贵州省陆地净初级生产力的季节变化研究

了解不同季节陆地净初级生产力(NPP)的变化及与气候的相互关系以及其空间分布对深刻理解贵州陆地生态系统对全国气候变化的响应和陆地碳循环研究具有重要意义. 本文使用1981-2000年间GLO-PEM模型模拟的贵州陆地NPP数据和同期气温、降水等数据, 研究不同季节贵州陆地植被NPP的变化. 结果表明, 在1981-2000年期间, 春季和秋季NPP都呈显著增加趋势, 夏季和冬季NPP都呈减少趋势, 春季是NPP增加速率最快的季节, 夏季是NPP减少速率最快的季节. 夏季NPP增加最高的区域分布于贵州南部的多数地区; 夏季NPP降低最多的区域分布于贵州西北部.     

黄土高原地区植被净初级生产力遥感监测及其动态变化分析

利用经改进的CASA模型,模拟分析了1999～2008年黄土高原地区植被净初级生产力（NPP）的变化趋势及其时空分布,并对其拟合可信度进行了分析。结果表明,在黄土高原地区水热条件较好的地区,实施退耕还林（草）工程对植被生长的变化及不同植被生态系统的生产力有着较明显的积极作用。     

银川盆地净初级生产力估算和趋势分析

【目的】基于2000-2010年间的遥感数据、气象数据,利用净初级生产力(NPP)估算模型模拟银川盆地NPP,分别从逐月、逐年对其时空变化过程进行分析,并进行预测分析,阐述11年期间银川盆地植被NPP的时空格局与变化特征,探讨NPP与植被健康指数(VHI)之间的耦合关系。【方法】选取2000-2010年间的SPOT VEGETATION数据、归一化植被指数（NDVI）、遥感数据、考虑了研究地区内及其周边气象站点数据等,利用CASA 模型,一元线性回归、奇异值分解等方法对银川盆地NPP空间分布进行估算与分析。【结果】2000-2010年,银川盆地逐月NPP平均值呈现小幅度增长,月均增加0.51 gC·m^-2,以7月、10月NPP值增长最为显著;2000-2010年,银川盆地逐年NPP平均值也呈小幅度增长,年均增加0.24 gC·m^-2,NPP 年平均值总体呈波动趋势,以2007、2009年NPP增长最为显著,降水直接导致了2005、2006年的NPP值出现低值;2000-2010年,从银川盆地NPP空间变化来看,行政区域年平均NPP物质量大小依次为：大武口区＞永宁县＞灵武市＞西夏区＞青铜峡市＞利通区＞平罗县＞贺兰县＞惠农区＞兴庆区＞金凤区。银川盆地NPP 平均值表现出“南北高中间低、东高西低”的空间格局,其中NPP低值集中在西夏区、兴庆区、金凤区等区域;NPP趋势的好坏与村镇点数量大小、人口数量呈异步变化关系;银川盆地的VHI变高（低）时,NPP随之变低（高）,第一模态左右场的相关系数为-0.69,呈现异步耦合关系。【结论】采用光能利用模型对银川盆地的NPP进行估算模拟和实测验证,发现其模拟结果与实测数据接近,该模型测算银川盆地的NPP较为合理;银川盆地NPP总体趋于良好,但局部区域出现恶化情况;银川盆地NPP波动明显,主要受土壤湿度的影响,因此NPP对干旱具有一定的指示作用。     

三江源生态系统近10年净初级生产力估测

为揭示三江源地区近10年来生态系统植被净初级生产力(NPP)的演变规律,借助研究区域的气温、降水等气象数据及MODIS遥感数据,应用CASA模型估算了三江源生态系统2001—2010年间的NPP,分析了NPP的时空变化格局。结果表明:2001—2010年间三江源生态系统NPP呈现由西北向东南逐渐递增的趋势,10年平均NPP为169.02 g·m-2·a-1,变化范围为159.53~176.25 g·m-2·a-1;10年来三江源草地NPP呈减少趋势,减少速度为0.69 g·m-2·a-1,减幅为4.77%。研究结果可以为三江源地区生态资源的有效管理与合理利用提供理论依据。     

