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.     

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...     

基于ZGS和TW模型的长江流域植被NPP时空演变特征

[目的]研究长江流域陆地植被生态系统初级净生产力(NPP)的时空演变特征,为政府部门建立和调整生态功能恢复项目提供参考。[方法]以长江流域为研究区,基于2000—2019年的降水和气温数据,采用周广胜—张新时模型(ZGS)和Thornthwaite Memorial (TM)模型估算NPP,并进一步利用皮尔逊相关分析、一元线性回归分析、Mann-Kendall显著性检验等,对比分析长江流域陆地植被生态系统NPP时空演变特征。[结果](1)基于上述两个模型模拟得到的长江流域NPP时空演变趋势基本一致,相关系数R为0.982,呈现显著正相关关系;(2)2000—2019年长江流域陆地植被生态系统实际NPP与潜在NPP均呈上升趋势,上升速率分别为6.85,2.74 g/(m~2·a)。(3)长江流域实际NPP和潜在NPP在空间上呈东南高西北低的分布格局,低值区域主要分布在草地生态系统;高值区域大部分分布在森林生态系统和农田生态系统。(4)2000—2019年长江流域实际NPP与潜在NPP呈上升趋势的面积分别占研究区总面积的80.65%和84.81%,主要分布在云南、青海、西藏、四川北部及浙江...     

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。     

2008-2014年植被覆盖变化对黑河流域净初级生产力的影响研究

土地利用/覆被变化是生态系统能量流动与物质循环的主要驱动力之一,土地利用/覆被变化最直观的表现就是植被覆盖度的变化,研究其对植被净初级生产力的影响,对区域土地利用的管理具有重要意义.研究利用MO-DIS反射率及NPP数据,分析了2008-2014年黑河流域植被覆盖度变化及其对NPP的影响.结果表明:(1) 2008-2014年,黑河流域年均NPP呈现上升的趋势,流域NPP总体呈现南多北少,上游地区的祁连山地带、中游地区的张掖、酒泉、临泽等地NPP值普遍较高,除沿河道外,下游NPP值普遍较低,并且在下游的北部地区NPP值达到了最低.(2)相比2008年、2014年黑河流域Ⅰ级(盖度小于20％)、Ⅳ级(盖度介于40％～60％)和Ⅴ级(盖度大于60％)植被覆盖等级所占比例有所上升,而Ⅱ级(盖度介于20％ ～30％)和Ⅲ级(盖度介于30％～40％)比例下降,影响该流域植被生长的主导性因子不同,上游地区主要受降水影响,下游受气温影响较大.(3)植被覆盖度对NPP的产量具有很好的指示作用,二者的决定系数高达0.90,NPP产量随植被覆盖度的增大而增加.(4) 2008-2014年,黑河流域NPP总量由6 052.82 GgC/a增加为6 624.54 GgC/a,增加幅度为9.45％,其中,面积减少17 086 km2的低植被覆盖区NPP总量减少仅为25.65 GgC/a,而高植被覆盖度区增加最多,从2 861.96 GgC/a增加为3 206.86 GgC/a,增加量为344.90 GgC/a,较高植被覆盖度区的NPP总量增加次多,增加了251.84 GgC/a,增幅为12.57％.     

黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

宁夏罗山地区2004-2015年NPP时空变化及气候响应

[目的] 揭示罗山保护区植被净初级生产力（NPP）变化规律及气候相关性,为宁夏回族自治区及其周边生态环境保护提供科学依据。[方法] 利用MOD17A3H NPP（2004—2015年）数据、SRTM DEM和罗山周边气象站点（2004—2015年）年均气温和降水数据,运用相关性分析、趋势分析、线性回归分析等方法,分析气候、人口、生态及移民政策等对研究区植被净初级生产力的影响,对区内NPP时空变化特征进行定量化分析。[结果] ①研究区内植被净初级生产力的变化与降水的相关性较高;在核心区,降水与NPP的相关系数R=0.609,置信度p=0.036;在非核心区,相关系数R=0.648,置信度p=0.023;②研究区NPP呈波动增长趋势,速率为0.076 Pg/a（以C计）,高于全国NPP增长速率（0.008 Pg/a）; ③2010—2015年大罗山森林覆盖面积有所增长,NPP介于350～500 g/（m²·a）的森林面积是2004—2009年的4倍,小罗山方向基带植被由荒漠向荒漠草原转化; ④研究区以NPP划分的生态格局主要以荒漠为主（64.9%）,荒漠草原次之（29.6%）,森林占比极低（0.38%）。[结论] 干旱区植被NPP高度依赖降水,罗山地区生态结构有所改善,但森林生态系统仍极端脆弱。     

