陇东耕地净第一性生产力及生态服务价值的时空分异研究

为促进甘肃陇东耕地生态系统和经济持续健康发展,该研究采用生产力和生态服务价值的估算方法,对研究区域耕地净第一性生产力(NPP)和生态服务功能的时空分异进行定量分析。结果表明,1997－2005年陇东黄土高原耕地的NPP和生态服务单位面积价值变化不明显,而总量略有上升。同时,耕地的NPP和生态服务单位面积价值在空间分布上有显著的区域差异性,该区域可分成NPP和生态服务价值相对较低的西北区和相对较高的东南区。在西北区,耕地生态服务单位面积价值为7.7万元/(hm²·a),NPP只有3.54 t/(hm²·a);在东南区,生态服务单位面积价值为10.2万元/(hm²·a),NPP为5.94 t/(hm²·a)。因此,要通过合理调整种植结构和作物布局,充分利用降水资源,以提高研究区耕地的NPP和生态服务价值。     

甘南藏族自治州植被净初级生产力时空变化及驱动力

自2003年开始甘南藏族自治州推行了“退耕还草”等一系列生态保护政策,对区域植被状态产生了一定的影响。目前针对甘南州不同植被类型下植被净初级生产力(NPP)与归一化植被指数(NDVI)、太阳辐射、气温、降水间响应机制的研究尚不明晰,且关于该区域植被NPP时空特征变化及重心迁移的探讨尚少。本研究基于MODIS遥感数据、气象数据、植被类型数据,利用Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA)模型估算了甘南州2000-2019年植被NPP,分析了NPP时空变化特征,探讨了不同植被类型下植被NPP与NDVI、气温、降水以及太阳辐射之间的响应关系。结果表明：1) 2000-2019年植被NPP年均值为621.79 g·m^-2,96.63%区域呈现为增长趋势。2) 2000-2019年植被NPP重心整体呈现西北向东南迁移,东南部植被NPP增速高于西北部。3)植被NPP与气温、降水、太阳辐射间整体上呈明显的正相关关系,北部边缘及东部中心地带呈负相关关系。4)林地、灌丛、草地的NPP均呈稳定增长,湿地类型下除NPP外气温亦呈明显增长。本研究可为评价...     

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。     

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。     

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...     

基于Daycent模型的三江源地区草地NPP估算及其对气候变化的响应

【目的】探求1971-2020年草地NPP的时空变化特征及其与气候因子的关系。【方法】基于Daycent模型估算三江源地区草地NPP,结合同期温度和降水数据,运用多元回归分析法进行分析。【结果】1)三江源地区草地NPP多年的年平均值为168.10 gC/m²,空间上呈现东高西低,南高北低的格局。2)高寒草甸类年均NPP为227.44 gC/m²,高寒草原类年均NPP为117.23 gC/m²。3)当降水量小于450 mm时,温度与草地NPP呈正相关;当降水量大于450 mm时,温度与草地NPP呈负相关。【结论】三江源地区草地NPP呈自东南向西北递减的空间格局;不同草地类型中,高寒草甸类年均NPP大于高寒草原类年均NPP,且高寒草原类年均NPP有显著的增加趋势;三江源地区的草地NPP与降水量呈显著相关关系,温度对该地区的草地NPP也有影响。     

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。     

呼伦贝尔草原净初级生产力时空变化及气候响应分析

为了定量评估呼伦贝尔草原的生产能力,明确气候因子对草原生物量累积过程的影响,利用近18年中分辨率成像光谱仪(MODIS)净初级生产力(NPP)产品(MOD17A2H),结合同时期气象数据,基于像元定量分析了呼伦贝尔草原NPP的时空变化规律及其与气候因子的关系。结果表明:2000-2017年呼伦贝尔草原净初级生产力(NPP)均值为306.97 g C·m^-2, 18年来NPP变化呈波动中增加的趋势,最低值为2001年的241.60 g C·m^-2,最高值为2014年的372.10 g C·m^-2。NPP高值区(>400 g C·m^-2)分布于低地草甸;中值区(250～400 g C·m^-2)分布于山地草甸和温性草甸草原;低值区(<250 g C·m^-2)出现在呼伦贝尔西部的温性草原,不同草地类型NPP值整体变化趋势表现为:低地草甸>山地草甸>温性草甸草原>沼泽类>温性草原。呼伦贝尔草原NPP与降水的相关性高于与温度的相关性,降水是NPP积累的主要影响因子,温性草甸草原和温性草原对气候因子变化的响应总体比低地草甸和山地草甸敏感。     