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。     

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。     

淮河流域植被净初级生产力与干旱的相关性分析

基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型估算2001—2016年淮河流域植被净初级生产力,分析其时空变化特征,并结合降水距平百分率,探讨干旱对植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的影响。结果表明,2001—2016年淮河流域年均NPP值呈现递减趋势,递减速率为-2.22 g C/(m~2·年);淮河流域年均NPP值空间分布差异明显,表现为河南南部和安徽南部地区植被NPP减少明显,而处于增长趋势的区域主要位于山东省和江苏省大部分地区;随着干旱影响范围的增加,淮河流域年均植被NPP呈降低趋势。干旱与植被NPP呈正相关的区域占整个流域总面积的93.1%,两者呈明显正相关的地区横穿山东省中部和安徽省东北部。综合研究结果可知,淮河流域干旱对植被净初级生产力影响明显。     

IBIS模拟集水区尺度的东北东部森林净初级生产力

为使IBIS(integrated biosphere simulator)模型更好地体现碳循环过程的空间异质性,引入GIS技术,改进了IBIS模型的土壤水分再分配和地表太阳辐射计算模块,增加了地形分析模块。在气象、地形、植被和土壤等数据的支持下,利用改进后的模型估算了2004年张家沟集水区森林净初级生产力(NPP),分析了森林NPP空间分布格局及其随地形因素的变化。结果表明:改进后的IBIS模型适用于东北东部集水区森林NPP的模拟估算;研究区2004年森林NPP在空间上大体呈现为东北和西北2区域高,逐渐向中心沟谷地区减少;森林NPP年平均值为375 g/(m2·a),NPP年总量为541.72 t/a;各植被类型中,杨桦林的年平均NPP最高(405 g/(m2·a)),杂木林最低(336 g/(m2·a));从地形因素看,海拔高度和坡度对森林NPP影响不大,而坡向对森林NPP影响最明显,阳坡的森林NPP较阴坡高41%。     

植被净第一性生产力模型研究进展

论述了植被净第一性生产力模型的国内外研究进展，并对现有的自然植被和作物生产力模型进行了简单评价，比较其优劣，指出了今后的发展方向；建立植被叶面积指数与生物生产力区域遥感动态模型；在全球变化的背景下，研究生物生产力的变化趋势尤为重要；对于作物生长模型应组建模型运行所需的各类数据库。     

后官湖地区NPP的计算及分析

基于植物生理生态学特点与水热平衡关系的植物净第一生产力模型对后官湖地区的自然植被第一生产力进行了计算和分析,结果表明,农田植被的净第一生产力最高,林地次之平,湖泊湿地最低,平均净第一生产力分别为983.36、172.24、45.01g/（m2·年）。研究区平均净生产力为1200.61g/（m2·年）,接近温带阔叶林的平均净生产力[1200.00g/（m2·年）],稍高于武汉地区的本底值1171.60g/（m2·年）,表明后官湖地区的生产系统恢复稳定性及自然系统恢复和调控能力较强,生态系统处于良性循环状态。     

北京山区油松林净初级生产力对气候变化情景的响应

应用BIOME-BGC模型模拟北京十三陵林场油松林净初级生产力对不同气候变化情景的响应。在模拟时设置了本底、CO2浓度加倍、气候变化、CO2浓度和气候同时变化4类8种不同气候情景,其中气候变化设置为温度升高3.5℃、降水增加14%。模拟结果表明:1970—1988年油松净初级生产力(以碳计)的平均值为387.38g·m-2·a-1,有明显的年际变化。油松的净初级生产力正向响应了CO2浓度的倍增,但对净初级生产力积累效果不明显。在气候变化情景下,油松的净初级生产力反向响应了温度升高3.5℃情景,正向响应了降水量增加14%情景,且对降水量的响应十分明显,降水量是控制北京山区油松林净初级生产力的主要因子;CO2浓度、气候变化情景下,CO2浓度倍增和降水的增加会削弱它们对油松林净初级生产力的积累作用。     