河北省2005-2014年植被NPP时空演变及其与气候因子的关系

在GIS软件的支持下,利用2005—2014年MOD17A3H与MCD12Q1数据集,结合河北省2005—2012年的142个气象站点资料,利用一元线性回归法分析了河北省10年间NPP的时空演变特征,利用相关系数法分析了NPP与气候因子的相关关系。结果表明:河北省年NPP主要集中在200～400 g/（m²·a）,其中NPP高值区分布在燕山北部区域和太行山东侧一带。2005—2014年河北省年NPP均值与最大值均在波动中微弱上升,年NPP均值在2012年最大为337.63 g/（m²·a）。2005—2014年NPP增长率大于10%的地区分布在冀西北区域和东南边界,其面积占比为43.03%。河北省5种植被覆盖类型按NPP年均值从大到小排列依次为:阔叶林、灌丛、草地、针叶林、农用地。河北省NPP与气温主要呈负相关,与降水主要呈正相关。     

2001—2010年中国农田生态系统NPP的时空演变

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是地表碳循环的重要组成部分,而农业NPP代表了农田生态系统通过光合作用可固定大气中CO2的能力,决定了农田土壤可获得的有机碳含量.测算中国农田生态系统产生的NPP并分析其时空变异规律,探索其影响因子,对于了解全球碳循环,预测未来生态变化趋势具有重要意义.基于MOD17A3数据集,利用一元线性回归趋势线法和相关系数法定量分析了农田生态系统NPP的时空演变特征和气候因子对农田NPP的影响.结果表明,2001-2010年中国农田NPP平均值变化范围为C 0.21 ～ 17.24 Mg hm-2a-1,平均值为4.12 Mg hm-2 a-1.从时间变化来看,NPP年际变化呈现先增加后下降的趋势.从空间分布来看,表现为南方高,北方低,其中,甘新区、黄土高原区、东北区、内蒙古及长城沿线区和黄淮海区北部NPP值较低,＜3 Mg hm-2 a-1;四川盆地、山东丘陵、长江中下游滨海和沿江平原、云南、贵州、海南等地NPP值较高,＞5 Mghm-2 a-1.从变化趋势来看,黄淮海农业区、黄土高原区、新疆的绿洲农业区和长江中下游农业区南部上升趋势明显,东北农业区、四川盆地和长江中下游农业区下降趋势明显.2001-2010年,中国农田中有22％的像元NPP平均值与降水呈显著相关,7％的像元与气温呈显著相关,反映了农田生态系统受人类活动影响较大.     

基于遥感的中国草地生产力初步计算

草地生产力研究对于评估草地生态系统食物供给具有重要意义.在基于MODIS的2001年l km中国陆地生态系统土地覆盖类型产品和植被净初级生产力(NPP)产品,运用各种草地生产力计算模型,初步计算了当年中国各草地生产力指标.计算得到:2001年,中国草地生态系统产干草1.44亿t,理论载畜量为1.08亿个羊单位,潜在食物供给为羊肉308.92万t.结果表明,基于遥感的草地生产力计算方法机理性较强,现势性好,可在较短时间内获取大范围年度草地生产力指标,其计算结果较为符合中国草地生产力的实际分布情况.     