欧亚大陆草原带1982-2008年间净初级生产力时空动态及其对气候变化响应研究

欧亚大陆草原带主要包括哈萨克草原和蒙古草原,是世界上最大的过渡生态系统。 同时该区域属于典型的干旱半干旱地带,因此对气候变化较为敏感。但是,针对该区域的净初级生产力(net primary productivity, NPP)研究尚有诸多不足,特别是哈萨克草原。本研究在原有BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型的基础上,对光合最大羧化效率(V_c,max)和自氧呼吸等过程算法进行了优化,以地面实测样方数据对改进后的模型进行精度验证,进而利用改进后的BEPS模型模拟了1982-2008年间的欧亚大陆草原带植被净初级生产力。结果表明,改进的 BEPS 模型与3个地区(哈萨克斯坦,内蒙古和新疆)的样地观测数据相比均具有较好的拟合精度,且预测能力较原有BEPS模型均有一定程度的提升;27年间,区域内NPP的平均值为120 g C/m²,其中蒙古草原为116.9 g C/m²,哈萨克草原为 122 g C/m²。在区域暖干化的背景下,蒙古草原的NPP呈现上升趋势,而哈萨克草原则在前苏联解体前后先上升后下降。区域内草地主要与年降水具有显著的正相关关系,而对温度的响应普遍较弱,表明降水是该区域植被生长的主要气候影响因子。     

甘肃省草地NPP时空变化及对气候因子的响应

本研究利用MOD17A3 NPP和气象数据对甘肃省天然草原2000—2019年净初级生产力(net primary pro-ductivity,NPP)进行动态监测,并利用趋势分析法和变异系数法研究近20年草地NPP时空变化规律与气候因子的响应.结果表明:近20年,甘肃省草地NPP呈波动上升趋势,增速达4.72 gC·...     

雅鲁藏布江下游产水量时空演变及对气候和土地利用变化的响应

雅鲁藏布江下游是青藏高原最大的水汽通道,降水异常丰富,掌握其产水量的时空特征和变化响应,对该地区水资源开发、利用和管理具有重要意义。基于InVEST模型产水量模块和情景分析法,评估了雅鲁藏布江下游流域2000、2010和2020年的产水量,分析了近20年的产水量时间演变及其对气候变化和土地利用变化的响应。结果表明：1)雅鲁藏布江下游流域产水量各年份空间格局相似但不同区域差异大,产水量在水平方向上由南向北迅速递减,在垂向上随海拔升高而迅速递减;2) 2000、2010和2020年的产水量分别为411×10⁸、392×10⁸和360×10⁸ m³,产水量呈整体下降趋势且下降幅度增大;3) 2000-2020年,降水量变化对产水量的影响大,土地利用变化对产水量的影响较小。     

红蓝光光强对多年生黑麦草生长产量与品质的影响

设施牧草生产是解决牧草产能不足的有效途径，为了探明人工光植物工厂中多年生黑麦草(Lolium perenne)生产的适宜光强，研究了LED红蓝光光强[150、250、350、450、550μmol·(m²·s)^-1]对多年生黑麦草产量及叶绿素、可溶性糖和氨基酸含量等品质特性的影响。结果表明，光强对黑麦草的产量影响较大，随着光强增大，产量提升。光强影响了叶绿素b含量和总叶绿素含量。第2次刈割时光强与可溶性糖、氨基酸和半胱氨酸含量以及DPPH自由基清除率呈极显著或显著正相关关系(P <0.05)。两次刈割中450μmol·(m²·s)^-1光强下单株分蘖数分别为7.6和9.4，可溶性糖含量分别为13.29和8.85 mg·g^-1，氨基酸含量为15.65和19.48 mg·g^-1,DPPH自由基清除率分别为31.47%和24.37%。研究结果表明，LED红蓝光下高效栽培黑麦草是可行的，在红蓝比4:1条件下光强450μmol·(m²·s)...     

