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...     

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。     

不同排放情景下祁连山地区植被净初级生产力变化特征分析

为了分析祁连山地区2021~2050年不同排放情景对祁连山植被净初级生产力的影响,本文使用生物地球化学模型(Biome-BGC),模拟分析了祁连山地区在SSP126、SSP245、SSP5853种排放情景下2021~2050年草地植被净初级生产力时空分布特征、年际变化趋势。结果表明:3种排放情景下,祁连山地区植被净初级生产力都呈现增加趋势,SSP126情景、SSP245情景下2021~2050年祁连山地区植被覆盖状况在中部和西部地区存在明显增加趋势。SSP585情景在2041~2050年更利于植被生长,2021~2040年不利于植被生长。空间分布呈现中部高、两头低的分布特征,西北与东南相比偏低10~20 gC/m^(2)/a,高值区主要集中在青海省海北州及海西州天峻县境内,NPP普遍处于60~180 gC/m^(2)/a左右;低值区位于青海省海西州西南部,NPP值小于20 gC/m^(2)/a。     

2000-2014年博斯腾湖流域NPP时空变化特征及影响因子分析

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)是反映陆地生态系统对气候变化响应的重要指标.本研究利用2000-2014年MODIS的MOD17A3、MOD12Q1产品,采用GWR(地理加权回归分析方法)建模法反演的近地气温数据以及TRMM降水量数据,通过逐像元的斜率、偏相关和复相关分析,分析新疆博斯腾湖流域净初级生产力和降水、近地气温等气候要素的时空变化趋势,探讨NPP的时空格局及其影响因素.结果表明,1)各月气温地理加权回归模型(geographical weighted regression,GWR)的决定系数(R2)均高于0.85,估算得到的近地表气温与实测气温的验证结果R2均高于0.9,能满足本研究的精度需求.2)在研究时间内,博斯腾湖流域NPP的年均值在205.12～235.7g·(m2·a)-1波动,多年NPP平均值为221.52 9·(m2·a)-1,整体上NPP呈减少趋势.3)NPP变化斜率介于—18～26 g·(m2·a)-1,减少趋势主要分布在山区,占总面积的35.23％;增长趋势主要分布在平原绿洲区,占总面积的16.99％.4)博斯腾湖流域39.81％的植被NPP的变化受气候因素影响,山区和平原区都有分布;受非气候因素影响的区域占总面积的16.57％,主要分布在人类居住的平原绿洲区域,说明研究区NPP的时空变化是气候变化和人类活动的共同结果,但气候因素的影响较大.     

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.     

近10年来山东区域NPP时空变化分析

净初级生产力(NPP)可以反映植被的固碳能力,估算区域的NPP对研究区域碳循环和气候变化有重要意义。本研究利用光能利用率模型(CASA)估算了山东省2001-2010年NPP的时空变化,在CASA模型中引入陆面水分指数(LSWI)来替换水分估算模块,并分析了该区域NPP与环境因子之间的关系。研究表明,山东省每年植被固碳量约为3.46×1013 g,其中农田的NPP占了山东省总NPP的75%以上;2001-2010年间,山东省NPP以每年0.7×1012 g的速度增加,主要归因于该区域温度和降水的增加。     

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。     

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。     

曲麻莱地区植被变化的气候效应分析

利用曲麻莱气象站1982~2013年年平均气温和降水资料、曲麻莱地区牧草观测资料以及植被净初级生产力NPP资料等,分析了曲麻莱地区气候和植被多年变化特征,并对气候条件与植被覆盖的相关关系进行了研究,结果表明:(1)1982~2013年曲麻莱地区年平均气温急剧上升,平均每10a上升0.69℃,降水量总体呈增多趋势,平均每10a增多24.01mm;(2)1982年以来曲麻莱地区牧草生长状况趋好,草层高度、牧草覆盖度和生物量平均每10a分别增加3.44cm、23.34%、467.23kg/hm~2;植被净初级生产力NPP值平均每10a增加18.85。(3)净初级生产力NPP值与年降水量相关关系较好,但与气温和日照时数相关性较差;(4)当年降水量分别增加10%、30%和50%时,净初级生产力NPP值分别增加8.96%、26.87%和44.79%。植被对气候变化的响应反映在高度、产量和综合指标NPP等要素上,近35a年来,曲麻莱地区的气温显著上升,降水量增加,日照时数基本不变,气候条件有利于NPP值的增加,草地生态状况趋于良性方向发展。     