太行山区不同植被条件下土壤水分动态变化特征研究

为了解太行山区主要植被类型的土壤水分状况,选取太行山区4种典型植被——小麦/玉米(农作物)、黄背草(草本)、荆条(灌木)和核桃(乔木),利用大型称重式蒸渗仪,监测了4种植被2018年和2019年生长季(4—10月)的土壤水分、深层渗漏和蒸散发要素,并利用数理统计方法分析了土壤含水量的变化特征。结果表明,2018年小麦/玉米、黄背草、荆条和核桃地平均土壤含水量分别为0.30 cm~3·cm~(-3)、0.35 cm~3·cm~(-3)、0.32 cm~3·cm~(-3)和0.36cm~3·cm~(-3),而2019年平均土壤含水量分别为0.28cm~3·cm~(-3)、0.26cm~3·cm~(-3)、0.23cm~3·cm~(-3)和0.31 cm~3·cm~(-3),相比于2017年生长季末(11月)土壤含水量,2018年小麦/玉米、黄背草、荆条和核桃地土壤含水量下降幅度分别为0.05cm~3·cm~(-3)、0.04cm~3·cm~(-3)、0.09cm~3·cm~(-3)和0.05cm~3·cm~(-3),2019年下降幅度分别为0.07 cm~3·cm~(-3)、0.13 cm~3·cm~(-3)、0.18 cm~3·cm~(-3)和0.10 cm~3·cm~(-3),荆条地土壤水分的下降幅度最大,小麦/玉米地下降幅度最小。在垂直方向上, 4种植被土壤水分变化趋势一致,随着土层深度的增加土壤含水量逐渐降低,但对土壤水分的获取深度有所差异。土壤水分获取深度小麦/玉米主要为45～100cm,黄背草和核桃主要为100～150 cm,荆条主要为150～180cm。形成这一结果的原因可能是根系分布的差异,小麦/玉米和黄背草为禾本科植物,根系分布在浅层土壤,虽然核桃为乔木,但其为浅根植物,而荆条在主根周围分布有丰富的侧根,且主根延伸到土层深部,能够获取深层土壤水分。这表明荆条是该地区主要耗水物种,在太行山区绿化植被的选取和生态系统的管理和修复中,应尽量减少荆条的覆盖面积。     

太行山区不同坡度NDVI变化趋势差异分析

山区坡度对土壤侵蚀和植被生长有重要影响。分析不同坡度NDVI变化趋势的差异有助于理解植被对不同坡度的响应情况,加深对植被变化影响机制的理解。本文基于MODIS数据和DEM数据,以生长季NDVI均值为表征指标,采用基于像元的趋势分析方法以及基于坡度的回归分析法,分析了太行山地区2000—2015年间植被变化情况,并且对植被变化趋势与坡度关系的规律做了系统性分析。同时,本文采用土地利用转移矩阵来分析2000年和2010年两期不同坡度土地类型流转的面积及方向,探讨土地利用变化对不同坡度植被变化的影响状况。结果表明:(1)研究时段内太行山区植被总体上得到改善,植被改善区域占该区总面积的93.5%。(2)NDVI增加趋势在中西部地区(山西省境内)最为明显,东部和南部部分中低海拔区出现减少趋势,主要集中在东部邻接华北平原的低山丘陵区。(3)坡度较大的区域生长季平均NDVI较高。(4)植被变化趋势(y)与坡度(x)之间的关系为非线性关系,可用二次函数来表示,其表达式为:y=?0.311x2+8.098x+28.027。(5)当坡度在7°~15°,植被变好趋势最为明显,其次是坡度为15°~20°,坡度7°~20°NDVI变化趋势均值分别比20°区域和≤7°区域高15.8%和29.8%。(6)2000—2010年在低(0°~7°)、中(7°~20°)和高坡度(20°)区域,耕地、林地、草地总面积均减少,主要流向了建设用地和水域。然而,3个坡度范围NDVI变化趋势均为正,且增加最明显的为中坡度地区,然后依次是高坡度地区和低坡度地区。(7)NDVI变化趋势受到土地利用类型和面积的影响较小,主要受到自身生化条件、自然环境条件和人为扰动(土地利用强度等)的综合作用。基于以上结果,本文对太行山区不同坡度土地资源的合理利用和生态环境保护具有重要意义。     

基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究

地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用GIS空间分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了1990-2008年间河北省太行山区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了2个地形位, 草地已失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为3个区段: 耕地、水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占研究区总面积的45.79%、41.30%和12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境恢复提出了相应建议和措施。     