不同密度短星翅蝗危害后羊草的高光谱变化及对产草量的影响

为建立羊草草地高光谱植被指数(NDVI)与短星翅蝗危害密度之间的关系模型,估计短星翅蝗危害造成的牧草损失,使用短星翅蝗按5,10,20,40和60头/m²5个密度梯度在羊草草地进行田间取食危害试验,测定不同危害时长后的NDVI值,最后根据NDVI和生物量的对应关系计算蝗虫危害后的牧草损失量。结果发现短星翅蝗危害羊草草地后,随短星翅蝗密度增加,NDVI值呈现逐渐降低的趋势,但是在密度为10头/m²时,归一化植被指数NDVI值略有上升。模拟短星翅蝗危害不同时间后NDVI与密度之间的关系方程为:Y=0.5932+0.0014x-6.93×10^-5x²(5 d),Y=0.5950-4.8500×10^-4x-4.01×10^-5x²(10 d),Y=0.5848-0.0024x-1.61×10^-5x²(15 d),Y=0.6422-0.0031x-2.12×10^-5x²(20 d)。其中, y为植被指数NDVI,x为蝗虫密度。同时研究发现,低密度情况下(不大于20头/m²),随危害时间延长短星翅蝗取食对NDVI校正值无显著影响;高密度情况下(大于20头/m²),随时间延长NDVI校正值迅速降低,不同密度间的差异显著。根据草地生物量与NDVI的回归方程(y=614.15x-119.28)将NDVI值转换成牧草损失量,发现随虫口密度增加,牧草损失量呈增加趋势。低密度短星翅蝗(5,10头/m²)危害情况下,羊草草地有超补偿作用,当蝗虫密度超过40头/m²时,生物量降低趋势非常明显。研究结果表明,归一化植被指数NDVI变化与蝗虫危害密度相关关系显著,随着蝗虫密度的增大,NDVI的值先增长后降低。根据蝗虫危害造成的光谱变化,可以估计蝗虫危害密度及造成的损失。本研究为进一步开展蝗灾的大区域遥感监测奠定了基础。     

科尔沁地区植被净初级生产力时空动态特征

植被净初级生产力(NPP)是碳收支平衡和气候变化的核心内容之一。本研究基于NPP、气象(气温和降水)和植被类型数据,采用趋势分析、偏相关和回归分析法对2000-2010年科尔沁地区NPP时空格局演变及其气象因子进行分析。结果表明,2000-2010年科尔沁地区植被NPP年均值为121.32 g·(m~2·a)~(-1),增加速率为0.53g·(m~2·a)~(-1),呈增加趋势的面积占总区域的48.77%,其中NPP增加的区域主要集中在科尔沁区[7.46g·(m~2·a)~(-1)]、库伦旗[5.09g·(m~2·a)~(-1)]等地,减少区域主要集中在巴林左旗[-4.64g·(m~2·a)~(-1)]、巴林右旗[-3.53g·(m~2·a)~(-1)]等县域。不同植被的固碳能力存在差异,其中阔叶林最强,栽培植被次之,灌丛最弱。植被NPP受降水量的影响高于气温,降水和气温协同作用的解释率高于单一因子,分别可解释草甸、阔叶林、草原、栽培植被和灌丛的94.70%、87.50%、85.80%、85.30%和76.30%。因此,降水和气温的协同作用对NPP变化的影响不容忽视。     

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。     

基于NPP与EVI的三江源生态状况评估

为了探究2001-2019年三江源生态状况在时空上的变化特征,基于Mann-Kendall检验法从时空角度对2001-2019年生长季累计增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI),植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)进行趋势变化分析,对三江源生态状况进行评估;通过土地利用类型转移情况对趋势分析研究结果展开进一步验证;最后对NPP与EVI、气候因子(温度和降水)进行相关性分析,探讨NPP变化的主要限制因素.结果 表明:时间尺度上,2001-2019年研究区内NPP和EVI总体呈波动上升趋势;空间尺度上,区域内NPP和EVI明显改善面积占比分别为86.06％和34.26％,大部分区域生态状况得到明显改善.2001-2019年研究区草地面积增加了645.89 km2,植被覆盖度增加,这与EVI趋势分析结果一致.NPP与EVI、温度、降水量均成正相关,其中EVI与NPP相关性最强.     

