认为改进后的CASA模型在气候资料稀缺的该地区进行模拟是可行的。     

植被净初级生产力模型研究

主要对植被净初级生产力模型发展进行回顾,比较各模型的特点,对模型存在的问题进行了探讨,指出模型的发展趋势。     

常见园林树种固碳释氧能力浅析

介绍常用的估算植物固碳释氧能力的方法,包括从光合效率、叶面积指数、生物量和生产力等4个方面进行估算的方法。总结桂花、垂柳、刺槐、红檵木等14种常见园林树种的固碳释氧能力,为今后的低碳园林建设以及在园林规划设计中的植物配置提供一些参考。     

北京山区刺槐林净初级生产力对气候变化的响应

利用BIOME—BGC模型估算北京山区刺槐林的净初级生产力(NPP),并分析了NPP对不同未来气候情景的响应。结果表明:模型模拟出的NPP总体上低于样地实测值,年际变动率为11.2%,并表现出波浪形年际变化规律;降水量与NPP呈现极显著正相关关系,是NPP年际变化的主要气候因子;CO2的浓度加倍、降水增加对NPP积累起到促进作用,温度增加不利于NPP的积累;降水增加对NPP积累的正向效应不敌温度增加对NPP积累的负向作用,CO2浓度加倍、降水增加对NPP积累的协同促进作用大于温度增加对NPP积累的抑制作用。     

基于3S技术的河北省山区植被净初级生产力估算及空间格局研究

植被净初级生产力是国际地圈—生物圈计划（IGBP）、全球变化与陆地生态系统（GCTE）以及京都协定的核心研究内容之一。以GIS为主要技术手段,借助CASA模型计算出河北省山区NPP,分析了山区NPP的空间格局,并对森林、草原的NPP分布情况进行了统计分析,对引起这种变化的主要因子进行了初步探讨,评价分析模型的不确定性。结果表明:（1）河北省山区2012年植被NPP总量为24 746.51 kt/a,平均值为744.1 g/（m²·a）;从整体上看,植被NPP主要分布在境内燕山山脉,太行山山脉呈带状分布,其它地区零星分布。（2）河北省山区NPP值差异显著,由森林、草原、灌丛依次递减。（3）NPP空间分布与气温和降水的空间分布有一定的相关性。研究结果为河北省山区生态系统结构功能协调性、生态承载力、生态服务功能等后续研究奠定基础,为山区社会经济和生态环境可持续发展提供科学依据。     

冀北山地4种典型林分固碳释氧效益估算

为探究冀北山地4种典型林分固碳释氧效益,以落叶松纯林、白桦林、山杨林与云杉林作为研究对象,通过将4种林分的蓄积量、生物量、C密度、O₂释放量4个指标为基础对4种林分固碳释氧的效益进行了评价分析,结果表明:（1）云杉林的生物量除了中龄林其生物量都要高于其他3种林分,阔叶林生物量在中幼龄期增长速度比较快,近熟期与成熟期增长速度较慢,而针叶林则相反。（2）4种林分C密度由大到小排序,幼龄林:云杉林 > 白桦林 > 山杨林 > 落叶松纯林,中龄林:白桦林 > 山杨林 > 云杉林 > 落叶松纯林,近熟林:云杉林 > 白桦林 > 落叶松纯林 > 山杨林,成熟林:云杉林 > 山杨林 > 落叶松纯林 > 白桦林,云杉林除了中龄期其C密度都是最大的;4种林分O₂释放量由大到小排序,幼龄林:云杉林 > 白桦林 > 山杨林 > 落叶松纯林,中龄林:白桦林 > 山杨林 > 云杉林 > 落叶松纯林,近熟林:云杉林 > 落叶松纯林 > 山杨林 > 白桦林,成熟林:云杉林 > 山杨林 > 落叶松纯林 > 白桦林。（3）4种林分中固碳释氧总价值随龄林的增加呈单峰曲线,针叶林在近熟林时达到最大价值量,而阔叶林在中龄林时达到最大价值量;不同林分整个生命周期平均固碳释氧总价值排序为:云杉林[9 696元/（hm²·a）] > 山杨林[8 654元/（hm²·a）] > 落叶松纯林[7 704元/（hm²·a）] > 白桦林[7 555元/（hm²·a）],说明云杉林固碳释氧的总价值是最高的,而白桦林的固碳释氧总价值最低。     

渭河流域植被净初级生产力时空格局及影响因素分析

利用GIS技术将遥感数据和各种观测数据对渭河流域净初级生产力(NPP)进行估算并分析其时空格局及影响因素。结果表明,(1)整个流域12个月总的NPP平均值为473gC/(m2·a),空间分布特点是北部和西北部的黄土高原低,中部六盘山、子午岭和南部秦岭高;不同生态系统的平均NPP呈现为无植被地段61草地376农业植被440灌丛483森林692;(2)研究区NPP的积累期主要发生在4—10月份,其NPP占了全年NPP总量的90%;从季节来看,流域内春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12—2月)4个季节的NPP各占全年总量的20.34%,52.51%,22.66%,4.49%;(3)渭河流域NPP与温度、降水和太阳辐射的相关性分析表明温度和降水是影响渭河流域NPP的2个重要影响因子。     

