基于CASA模型的四川植被净初级生产力及其时空格局分析

【目的】估算四川植被的净初级生产力并分析其时空格局及影响因素,为深入认识该区域的植被生产力状况提供数据支持。【方法】在原CASA模型基础上,以MODIS卫星数据为依托,对光合有效辐射值提取、最佳区域气温反演、水分胁迫系数演算这3种方法进行了改进,进而估算了四川地区2000-2011年期间的植被净初级生产力(NPP)。【结果】①四川植被NPP的多年平均值为303.27gC/(m2·a),变化范围在285³40gC/(m2·a)之间。②四川植被NPP的季节变化明显,其中夏季是NPP主要积累期;同时由于区域气候变暖导致的物候期延长,秋季NPP的累积量呈逐年上升趋势。③四川植被NPP空间分异明显,总体表现出由东南向西北逐渐减少的趋势,且呈垂直地带性特征明显。④降雨量是驱动NPP的主要因子;温度及光合有效辐射也对NPP影响显著(P<0.001)。【结论】近10年来四川植被NPP变化主要由生长旺季本身变化所致;其时空分布格局总体表现出随温度、水分、光合有效辐射以及海拔增加而增大的趋势;改进后的CASA模型可以有效地模拟四川植被NPP的时空格局特征。     

2000-2013年秦岭林区植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因素

秦岭林地是我国南北气候分水岭同时也是陕西省重要林区,研究秦岭地区植被NPP变化有助于了解该区域植被生长状况及固碳能力。使用MODIS17A3数据及各环境因子数据,通过应用GIS及数学统计等方法,分析了秦岭林区植被NPP的时空变化格局及其与环境因子间关系。结果表明,秦岭林地植被NPP均值呈现西高东低的特征, 2000-2013年植被NPP均值在400～600 gC·m^-2·a^-1之间;研究区内NPP年际变化上升趋势;在具有地理意义的区间上,200～1 500 m的高程区间及2°～25°坡度区间内植被NPP均值及总量较高,1 500 m以上及25°以上区间植被NPP均值与总量均呈下降趋势;阔叶林及灌丛占植被类型的60.36%,所占NPP总量达162.38 TgC·a^-1,粘土及粘壤土所占NPP总量达151.39 TgC·a^-1,所有植被类型及土壤类型NPP年际变化均呈上升趋势;NPP与年均气温相关性较与年降雨量高,但65.55%的区域未通过显著性检验。     

渭河流域长时间序列NPP估算及时空变化特征分析

植被净初级生产力（net primary production，NPP）是生态系统碳循环及能量流动的关键参数，也是生态系统可持续发展的重要生态指标，分析植被NPP的时空变化特征对于区域碳循环研究具有重要意义。利用MODIS反射率数据（MOD09A1）、MODIS NDVI数据（MOD13A3），基于CASA模型估算2001-2018年渭河流域植被NPP，分析植被NPP的时空变化特征，并探讨不同植被类型间NPP的差异性以及高程变化对植被NPP的影响。研究表明:1）2001-2018年，渭河流域植被NPP总体呈波动式增加趋势，年均NPP处于292.59~444.90 gC·m²，年际增加速率为6.23 gC·m²；流域植被NPP具有明显的空间异质性，表现为中东部的六盘山、子午岭和南部秦岭等地区较高，西部和北部的黄土高原地区较低。2）18 a来，除常绿针叶林外，其余植被类型NPP均呈增加趋势。不同植被类型的年均NPP的差异表现为落叶阔叶林（625.70 gC·m²）>常绿针叶林（390.16 gC·m²）>草地（368.49 gC·m²）>农田（344.65 gC·m²）>灌丛（340.17 gC·m²）。3）不同地形条件下植被NPP具有一定差异性，在900~1 300 m（农田、山地落叶小叶林），植被NPP最高；1 700~1 900 m及3 500 m以上区域（稀树灌木草原、灌木），植被NPP最低。     

基于改进CASA模型的晋北地区植被NPP时空动态及气候影响研究

【目的】探究晋北地区气候和植被类型等因子对植被净初级生产力(NPP)的影响，对于明晰干旱半干旱地区植被对气候变化的响应，以及保障生态脆弱地区植被恢复和可持续发展具有重要参考价值。【方法】基于改进的CASA模型模拟了晋北地区2000-2020年植被NPP，量化了其时空分布格局、变化趋势和空间变异性，并分析了研究期间气候因素与植被NPP的相关关系。【结果】2000-2020年研究区植被NPP年均值(以C计)介于225.28～484.09 g/m²之间，平均值为349.76 g/m²，年均增速为8.75 g/m²。植被NPP年均值呈现出东高西低、南高北低的格局，NPP年均值主要集中在200～400 g/m²，占研究区总面积的65.15%，各植被类型NPP年均值的大小为：林地(691.79 g/m²)>灌丛(492.97 g/m²)>耕地(378.39 g/m²)>草地(343.85 g/m²)>...     