氮磷添加对短花针茅荒漠草原两种禾草凋落物分解特征的影响

凋落物分解作为生态系统重要功能之一,在生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。为了明确荒漠草原凋落物分解对氮(N)、磷(P)添加及二者交互作用的响应,以宁夏荒漠草原短花针茅和赖草的凋落物为研究对象,使用凋落物网袋分解法,采用随机区组设计。设置N、P添加各4个梯度,均为纯N、P含量,N₁、N₂、N₃、N₄添加量分别为0 g/(m²·a)、5 g/(m²·a)、10 g/(m²·a)、20 g/(m²·a);P₁、P₂、P₃、P₄添加量分别为：0 g/(m²·a)、4 g/(m²·a)、8 g/(m²·a)、16 g/(m²·a)。结果表明：(1)短花针茅和赖草凋落物分解过程分为快速分解和缓慢分解两个阶段,两个物种的分解速率存在差异性,短花针茅和...     

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。     

近百年全球草地生态系统净初级生产力时空动态对气候变化的响应

气候变化是影响生态系统空间地理分布、结构和功能的主要因素。为了从长时间序列大空间尺度上了解气候变化对草地生态系统的影响及其反馈机制,本研究利用综合顺序分类法及分段模型分别模拟了1911-2010年间全球草地生态系统及净初级生产力(NPP)的时空动态,并通过相关性分析揭示草地NPP对不同气候因子的响应。结果表明,在过去的百年间,全球草地面积从1920s的5175.73万km²下降到1990s的5102.16万km²,其中冻原与高山草地类组的面积下降最多,为192.35万 km²,荒漠草地类组、典型草地类组和温带湿润草地类组的面积分别下降了14.31、34.15和70.81万km²,而热带萨王纳类组的面积增加了238.06万km²。在气候变化的影响下,大多数草地类组的重心均向北方移动,在北半球尤为明显。全球草地NPP从1920s的25.93 Pg DW/年增加到1990s的26.67 Pg DW/年。就各草地类组而言,冻原与高山草地类组、荒漠草地类组、典型草地类组、温带湿润草地类组的NPP均呈现下降趋势,分别下降了709.57、24.98、115.74和291.56 Tg DW/年,而热带萨王纳类组的NPP则增加了1887.37 Tg DW/年。从全球尺度来看,降水是影响草地NPP的主要气候因子。总的来说,近百年气候变化对全球草地生态系统产生了深刻的影响,尽管草地NPP呈现增加的趋势,但暖湿化的气候变化对草地生态系统的结构和空间分布产生了不利的影响。     

内蒙古草地净初级生产力时空变化及其对干旱的响应

为探究内蒙古草地生长季净初级生产力（Net primary productivity,NPP）的变化及其与干旱的关系,本文通过趋势变化和相关性计算对2001-2015年内蒙古草地NPP和标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）的时空变化进行研究。结果表明：内蒙古草地生长季NPP平均增长率为2.20 g C·m^-2·a^-1,其中草甸草原为3.73 g C·m^-2·a^-1,典型草原为1.69 g C·m^-2·a^-1,荒漠草原为0.30 g C·m^-2·a^-1。NPP均值整体上自西南向东北逐渐增加,其中草甸草原最高,其次为典型草原,荒漠草原最低,年均NPP分别为387.90 g C·m^-2·a^-1,291.26 g C·m^-2·a^-1,133.70 g C·m^-2·a^-1。NPP整体上与SPEI-1相关性最强,其中,草甸草原与SPEI-1最强相关性最强,典型草原、荒漠草原与SPEI-3相关性最强。干旱对荒漠草原的影响最大,对典型草原的影响次之,对草甸草原的影响最小。