陇中半干旱丘陵区沙打旺土壤水分动态特征及净初级生产力研究

本文重点对陇中半干旱黄土丘陵区,不同土地类型沙打旺草地生长季0—3m土层不同时段土壤水分含量及其动态变化与剖面水分动态特征,及各土地类型生长季土壤水分消长状况和水分有效生产率进行了分析研究,并提出在干旱、半干旱地区山坡地修成反坡台地种植沙打旺,既能提高产草量,又能提高自然降水有效利用率,是蓄水保墒抗旱增产的有效措施。     

基于MODIS数据的三种模型对区域玉米生产力的估算效果

总初级生产力GPP（Gross Primary Productivity,GPP）是描述陆地生态系统的关键指标,提供了全球范围内气候变化下碳元素循环的定量描述,是生态系统功能状况的重要参量,是碳循环中的关键要素,反映气候变化及人类活动对陆地植被综合影响下的结果。光能利用率LUE（Light Use Efficiency,LUE）作为总初级生产力估算模型中的关键参数,其取值受环境影响因子、时空分布差异、植被类型等众多因素影响,并直接影响模型的估算结果。为定量评价遥感植被参数在估算生态系统GPP方面的能力,以锦州玉米生产区为研究对象,基于2013−2014年的地面通量数据和MODIS卫星数据,利用APAR（Absorbed Photosynthetically Active Radiation,APAR）、LUE-PRI（Photochemical Reflectance Index,PRI）、REG-PEM（REGion Productivity Efficiency Model,REG-PEM）三种估算模型,估算不同尺度下的玉米生态系统GPP,并借助一元线性回归分析法,与锦州生态系统野外观测站的实测GPP值进行相关分析。结果表明：（1）逐日尺度上,APAR模型和REG-PEM模型都能较好地响应实际GPP值的季节性波动,其中APAR模型相对误差小于REG-PEM模型,但二者估算的GPP都存在峰值低估、谷值高估的现象,主要原因是LUEmax值在低植被覆盖区被高估,气温和水分因子对LUE的影响被低估,在重构植被指数曲线EVI、LSWI时产生不可避免的误差;（2）小时尺度上,由于中午时段太阳辐射增强、气温升高,导致植被叶片出现光饱和和午休现象,大大削弱了APAR对GPP的模拟效果。利用光化学植被指数PRI模型估算GPP,相较于APAR模型一定程度上能够提高GPP的估算精度,但模拟效果还有待提高。     

山西省油松人工林的生产力及经营潜力

[目的]研究山西省油松林生产力动态变化规律,以潜在生产力为目标,对油松人工林生产力提升空间进行预测,为区域林分提质增效提供科学指导。[方法]采用分层法和收获法,结合相对生长模型建立油松单木生物量回归方程;采用"累积法"和Thornthwaite memorial模型估算林分现实生产力和潜在生产力。[结果]油松林生产力与林龄有着密切的关系,随着林龄的增加,油松林生产力先增加,成熟期开始下降,全省油松林现实生产力平均为4.462t/(hm2·a);乔木层生产力幼林龄期最小,贡献率占72.17%,随着林龄增加,生物量总量继续增加,生产力在近熟林晚期开始下降;草本层贡献率最大值出现在幼龄林期21.16%,而后逐渐降低,相反,灌木层生产力贡献率逐渐增大,林分成熟初期其贡献率超过草本层,是林分结构调整关键期;油松林平均潜在生产力为8.422t/(hm2·a),以此为目标,油松林生产力提质增效至少有32%的空间。[结论]山西省油松林生产力提质增效空间为32%,油松林生产力首要限制因子为降雨。     

吉林省长时间序列陆地生态系统NPP时空变化特征

植被净初级生产力(NPP)是陆地生态系统碳循环过程中的重要组成部分,也是评价碳源/汇的重要环节.基于2001—2019年MODIS地表反射率数据(MOD09A1)、气温和日照时间资料,利用光能利用率模型估算了吉林省陆地生态系统NPP,采用趋势分析、空间变异性分析等方法,分析了吉林省陆地生态系统NPP的时空变化特征及其与...     

