气候变化对渭河流域自然植被净初级生产力的影响研究(Ⅱ)——渭河流域自然植被净初级生产力的研究

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959～2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52年湿润指数的时空变化特征及其对NPP(自然植被净第一性生产力)的影响,并对未来不同的气候变化情景下NPP对气候变化的可能响应进行预估。结果表明:NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区、子午岭、六盘山和华山地区,总体呈下降趋势(P>0.1),仅个别站点微弱上升;NPP与降水、相对湿度和湿润指数成正相关(P<0.001),与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积起到的作用有限,降水是主要制约因素;不同的气候情景对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下NPP增幅15%以上,仅温度升高而降水不变NPP增加10%左右,温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

近30年关天经济区植被净初级生产力对土地利用变化的动态响应

利用1980-2010年4期Landsat遥感影像,获取相应年份的土地利用图,并提取NDVI,在此基础上利用CASA模型计算关天经济区植被NPP,计算分析土地利用变化对NPP的影响。结果表明:1)林地NPP均值最大(383.38gC·m-2·a-1),其次是草地、耕地,建设用地NPP最低(271.66gC·m-2·a-1)。2)关天经济区近30年NPP呈现先降低后增加再小幅降低的趋势,1980年的植被NPP为2.3×107gC·m-2·a-1,2000年为1.7×107gC·m-2·a-1,2005年为3.2×107gC·m-2·a-1,2010年2.2×107gC·m-2·a-1。3)关天经济区植被NPP在空间上分布不均衡。秦岭山区以及宝鸡与天水交界处的山区植被NPP高,秦岭山区植被NPP高达631.15gC·m-2·a-1,而低值区(53.85gC·m-2·a-1)位于经济发达的关中平原。4)土地利用变化区域,土地利用类型变化对区域植被NPP的影响显著,耕地转变为建设用地使NPP降低,关中平原与天水地区人口居住区与开垦区植被NPP明显下降,土地开发利用导致了植被NPP的降低。所以,关天经济区在维持经济发展的同时,要控制建设用地的无序增长,维持好区域的植被覆盖,保障区域生态平衡。     

气候变化对新疆自然植被净第一性生产力的影响

利用新疆 101 个气象台站1961-2008年的逐月气温和降水量资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall 突变检测、Morlet 小波、相关分析和 Kriging 插值技术等方法,分析了新疆近 48 年平均气温、降水量时空变化特征及其对NPP(自然植被净第一性生产力)的影响,并对未来不同的气候变化情景下,新疆 NPP 对气候变化的可能响应进行预估.结果表明:①近48年,新疆气候总体呈较明显的"暖湿化"趋势,并且年平均气温和年降水量分别于1972年和1978年发生了突变性的上升.但气候变化具有区域性差异,表现为北疆气温上升倾向率普遍大于南疆和天山山区;北疆大部和天山山区年降水量增多倾向率普遍高于南疆.新疆年平均气温和降水量还存在准4,9,11,16 年和 23 年等不同时间尺度的振荡周期.②受气温、降水时空变化的综合影响,新疆的 NPP 在空间上表现为,天山山区>北疆>南疆的分布格局;在时间上,近48年新疆 NPP 平均以0.118t/(hm2·10 a)的倾向率增长,并于 1978年以来发生了突变性的增大.新疆 NPP 也存在 34,68,11年和16年的振荡周期.③未来气候变湿将对新疆NPP 产生积极影响,但气候变暖对 NPP 将产生不利影响,平均而言,在其他条件不变的前提下,年降水量每增多10%,NPP 将增加20%,年平均气温每升高1℃,NPP 将减少4%6%.但全疆各地 NPP 对气候变化的响应具有明显的区域性差异.     

石羊河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素

利用CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模拟石羊河流域2000—2020年植被净初级生产力（NPP）,分析流域NPP的时空变化特征、稳定性和未来变化趋势,并从气候因素、地形因素和人类活动因素3个方面探讨对NPP的变化影响。结果表明：（1）2000—2020年石羊河流域植被NPP多年平均值为291.01 g C·m-2·a-1,呈不显著增加趋势,空间分布呈南高北低的分布格局。（2）2000年以来植被NPP呈增加趋势的区域占总面积的86.4%,其中极显著增加和显著增加的区域分别占6.7%和10.1%。（3）NPP变化在中等波动以上（变异系数Cv≥0.25）的区域所占比例为50.4%。（4）从未来变化趋势看,石羊河流域植被NPP恢复的持续性较弱,呈增加并反持续的地区所占比例达到57.1%。（5）流域的植被NPP变化与气温、降水均成正相关,对气温的响应更为敏感。NPP随海拔高度和坡度增加呈现增大后减小趋势,近年来流域实施的一系列人工造林、退耕还林还草等措施对植被NPP的增加具有明显促进作用。     