基于光能利用率模型的内蒙古天然草原植被净初级生产力动态监测与气候因子的响应

利用光能利用率模型和MODIS数据对内蒙古天然草原2000-2018年植被生长期草原净初级生产力进行连续动态监测,并在像元尺度利用最小二乘法分析了近20年植被净初级生产力(NPP)时空变化规律。结果表明:近20年中,内蒙古天然草原NPP在空间上呈由西向东递增分布规律,年均NPP为198.04 g C·m^-2·a^-1,潜在草地退化面积16.22万km²,其中重度、较重度面积分别为0.20万和1.11万km²,主要分布于人类活动密集区域,如矿区、建设用地及周边;在草地类型上,温性草原、温性草甸草原、温性荒漠以及温性荒漠草原潜在退化面积分别为5.22万、1.40万、4.04万和2.21万km²。通过分析NPP与气候因子的相关性表明:近20年,内蒙古草原NPP与降水具有显著相关性,与温度无相关性;温性草甸草原NPP对降水的响应最敏感,温性荒漠草原其次,温性草原对降水响应最低。研究还根据上述结果,围绕草地生态保护提出了建议。     

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·...     

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。     

2001−2016年祁连山地区植被覆盖度对干旱的响应

祁连山地区位于西北干旱半干旱地区,气候干燥,降水量少,区域内部生态环境脆弱。全球气候变暖及经济发展,对区域生态环境造成了重大影响。本研究通过研究植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)时空分布特征和变化趋势以及对干旱的响应,为生态环境改善和减轻干旱影响提供依据。本研究基于MOD13Q1遥感数据以及气象数据,采用像元二分模型、Thornthwaite方法、趋势分析法、Hurst指数和相关分析法,计算得到2001?2016年祁连山地区FVC和表示干旱的标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evaportranspiration index,SPEI),分析FVC和SPEI时空分布特征和动态变化趋势,以及二者之间的相关关系。研究表明:1)2001?2016年祁连山地区FVC整体呈增长趋势,2001年FVC最低,2011年FVC最大,季节变化明显,夏季FVC最高;空间上,祁连山地区FVC整体呈东南高西北低的分布特征,年均值为0.4522,区域差异明显,绝大部分区域FVC呈增加趋势;2)近16年,祁连山地区FVC改善的区域占77.13%,退化的区域占22.87%;FVC未来变化趋势负向特征强于正向特征,持续改善的面积为28.10%,由改善到退化的面积最大为49.23%,需要加大力度对这些区域进行关注和保护;3)祁连山地区绝大多数地区处于湿润状态,中段和东段部分地区处于轻度干旱;不同时间尺度上,年际SPEI均呈现干旱化加强趋势,总体上2001?2016年祁连山地区干旱化程度呈降低趋势,气候向好的方向发展;4)年尺度上祁连山地区SPEI与FVC呈正相关关系,季节尺度上夏季FVC对SPEI干旱程度响应最明显,春季和秋季次之,说明FVC与SPEI间相关显著性越高,响应也就越明显。     