陕南地区植被净第一性生产力时空动态演变

植被净第一性生产力(NPP)是生态系统服务功能的物质基础,也是生态安全、生态风险评价的重要指标。利用2000—2010年SPORT—NDVI数据、气象数据及土地利用数据,选取改进后的CASA模型,模拟了陕南地区植被净第一性生产力时间变化规律及空间分布特征。结果表明,2000—2010年,研究区各种土地利用类型的年均NPP均呈曲折上升趋势,各类土地利用类型NPP均值排列顺序为:林地灌丛草地耕地其它类型。年内变化表现为各个土地利用类型的NPP在每年的2月开始增长,同年7月达到峰值,11月开始明显减少,在次年的1月达到最小值。汉中市的西部、商洛市的东部和西部地区年均NPP增长比较明显,汉中市的中部以及安康市中部大部分地区年均NPP的增长量保持平稳,汉中市城固县与西乡县的交界处年均NPP值的减少比较明显,其它地区的年均NPP变化不明显。年内各月空间NPP的变化趋势与年际变化有一定的差别。     

2004-2015年湖北省植被NPP时空分布特征及其与气候因素关系

为了探明湖北省植被NPP空间分布特征及其驱动机制,利用MOD17A3H NPP时序数据、土地覆盖类型产品MCD12Q1、气象数据和SRTM DEM地形数据等,采用线性趋势分析、相关系数等方法,分析了2004-2015年湖北省植被NPP时空分布特征,探讨了不同土地利用类型、不同地形条件下植被NPP分布及对气候因素的响应特征。结果显示:（1）12年间,湖北省植被NPP总体呈上升趋势;植被NPP的空间分布大体呈东、西部山区高,中部略低的格局,全省植被NPP值大部介于400~600 g C/（m²·a）;（2）全省植被NPP与年均气温呈现正相关性的面积占全省总面积的79.28%,与年降水量呈现正相关性的面积占全省总面积的59.07%;（3）气温是影响林地、草地植被NPP变化的主要驱动因子,耕地主要受降水量影响;（4）植被NPP与年均气温和年降水量的相关性随高程、坡度、坡向的不同表现出差异性,植被NPP变化是气温、降水和地形条件综合作用的结果。     

气候变化对扎龙自然保护区植被生产力的影响

[目的]准确了解2010年以来扎龙自然保护区生态变化,为提高湿地生态系统服务价值评估能力提供数据支持和理论参考。[方法]基于遥感、气象、地面协同观测数据,利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型、GSMSR(Geostatistical Model of Soil Respiration)模型和回归分析等统计方法,分析气候变化对2010—2020年扎龙自然保护区土地覆盖、植被生态质量、净生态系统生产力(NEP)等的影响。[结果](1)扎龙自然保护区的主要土地覆盖类型为有水草甸,占保护区面积的37.24%,主要分布在核心区,但面积总体呈下降趋势;(2)植被覆盖度呈波动增长趋势,年最高植被覆盖度平均为74.62%;(3)植被生态质量指数呈增加趋势,2019,2020年处于“好”等级;NEP平均为253.59 g/(m²·a)(以C计),呈现东高西低的空间分布特征;(4)生长季平均固碳量为5.69×10⁵ t/a,释氧量1.52×10⁶ t/a,均存在上升趋势;(5)气温对生态监测指标...     

2000-2014年呼伦贝尔沙地河流湿地植被NPP时空变化及驱动力分析

植被净初级生产力(NPP)可以直接反映植被在自然环境中的生产能力,利用遥感影像、气温降水数据结合简单差值法、趋势分析法以及线性回归分析对呼伦贝尔沙地河流湿地NPP进行了时空变化研究与驱动力分析.结果表明:时间上,呼伦贝尔沙地河流湿地NPP呈现波动式增长,NPP增长面积可达整个湿地面积的92.51％,年增长率为0～2 gC/(m2·a);空间上,河流湿地NPP值呈现东高西低格局.而15年间NPP增加最快的湿地为处于西部的克鲁伦河湿地,增长面积可达99.5％;气候变化与人类活动是导致NPP变化的两个重要因素,NPP增长与降水量呈显著正相关(R=0.703),与气温呈显著负相关(R=-0.559).经济产业结构的变化使得人类活动对生态环境的压力减小,促使湿地NPP的增加.同时,国家政策以及治沙工程同样影响着NPP的变化.     

滦河上游3种林分类型固碳释氧效益估算

为探究滦河上游3种林分类型固碳释氧效益,以针叶林、阔叶林与针阔混交林作为研究对象,以3种林分类型的蓄积量、生物量、碳密度、氧气释放量4个指标为基础对3种林分类型固碳释氧的效益进行了评价分析。结果表明:（1）3种林分类型各龄期蓄积量与阔叶林在林分中占的比例成正比,阔叶林最大,针叶林最小,而针阔混交林居中;在中幼龄时期,针叶林的平均生物量都是最小的,而近熟与成熟时期阔叶林的平均生物量为最小,这与林分内林木本身的生长规律有关。（2）中幼龄时期碳密度、氧气释放量最小的为针叶林,而近熟龄与成熟龄时期最小的为阔叶林,两者都与林木的生长速度呈正相关,生长越快,固碳释氧量越大,而林分的价值量与两者的变化规律一致。（3）整个生命周期平均固碳释氧总价值排序为:针阔混交林 > 针叶林 > 阔叶林,说明针阔混交林固碳释氧的总价值是最高的,而阔叶林固碳释氧总价值最低。