气候变化和人类活动对锡林郭勒草原植被覆盖度的影响

基于遥感、气象及统计数据,采用线性趋势法和残差分析法,在不同时空尺度上监测1982—2018年锡林郭勒草原草地植被覆盖度动态,量化气候变化和人类活动对植被变化的贡献率.结果表明:1982—2018年,锡林郭勒草原植被覆盖度及变化具有明显的空间异质性,草甸草原覆盖度呈显著增加趋势(P<0.01),荒漠草原覆盖度呈显著减少...     

黄河源地区植被净初级生产力对气候变化的响应

基于黄河源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50 a植被净初级生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:1959—2008年间,研究区年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率在95.502～190.72 kg/(hm2.10a)之间,20世纪90年代后NPP较高。20世纪70年代表现为"冷干型"气候特征,NPP距平百分率偏少1.1%～2.1%;2001—2008年均为"暖湿型"气候特征,NPP距平百分率偏多2.1%～4.5%。影响黄河源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。"暖湿型"气候对植被净生产力增加最有利,黄河源区NPP可增加5.5%～8.5%。而"冷干型"气候造成植被净生产力下降5%～9%。若2050年在"暖湿型"气候情景下,黄河源区未来NPP较多年平均值增加7%～17%。     

黑河中游净初级生产力的人类占用时空分异北大核心CSCD

净初级生产力的人类占用（HANPP）是评估人类通过土地利用活动对生态系统影响的重要手段。采用遥感影像数据和社会经济统计数据,通过Thornthwaite Memorial模型、改进的CASA模型和全局空间自相关等方法,对黑河中游HANPP时空分异规律进行了研究。结果显示：（1）2001—2013年,在粮食产量逐年递增的情况下,黑河中游HANPP有明显的波动,与降水量的年际波动直接相关;HANPP率一直维持在较高的水平（38%～71%）;（2）HANPP空间格局变化显著,从民乐、山丹的南部较高的地区转移到了张掖市区的远郊和山丹中部,HANPP的空间格局直接受制于实际净初级生产力的空间格局;（3）HANPP存在一定的空间正自相关关系,2001—2013年HANPP整体相关性几乎没有变化。该研究对作为生态脆弱区的黑河中游在未来权衡经济发展和生态保护具有借鉴意义。     

利用BEPS模型估算城区植被净初级生产力的时空变化

为了定量评估北京奥运绿化工程改善生态环境的效果,在北京城区各主要公园绿地林木普查和叶面积指数观测及气象观测数据的基础上,修正模型参数建立适用的BEPS模型,利用年降水量相差不大的2004和2009年TM遥感数据估算北京城区植被NPP空间分布。结果表明,北京奥运绿化工程取得了显著效果,2004年与2009年相比,北京城区植被年NPP总量由2.71×1011g C·a-1增长到3.05×1011g C·a-1,年NPP均值由83.18g C·m-2a-1上升到93.39g C·m-2a-1;年NPP在0~100g C·m-2a-1范围的面积比例由53.61%下降到42.72%,而在100~200g C·m-2a-1范围的面积比例由20.98%上升到33.49%。城区各大公园林地的年NPP数值较高,植树造林是补偿因城市扩展导致NPP损失的最重要途径。     

黄土高原气候和人类活动对植被NPP变化的影响

本研究基于CASA模型获得黄土高原2000—2018年植被NPP数据集,通过相关性、残差分析等方法,定量分析了气候变化和人类活动对植被NPP变化的影响。结果表明：（1）黄土高原2000—2018年植被NPP呈东南高、西北低分布格局,研究区约86.86%区域植被NPP呈增加趋势,主要为退耕还林还草的核心区;呈下降趋势的面积占13.14%,主要分布在西北部的干旱区。（2）气候变化和人类活动对植被NPP变化的贡献率分别为48.78%和51.22%,在空间上有明显的差异性,人口稀少、发展相对落后地区的植被变化主要受气候变化的影响;人口众多、经济发展较好地区植被变化以人类活动为主。（3）黄土高原作为干旱半干旱区植被对气候变化的响应较为敏感,随着人类活动的日益频繁,气候和人类活动共同作用于黄土高原的植被变化。本研究有助于理解气候变化和人类活动对植被动态变化的影响,并为黄土高原的植被恢复和高质量发展提供科学依据。     