基于遥感数据的黔南州植被净初级生产力分析

基于2001²013年的MOD17A3数据集,在ArcGIS操作平台上分析了黔南州植被NPP的时空变化特征。结果表明:黔南州植被年均NPP为5002013年的MOD17A3数据集,在ArcGIS操作平台上分析了黔南州植被NPP的时空变化特征。结果表明:黔南州植被年均NPP为500⁹00 g/(m900 g/(m²·a)的区域占总面积的90.2%;从2001年到2013年,黔南州植被NPP总体上呈下降趋势,但在2013年回升明显;与2001年相比,2013年黔南州年均植被NPP大部分区域处于增加趋势,主要位于黔南州北部、西部与南部地区;在6种不同类型植被中,林地的NPP值最高,农作物的NPP值最低;从2001年到2013年,不同植被类型NPP的年际变化都呈波动下降趋势,但以灌丛、永久性湿地NPP的减少趋势最明显,以草地NPP的变化幅度最小。     

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。     

基于LUE模型的长江源流域NPP时空变化特征分析

长江源流域具有独特的高寒植被生态系统,研究植被净初级生产力变化及其与气候因子的关系,能够反映生态系统对全球变化的响应。利用改进的遥感光能利用率模型(LUE)模拟了2001-2010年长江源流域植被NPP时空变化特征,结合同期气温和降水数据,运用趋势分析法和偏相关分析法,研究了植被NPP对气候因子的响应特征。结果表明:1)植被多年平均NPP值为171.83gC/m~2/a,高寒针叶林NPP值最大(392.64gC/m~2/a),高寒草原最小(70.41gC/m~2/a)。而高寒草甸和高寒草原分布最广,占植被NPP总量的86.6%。2)植被NPP呈增加的趋势(6.39gC/m~2/a),增加趋势不显著,在水热条件的影响下,植被NPP增长呈现出空间异质性,增加幅度由东南向西北逐渐减少。不同植被类型的NPP增长趋势不同,其中高寒针叶林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高山垫状植被的NPP增长率分别为15.98、12.61、3.13、2.69和1.01gC/m~2/a。3)植被NPP相比于降水,对温度的敏感性更高。近10a温度的显著增加是导致植被NPP增加的主要因素。研究结果有利于把握长江源流域高寒生态系统功能特征,为生态规划建设提供科学依据。     

基于遥感数据的黔南州植被净初级生产力分析

基于2001~2013年的MOD17A3数据集,在ArcGIS操作平台上分析了黔南州植被NPP的时空变化特征。结果表明:黔南州植被年均NPP为500~900 g/(m~2·a)的区域占总面积的90.2%;从2001年到2013年,黔南州植被NPP总体上呈下降趋势,但在2013年回升明显;与2001年相比,2013年黔南州年均植被NPP大部分区域处于增加趋势,主要位于黔南州北部、西部与南部地区;在6种不同类型植被中,林地的NPP值最高,农作物的NPP值最低;从2001年到2013年,不同植被类型NPP的年际变化都呈波动下降趋势,但以灌丛、永久性湿地NPP的减少趋势最明显,以草地NPP的变化幅度最小。     

内蒙古荒漠草原植被NPP时空变化及气候因子分析：以四子王旗为例

基于遥感数据和气象数据,利用光能利用率模型(CASA),对典型荒漠草原四子王旗1987—2016年植被NPP进行测算,分析NPP时空变化及其与年均气温和年降水量等气候因子的相关性。结果表明:1)1987—2016年四子王旗植被NPP值为144.52g/(m2·年)(C),植被类型地带性分布差异明显,空间上表现出南高北低的分布特征;2)1987—2016年四子王旗植被NPP总体呈现出增长趋势,年际波动为3.09～3.69Tg(C);3)研究区植被NPP与年均气温和年降水量呈显著正相关关系,且与年降水量相关系数更高,表明年降水量是影响荒漠草原区植被NPP的主要气候因子。通过研究荒漠草地植被NPP时空分布及其与气候因子的关系,有助于认识荒漠草原陆地生态系统对气候变化的响应。     

2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应.结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm-2a-1,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm-2a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm-2a-1;(3)10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa-1,波动范围为276.8-354.4 TgCa-1.从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异.森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制.     