河西山地绿洲荒漠植物群落种群多样性研究——I 生态地理及植物群落的基本特征

河西山地绿洲荒漠区包括祁连山北坡中段森林草原区、张掖荒漠绿洲区和东大山森林草原区第3个地理地段，海拔在1450～4200m之间。近50年气候的变化趋势是20世纪60年代冬冷夏热春雨多；70年代冬暖夏冷，夏秋雨多；80年代至本世纪末，年平均气温偏低，降水量增加。相应地，祁连山发育的现代冰川今后将出现稳定乃至前进现象。黑河流量动态变化与降水量的变化趋势一致。主要植被类型有红砂荒漠、山地荒漠草原、典型草原、寒温性针叶林、高山灌丛及高山流石滩植被等。祁连山北坡产高等植物1064种。植物区系从区第特征上可以分为两个区系小区，即祁连山坡中段、东大山森林草原区和河西荒漠区。东大山与祁连山北坡中段属于同一个植物区系类型，是一个年轻衍生的温带植物区系，区系发生在晚第三纪至第四纪。河西荒漠区是一个古老的植物区系。维管植物生活型谱组成中，地面芽植物占优势，其次是高位芽植物、一年生植物、隐芽植物和地上芽植物，分别占60%、17.6%、11%、6.5%和4%。植物生活型谱表现出明显的垂直地带性变化格局。     

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。     

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10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

高寒矿区人工种草对露天排土场渣山表层基质的影响

露天煤矿开采引起了祁连山区高寒湿地生态环境的部分破坏,本文通过调查7个矿区植被恢复状况,研究了青海木里煤田矿区人工种草对排土场渣山表层基质理化性质的影响,为高寒矿区植被复绿提供参考。结果表明：人工种草可以有效改善排土场渣山表层基质含水量,增加土壤微生物的数量,影响排土场渣山表层基质有机质含量。种草区域细菌、真菌、放线菌平均数量分别是不种草区域的4.20,4.05和2.29倍。7个矿区排土场渣山表层基质速效氮分布极不均衡,差异显著（P<0.05）,种草区域明显高于非种草区域。人工种草后绝大多数矿区全氮、速效磷和速效钾含量明显增加,全钾含量降低。除汞元素外,种草对其它7种重金属（砷、铬、镉、铜、铅、镍、锌）含量产生不同程度的影响,7个矿区砷含量平均值从4.61 mg·kg^-1增加到6.06 mg·kg^-1。     

甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养量的时空变化

基于水量平衡及水源涵养深度计算方法,研究了2000 ? 2018年甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养深度的时空变化及其驱动力。结果表明,多年平均水源涵养深度为34.23 mm,水源涵养总量为8.56 × 108 m3·a?1。林地、草地和湿地的水源涵养深度显著高于耕地和未利用地(P < 0.05)。多年平均水源涵养深度的空间分布表现为中东部高而西北部低,水源涵养深度越高其年际变幅越大。研究时段内水源涵养深度总体呈不显著变化,显著增加区主要集中在中高海拔区,显著减少区主要分布在低海拔区(P < 0.05)。水源涵养深度的时空变化主要受降水量和土地覆盖类型的影响,其次是叶面积指数和温度。水源涵养深度与降水量显著正相关(P < 0.05),与叶面积指数和气温负相关。建议将保护区中东部设为水源涵养保护优先区,强化对林地、草地和湿地的保护。在气候暖湿化背景下,未来保护区水源涵养深度将保持稳定态势。     

祁连山国家级自然保护区土地利用时空变化及与气候因子关系研究

土地利用类型变化是植被变化最直接的表现形式。祁连山是我国西部地区重要的水源涵养区,生态环境比较脆弱,研究区域内土地利用时空变化对区域生态环境保护具有重要意义。本文基于2000—2018年土地利用类型数据,分析祁连山土地利用时空变化特征及影响因子。结果表明：草地、林地、未利用地是研究区主要的土地利用类型,耕地、城乡、工矿居民用地、水域面积较小;2000—2018年间祁连山范围内草地、林地、水域面积增加,未利用地面积减少,且2005—2010年期间土地利用类型变化最为明显;2000—2018年期间祁连山区域草地覆盖度增加,中、高覆盖草地面积增加,低覆盖草地面积较少;2000—2018年土地利用类型变化主要发生在祁连山西部地区,主要为草地与未利用地之间的相互转化。草地变化受降水、相对湿度的影响较大。