干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响

根据西北地区139个气象观测站1980-2009年降水及温度资料,基于Z指数干旱指标,研究西北地区干旱时空特征;利用Miami模型估算该地区生态系统净初级生产力,分析干旱对净初级生产力的影响。结果表明:西北地区30年来,西部干旱有所降低,东部则出现加重趋势。生态系统净初级生产力年变化不规则,平均为524.5543g/(m2.a);空间特征明显,自东南向西北递减,新疆西北部又有所增加。该地区净初级生产力与Z指数线性相关极显著,随着干旱的发生,净初级生产力出现下降。出现轻旱及中旱的地区,净初级生产力较低;相对湿润的地区净初级生产力较高。     

近42 a黄河源区生长季植被净初级生产力变化及其对气象因子的敏感性分析

利用1971—2012年黄河源区5个气象站逐日气象数据,应用修定的Thornthwaite Memorial模型计算了区域内各站植被生长季（4—10月）NPP,分析了NPP的时空变化特征,同时,探讨了黄河源区NPP对各气象因子的敏感性及各气象要素对源区NPP变化的贡献程度。结果表明：42 a来黄河源区NPP在生长季平均以125.1 kg·hm^-2·a^-1·10a^-1呈逐年上升趋势,期间存在10 a主周期变化和5 a～6 a的次周期变化;源区NPP多年来在空间变化中存在明显的地域差异,具有由南向北、自东到西NPP依次减小的分布特征;黄河源区NPP对最高气温、日照和降水量的敏感性最强,而对风速、相对湿度和最低气温的敏感性相对较弱;气象因子对源区NPP的总和贡献西北部大于东南部,这与NPP多年相对变化的地域分布特点是相一致的。     

灌草格局对砒砂岩区产流产沙特征的影响

为探究灌草分布格局对坡面侵蚀产流产沙的影响,通过野外放水冲刷试验(流量15,20和30L/min),选择无灌丛草地(GL)、灌丛位于坡面上部(SU)、坡面中部(SM)和坡面下部(SL)4种灌草格局,以裸坡(BL)为对照,分析砒砂岩区不同灌草格局下土壤侵蚀特征的差异性及作用机理。结果表明:植被措施可以显著降低坡面土壤侵蚀程度,不同灌草格局的径流、泥沙含量均值分别比裸坡降低了44.24%和65.87%;各灌草格局的减流、减沙效益均值为49.76%、67.18%,其中SL格局的减流、减沙效益均值均为最大。因此在水资源及经济受限的条件下,可以采取在坡面下部营造灌丛的方式使减流、减沙效益最大化。     

基于CASA模型的三江源地区植被净初级生产力遥感估算研究

以改进后的CASA模型为基础,利用MODIS数据、气象数据和植被类型数据,估算了2010年三江源地区植被净初级生产力(NPP)。结果表明:三江源地区NPP的总值为52.146×1012gC·a-1,平均值为146.66g C·m-2·a-1,呈现由东南向西北逐渐递减的空间分布趋势,并随着海拔和坡度的增高,NPP先升高后降低。     

内蒙古植被覆盖时空变化特征及其对人类活动的响应

基于2000—2022年MOD13A1 NDVI数据计算内蒙古年最大植被覆盖度（FVC）,了解内蒙古FVC时空分布状况及变化趋势,结合夜间灯光（NTL）和地表覆被数据,采用逐像元相关分析方法探究FVC对人类活动的响应模式。结果表明：（1）内蒙古FVC空间分布总体表现为由东北至西南逐渐减小的趋势,FVC以改善为主,增速为0.0039·a-1,大部分区域FVC变化表现为基本稳定（64.02%）和明显增加（31.64%）,所有盟市年均FVC增长量均为正值;（2）FVC变化趋势主要表现为不显著变化,占比依次为：不显著变化（65.62%）、显著增加（17.36%）、极显著增加（13.43%）、显著减少（3.27%）和极显著减少（0.32%）,显著减少和极显著减少的区域与新增建设用地在空间分布上存在较高的一致性;（3）在人类活动空间范围,内蒙古大部分区域（79.67%）人类活动不会对FVC变化产生显著影响,12.80%的区域人类活动对FVC变化起着积极作用,地表覆被主要为城区周边的草地和耕地区域,只有7.53%的区域人类活动对FVC变化起着消极作用,主要分布在地表覆被为耕地、由耕地转为建设用地和新...     