新疆不同甜菜种植区域生产成本比较效益分析

【目的】比较分析新疆北疆甜菜投入与产出以及单位面积总生产成本状况。【方法】以新疆伊犁河谷、塔额盆地、天山北坡三大甜菜种植主产区为研究区域,采用调查问卷及实施调研方法,运用分类比较法、比例分析法,比较分析新疆甜菜甜菜种植情况及经济效益。【结果】天山北坡与塔额盆地均为6.67~33.3 hm²,所占比重较高,分别为33.33%与42.86%;单产在4~5 t/667 m²的种植户最多,占43.28%,其次是5~6 t/667 m²的种植户,占调查总数的32.84%;4 t/667 m²以下种植户仅占调查总数的5.97%。塔额盆地承包费为329.29元/667 m²,显著低于其他两个甜菜种植区,而天山北坡地区承包费为550元/667 m²较所有调查户承包费高出83.77元/667 m²。在甜菜种植总成本构成中,承包费、劳动力费以及机械费均占较高比例,天山北坡、塔额盆地、伊犁河谷地区甜菜种植成本分别为1 716.07、1 429.76和1 736.97元/667m²。【结论】甜菜的生产成本和经济效益受不同种植区域的影响,新疆北疆甜菜成本收益率表现为塔额盆地>天山北坡>伊犁河谷,承包费、劳动力费、机械费与肥料费是构成最主要甜菜种植成本。     

超晚冬播冬、春小麦品种光合特性和产量的影响

【目的】研究新疆北疆超晚冬播条件下,不同冬、春小麦品种光合特性和产量的影响。【方法】冬小麦适播期为9月20~30日,播种期为10月31日,延迟播期31~41 d,在超晚播条件下,采用随机区组设计,田间比较冬、春小麦品种的光合特性、籽粒灌浆速率和产量的差异。【结果】冬、春小麦品种旗叶叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度因不同品种而异,新冬41号和新春6号均高于其它品种,依次为60.2和58.1、33.1 μmol/(m²·s)和32.5 μmol/(m²·s)、10.22 mmol/(m²·s)和10.41 mmol/(m²·s)、0.33 mol/(m²·s)和0.36 mol/(m²·s)。春小麦品种最大灌浆速率的峰值出现在花后18~20 d,而冬小麦出现在15~17 d。新冬41号和新春6号产量较高,为7 812.3~7 935.6 kg/hm²,获得高产的穗数431.7×10⁴~475.2×10⁴穗/hm²,穗粒数31.6~36.3,千粒重51.7~52.8 g。【结论】新冬41号和新春6号较适合北疆超晚冬播。     

氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响

【目的】研究不同氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以1年生韭菜作为材料,通过U₁(CK,0)、U₂9.2 kg/(667m²·y)、U₃18.4 kg/(667m²·y)、U₄27.6 kg/(667m²·y)、U₅36.8 kg/(667m²·y)、U₆46.0 kg/(667m²·y)、U₇55.2 kg/(667m²·y)、U₈64.4 kg/(667m²·y)8个处理,测定气体交换参数(净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、气孔导度)、叶绿素荧光动力学参数(光下稳态荧光、电子传递速率、光适应下PSII反应中心激发能捕获效率、CO₂同化的量子效率、非光化学淬灭系数和光化学淬灭系数)。【结果】韭菜叶片气体交换及叶绿素荧光动力学参数均随着氮素浓度的增加均表现出先增加后减少的趋势,光合参数的最施氮素用量为13.40~33.73 kg/(667m²·y),叶绿素荧光参数的最施氮素用量在27.72~40.76 kg/(667m²·y)。【结论】综合光合参数与叶绿素荧光参数,宁夏地区设施韭菜氮素用量为27.72~33.73 kg/(667m²·y)(即尿素施用量为60.25~73.33 kg/(667m²·y)。     