滨海盐土区NPP时空分异特征研究——以河北省黄骅市为例

随着黄骅地区城市化进程速度的加快,自然植被所产生的生产力下降现象也愈演愈烈。本文以光能利用率模型为基础,对黄骅范围内的植被净初级生产力进行测算,并分析植被净生产力模拟结果的时空分异特征。结论如下:1黄骅市2001~2010年均NPP大部分集中在200~500 g C m~(-2)a~(-1)之间。2黄骅市NPP在2001年到2010年总体呈波动变化,但可以看出有一定上升趋势,在2006年NPP达到顶峰,为512 g C m~(-2)a~(-1),在2002年达到波谷,为202 g C m~(-2)a~(-1)。3研究期间,黄骅市植被NPP分布符合地理分布规律,年均NPP值呈现从西向东递减的变化趋势。从平原农耕地区到盐碱地区,再到东部平原城市地区,NPP呈现下降状态,且存在高值和低值的地域。4不同土地类型间NPP数值也存在差异:其中耕地盐碱地水域湿地盐田园地草地工矿建设用地。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

太行山山前平原土壤有效水动态分析

利用栾城试验站1998—2002年的降水和土壤水观测资料,探讨太行山山前平原的土壤有效水量和土壤水有效性的时间变化特征。结果表明,①土壤有效水量年内变化明显,受降水影响显著;年际变化呈减少趋势,秋季变化幅度最大;作物的主要供水层下移。②作物根系层土壤水的总体有效性在全年基本为“中效”;在冬小麦生育期,深层的土壤水逐渐转为“难效”,经过雨季能基本得到缓解;自1998年至2001年土壤水分有效性等级由浅层至深层依次降低。     

太行山低山区不同植被群落蒸发蒸腾研究

采用大型非称重式蒸渗仪对太行山低山区典型植被群落黄背草、荆条及其复合群落蒸发蒸腾进行了研究.结果表明,在整个生长季3种植被群落蒸散、植物蒸腾均呈以8月为峰值的单峰曲线,且黄背草5～6月蒸散量、蒸腾量最大,其他月份复合群落最大.整个生长季中土壤蒸发表现为5～6月份高,9～10月份低.黄背草、荆条和复合群落3种植被的生长季总蒸腾量分别是591.8 mm、611.9 mm、647.0 mm,总蒸发量分别是138.6 mm、130.8 mm、134.9 mm, 蒸散量分别是730.4 mm、742.0 mm、790.5 mm.3种植被群落之间比较结果表明,复合群落的总蒸散量和蒸腾量略大于黄背草和荆条群落,而黄背草和荆条群落差别不明显.     

太行山区山野菜植物资源与开发利用探讨

介绍了山野菜的特点、开发利用价值及其目前开发利用现状和发展趋势,并探讨了太行山区山野菜的种类与开发利用现状以及引种驯化与产业化开发的可行性。     

太行山山前平原区蒸散量和作物灌溉需水量的分析

应用Penman-Montieth、Priestley-Taylor和FAO-24 Blaney-Criddle 3种方法计算了太行山山前平原高产区的参考作物蒸散量并对计算结果和利用实际蒸散量计算的作物系数进行了分析,结果表明：Penman-Montieth公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式估算的参考作物蒸散量结果相近,而Priestley-Taylor方法结果偏低;在不同公式基础上计算的作物系数也存在着明显的差异,以Penman-Montieth公式为基础计算的作物系数比较合理,FAO-24 Blaney-Criddle计算的作物系数在4月到10月之间比较合理,Priestley-Taylor公式计算的作物系数偏高;在分析了多年作物系数的基础上,对不同水分年型下的作物需水量和灌溉需水量进行了计算,冬小麦和夏玉米季的灌溉需水量分别在270～400 mm和0～330 mm之间。     

太行山前平原近40年降水的变化趋 势及其对作物生产的影响

降水是作物生产的主要限制因素,在干旱半干旱地区尤为重要。通过对太行山山前平原近46年降水量资料分析表明,太行山山前平原降水量在以每年5.1mm速度下降,其中夏玉米季下降比较严重。而冬小麦季的灌溉需水量是夏玉米季的2倍。田间试验结果表明,旱作条件下作物产量与降水量关系密切,而非充分灌溉条件下作物产量的变异性不大,今后应提倡合理灌溉。