气候变化和人类活动对蒙古高原植被覆盖变化的影响

基于全球监测与模型研究组（GIMMS）归一化植被指数(NDVI),对蒙古高原地区1981-2006年植被覆盖的时空变化进行了研究,并从气候变化和人类活动的角度,分析了植被覆盖变化的原因。1981-2006年蒙古高原的植被覆盖时空分布具有明显的地带性特征,森林区及荒漠区植被覆盖呈现小幅下降趋势,草原区呈现上升趋势,蒙古高原NDVI分布从东北向西南、从高原南北边缘地带向中心地带呈明显的规律性变化：高原东北部的大兴安岭地区NDVI最高,蒙古国北部的杭爱山脉次之,西南部荒漠区的NDVI最低。研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,蒙古高原地区的降水变化是植被覆盖变化的重要原因,森林砍伐、河套耕作及城镇化等人类活动则是导致具有相似气候条件的内蒙古与蒙古国植被覆盖变化区域差异的原因。     

人类活动和自然因素对海流兔河流域生态环境影响分析

为了分析研究海流兔河流域生态环境变化以及人为因素和自然因素在区域中各自影响,文中通过计算实际的NPP和潜在的NPP的方法来分离人为因素和自然因素各自所占比例。结果表明:1)研究区多年来植被生态环境呈现出良性的发展;2)在时空变化中,人为因素占到影响区域的85.9%,是该区域生态环境良性发展的主要推动力;3)在区域空间变化中,人类活动影响较大的区域主要集中分布在河床谷地以及湖盆滩地地区,自然因素影响较大的区域主要集中分布在沙丘沙地以及流域分水岭和河岸两边的沙梁地区。人为因素和自然因素共同促进了该区域的生态环境发展,人为因素是该区域生态环境良性发展的主要推动力。     

不同放牧率对羊草+苔草低地草甸草地再生和净初级生产力的影响

在羊草 苔草低地草甸,通过小区围栏放牧,定量研究了不同放牧率对低地草甸牧草再生性能和地上净初级生产力的影响.结果表明:在不同放牧率下各再生期间的再生草量存在着明显的季节性差异,其最大值出现在5～6月份,为136.6 g/m2.适宜的放牧率有利于增加草地的再生草量,各放牧小区的相对生长速率均大于对照小区的相对生长速率,放牧率较低的P2小区相对生长速率最大.各放牧小区地上净初级生产力均小于对照小区地上净初级生产力,即不存在超补偿性生长现象.     

气候变化与人类活动对内蒙古沙漠区气候生态变化的影响

本文通过对内蒙古阿拉善沙漠区气候变迁与生态环境变化的分析,分析气候变化和人类活动对该地区气候生态的影响,探讨该区域生态环境恶化的可能原因。     

2000-2010年内蒙古防沙带草地NPP的变化特征

利用CASA模型计算得到2000-2010年净初级生产力(NPP)及2000年与2010年30 m分辨率的土地利用/覆被数据,探讨近年来内蒙古防沙带草地NPP的变化特征及其与自然因素之间的关系.结果表明:①2000-2010年,研究区草地转为建设用地成为草地流失的主要因素,而荒漠成为草地增加的主要来源,水体与耕地成为草地增加的第二来源.②内蒙古防沙带草地NPP表现为“整体改善,局部退化”的态势.NPP明显增加区主要为海拔低于500 m的东部科尔沁地区与东南部的宁城县、建平县等区域.NPP降低区西至固阳县东至正蓝旗呈带状分布.③从模型的回归结果看,影响草地NPP降低因素的重要性排序为:高程(DEM)＞降水量＞气温＞草地初始质量.草地NPP增加与降低面积在海拔1000m与1300m左右时达到峰值,而这两个海拔高度又恰好是人类活动活跃区,说明草地NPP受人类活动的影响也非常明显.降雨量对草地NPP有明显的正面影响,而气温则表现为负面影响.     

历史时期以来气候环境与人类活动对塔里木盆地东部地区环境变迁的影响

根据有关本地区地理文字记载,塔里木盆地东部一直是干燥的荒漠气候,干燥的气候条件,丰富的沙源,以及气候的动力作用,是导致塔里木盆地东部地区环境变迁和沙漠化必然发展的自然因素。但是,本文认为引起历史时期以来,特别是近代,本地区环境变化的主要原因是人类活动改变地表水的地域分配及人类活动对天然植被的破坏。笔者在1998年5月,2002年10月,2004年5月,2006年5月、10月和2007年5月、11月对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果和实地考察资料基础上,对塔里木盆地东部地区历史时期以来气候环境与人类活动对塔里木盆地东部地区环境变迁的影响进行探讨。