不同灌水量对赤霞珠葡萄光合作用的影响

【目的】比较分析新疆北疆粘壤土条件下,不同灌水量对赤霞珠葡萄光合特性的影响,筛选出适宜赤霞珠葡萄生长的灌溉量,为赤霞珠葡萄生产上的栽培应用提供科学依据。【方法】以3年生赤霞珠葡萄为研究对象,设置3个灌水量:即220、260和280 m³/667 m²、以常规灌水量330 m³/667 m²为对照,在葡萄果实膨大期选择晴天用便携式光合测定系统测定各处理葡萄叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用率,并综合分析。【结果】不同灌水量对赤霞珠葡萄光合特性产生不同程度的影响。其中灌水量在220 m³/667 m²时葡萄叶片净光合速率日均值13.11 μmol/(m²·s),较对照高1.47%;蒸腾速率日均值最低,为4.48 mmol/(m²·s),较对照低8.5%;水分利用率日均值3.07 μmo/mmo1,较对照高8.8%。【结论】在新疆北疆产区,赤霞珠葡萄在220 m³/667 m²的灌水条件下,水分利用率显著高于其他灌溉处理,水分得到了高效利用,更有利于葡萄树体营养生长和生殖生长的平衡。     

石河子绿洲植被净第一性生产力遥感估算研究

[目的]探索适合西北绿洲区的NPP遥感模型,估算石河子绿洲区植被净第一性生产力.[方法]在GIS的支持下,利用卫星遥感数据和气象数据,以光能利用率模型为基础进行研究.[结果]构建了绿洲区植被净第一性生产力NPP估算模型,以1989～2001年的石河子绿洲区植被为例,对13年间的植被净初级生产力进行了估算,得到石河子绿洲区植被净第一性生产力13年平均值为2.086 TgC/a,其年均变化量为0.049 TgC/a,绿洲植被碳密度在237.3～309.3 gC/m2变化.[结论]研究时段内NPP总体呈现增长的趋势,这主要是近年来该区降水、气温以及土地利用方式改变的影响结果.     

不同叶背补光模式对戈壁温室番茄品质的影响

[目的]研究南疆戈壁日光温室内不同叶背补光模式对番茄果实品质的影响,以获得适合该地区设施番茄生产的经济最适补光模式.[方法]以NS3389番茄作为材料,LED为补光光源,于08:00～22:00期间内,以无补光处理为空白对照(CK),并设置3种叶背补光模式:T1,100μmol/(m2·s)持续补光;T2,揭帘之前与盖...     

地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响

【目的】研究地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响。【方法】在新疆农业大学实习林场选取不同海拔、不同坡度和不同坡向的样地采集土壤样品,测定土壤有机碳含量并计算其碳密度。【结果】不同海拔梯度下,天山云杉林土壤有机碳含量介于41.65~77.67 g/kg,土壤有机碳密度介于9.47~14.27 kg/m²,土壤有机碳含量及密度均随着海拔的升高呈减少的趋势。0~20 cm土层坡度小于15°时,土壤有机碳含量表现为最高(105.08 g/kg),而当坡度达到30°~35°时,土壤有机碳含量最低;不同坡向上土壤有机碳含量从高到低依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,其中0~20 cm土层阴坡上土壤有机碳含量显著高于阳坡(P<0.05),20~60 cm土层土壤有机碳含量在各坡向之间差异不显著。【结论】天山北坡天山云杉林在高海拔区域内整个剖面土壤有机碳含量分布较低海拔区域相对均匀。坡向对土壤有机碳的再分配作用在20~60cm土层土壤中难以发挥作用。     

不同剂量保水剂对袋式复合沙培辣椒光合特性日变化规律的影响

【目的】 研究保水剂对袋式复合沙培辣椒光合特性的影响,利用主成分分析综合评价不同剂量保水剂对辣椒光合各项指标的影响。【方法】 以瑞霸五号为试材,以保水剂施用量为变量,通过穴施保水剂,测定盛果期时叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率以及水分利用效率,研究不同剂量保水剂对袋式复合沙培辣椒光合特性日变化规律的影响。【结果】 在栽培基质中加入保水剂后,有助于提高辣椒叶片的光合特性,各处理的净光合速率均为“双峰”曲线,并在14:00时出现“午休”现象,除胞间CO₂浓度以外,各项指标随着保水剂剂量的增加呈现增加的趋势。B₅处理(3 g/穴)的光合特性表现最好,光合速率为12.91 μmol/(m²·s),气孔导度为0.22 μmol/(m²·s),胞间CO₂为163.82 μmol/mol,蒸腾速率为5.37 mmol/(m²·s),水分利用效率为3.28 μmol/(m²·s)。【结论】 在栽培基质中施加3 g/穴保水剂对辣椒的各项光合指标表现最好。