黑龙江省植被净第一性生产力动态分析

利用气象数据,采用Thornthwaite模型计算了黑龙江省1972、1988、2004年3个时期的植被净第一性生产力(NP,P),利用地理信息系统空间插值的方法获得了黑龙江省3个时期的NP,P空间分布,并进一步对其动态变化及空间分布情况进行了分析.结果表明,黑龙江省中东部和南部气候湿润地区NP,P值明显高于其它地区,这与年平均气温和年降水量的变化趋势一致.根据动态对比得出,30多年来,黑龙江省的NP,P值总体上呈现明显的逐年下降趋势,地区变化明显.如:西南部的齐齐哈尔、泰来、富裕等降水量稀少的地区,NP,P一直在降低;西北部地区NP,P也在下降,但近年有小幅回升.通过研究表明:NP,P与年降水量之间呈单调递增的显著线性关系,与年平均气温之间相关显著.     

草地牧草生产力对不同放牧强度响应的研究进展

放牧是草地生态系统最主要的利用方式.草地牧草生产力对不同放牧强度的响应研究一直是草原生态学领域的一个重要科学问题,明确认识该问题对草地生态系统可持续利用至关重要.国内外学者已经针对该问题做了大量研究工作.但对适度放牧可促进草地牧草生产力的认识依然存有争论,对放牧对草地牧草生产力影响这一科学问题缺乏深入的机理认识.综述了国内外对该科学问题的研究进展,探讨了研究工作中存在的问题,指出模型模拟结合观测实验数据进行放牧对草地牧草生产力影响的深入机理研究是未来的研究方向.     

2001-2013年黄土高原植被净初级生产力时空变化及其归因

基于光能利用率模型(CASA),利用遥感数据、气象数据和基础地理数据,测算了2001-2013年黄土高原植被净初级生产力(NPP),并辅以一元线性回归、Hurst指数及相关分析等方法,分析了2001-2013年黄土高原NPP时空变化特征、未来变化趋势及其驱动因素.结果表明,2001-2013年黄土高原植被年均NPP呈显著增加趋势,年增速为4.9 g/(m2·a).黄土高原植被NPP空间分布差异显著,表现出由东南向西北递减的趋势.黄土高原植被NPP呈增加趋势和减少趋势的面积分别占78.0%和22.0%.Hurst指数表明研究区未来植被NPP变化的正向特征显著,呈持续性和反持续性的比重分别为72.1%和28.9%.黄土高原植被NPP变化与降水、气温相关性不大,人类活动是影响植被NPP变化的重要因素,且对NPP有双重影响.     

基于气象模型的黑龙江省植被净第一性生产力

植被净第一性生产力(Net primary productivity,NPP)反映了植物每年通过光合作用所固定的有机物总量,在全球变化中占有重要地位.利用黑龙江省1998-2007年逐日气象资料,采用Miami气象模型,研究了黑龙江省1998-2007年间植被NPP的动态变化及时空特征,分析了NPP与年平均气温和年降雨的关系.结果表明:1998-2007这10 a间黑龙江省NPP在波动中呈现增加趋势,除1998年外,NPP值从1999年的689.52g/(m2·a)增加到2007年的695.67g/(m2·a),平均每年增加0.615 g/(m2·a),其平均值为752.93 g/(m2·a).NPP的空间分布与年均温度及年均降雨量的空间分布具有一致的变化趋势,黑龙江省中、东南部湿润且热量较好地区,NPP值较高;西部干旱地区和北部大兴安岭寒温带热量资源匮乏地区,NPP值较低.NPP与年平均温度及年降水量呈极显著的正相关.