Impact analysis of climate data aggregation at different spatial scales on simulated net primary productivity for croplands

For spatial crop and agro-systems modelling, there is often a discrepancy between the scale of measured driving data and the target resolution. Spatial data aggregation is often necessary, which can introduce additional uncertainty into the simulation results. Previous studies have shown that climate data aggregation has little effect on simulation of phenological stages, but effects on net primary production (NPP) might still be expected through changing the length of the growing season and the period of grain filling. This study investigates the impact of spatial climate data aggregation on NPP simulation results, applying eleven different models for the same study region (∼34,000 km²), situated in Western Germany. To isolate effects of climate, soil data and management were assumed to be constant over the entire study area and over the entire study period of 29 years. Two crops, winter wheat and silage maize, were tested as monocultures. Compared to the impact of climate data aggregation on yield, the effect on NPP is in a similar range, but is slightly lower, with only small impacts on averages over the entire simulation period and study region. Maximum differences between the five scales in the range of 1–100 km grid cells show changes of 0.4–7.8% and 0.0–4.8% for wheat and maize, respectively, whereas the simulated potential NPP averages of the models show a wide range (1.9–4.2 g C m⁻² d⁻¹ and 2.7–6.1 g C m⁻² d⁻¹ for wheat and maize, respectively). The impact of the spatial aggregation was also tested for shorter time periods, to see if impacts over shorter periods attenuate over longer periods. The results show larger impacts for single years (up to 9.4% for wheat and up to 13.6% for maize). An analysis of extreme weather conditions shows an aggregation effect in vulnerability up to 12.8% and 15.5% between the different resolutions for wheat and maize, respectively. Simulations of NPP averages over larger areas (e.g. regional scale) and longer time periods (several years) are relatively insensitive to climate data aggregation. However, the scale of climate data is more relevant for impacts on annual averages of NPP or if the period is strongly affected or dominated by drought stress. There should be an awareness of the greater uncertainty for the NPP values in these situations if data are not available at high resolution. On the other hand, the results suggest that there is no need to simulate at high resolution for long term regional NPP averages based on the simplified assumptions (soil and management constant in time and space) used in this study.     

纳米蜂胶颗粒对鸡免疫功能的影响

通过专有技术制备纳米蜂胶颗粒（NPP）。在不同的pH值条件下，其颜色、透明度及形态结构均有很大变化，但是它对温度不敏感。NPP使迪卡白雏鸡血液中的T淋巴细胞比率增加极显著；使雏鸡RBC－C3bR花环率极显著增加，而使RBC－IC花环率显著降低。EEP作为佐剂能促进鸡的体液免疫，可以提高特异性抗体的滴度。     

基于Landsat TM数据的长白山西部NPP估算

[目的]对1999和2001年长白山西部NPP进行估算。[方法]基于Landsat TM数据,运用遥感模型,对长白山西部1999和2001年同一时相的植被进行NPP估算。[结果]1999年,长白山西部NPP最大值是134.408 3 t(DW)/(hm2·a),最小值是7.885 2t(DW)/(hm2·a);2001年,NPP最大值是86.372 3 t(DW)/(hm2·a),最小值是17.566 3 t(DW)/(hm2·a)。长白山西部NPP的最大值主要集中在图们市、延吉市、龙井市、和龙市山区。1999年的NPP分布范围明显比2001年大,同时,1999年的NPP值普遍比2001年高。[结论]大尺度陆地生态系统NPP的测定研究需要加强。     

区域尺度下气候因子的插值优化及其与草地NPP的相关性

利用甘肃省及周边42个气象站点的气象数据和154个草地样地地上生物量（风干质量）实测数据,在AMMRR插值方法的基础上,加入坡度、坡向两个变量,对甘肃省1996－2005年的年均温和年降水量、不同季节温度和降水量进行空间模拟,并分析了甘肃省年均温和年降水量的空间分布格局,以及草地净初级生产力(NPP)对年均温、年降水量和不同季节温度、降水量的响应。结果表明,1）相对其他插值方法,引入了坡度、坡向等微观地理因子的AMMRR插值方法,可充分体现甘肃省的年均温、年降水量受地形影响的微观变化,更符合实际情况。2）除冬季外,草地NPP与不同时期的温度之间均呈显著负相关（P<0.01）,与不同时期的降水量均呈显著正相关（P<0.01）,而且与降水量的相关性明显高于温度。     

近20年黄河流域植被净初级生产力时空分布及其对极端天气变化的时空响应

为探究黄河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化及对极端天气指数的响应情况,利用MODIS NPP数据和极端气候数据,辅以斜率法和偏相关分析法分析了2000—2019年黄河流域植被NPP时空动态及其对极端降水指数和极端温度指数的响应情况。结果表明：(1)近20 a黄河流域植被NPP呈从北向南增加的趋势,大面积上表现为增加趋势。(2) NPP与极端降水指标以显著和极显著正相关为主。其中,除最长连续湿润天数呈显著正相关和极显著正相关的像元占比为16.5%,其他几种指标均在25%以上。(3)极端降水事件的水量和强度呈显著增加趋势,极端温度事件中与偏冷相关指标总体呈下降趋势,与变暖有关的事件呈明显上升趋势,其变化存在显著空间异质性,年际差异大。(4)日最高气温的最大值、日最低气温的最大值、冷夜日数、冷昼日数、冰冻天数和霜冻天与植被NPP以负相关为主,日最高气温的最小值、日最低气温的最小值、暖夜日数、暖昼日数、气温日较差和暖期与植被NPP以正相关为主。近20 a黄河流域植被NPP时空变化存在显著地域性差异,其中在干旱和半干旱地区极端降水增多在一定程...     

基于长时间序列遥感数据反演NPP的耕地质量评价

为客观获得省域耕地质量分布状况,减少时间断点引起的评价误差,构建了一种基于长时间序列遥感数据反演NPP的耕地质量评价方法。首先,在耕地图斑约束下,采用时序LSWI和EVI数据识别水稻和玉米;然后,采用2000—2010年MODIS的MOD09A1数据,结合气象站点数据,利用VPM模型分别计算水稻和玉米的净初级生产力(NPP),并得到多年NPP均值,可反映耕地种植作物的常年长势,使用距平分析法消除作物类型差异,得到表征耕地质量的评价结果;最后,以吉林省为研究区,对本文提出的方法进行了实证与分析。实验结果表明,长时间序列NPP耕地质量反演结果与耕地质量利用等别整体空间分布一致。其中,吉林省中部与北部由于耕地集中连片,反演结果准确。南部山区耕地斑块破碎,耕地与林地混合,导致反演结果偏高。本文构建的长时间序列NPP耕地质量评价方法对省域范围、集中连片耕地质量评价具有可行性,可为我国耕地质量评价提供科学依据。     

内蒙古不同类型草地NPP时空动态特征及其气候影响因素分析

为揭示内蒙古不同类型草地净初级生产力(NPP)时空动态,探究其与气候因子的相关性,利用2001～2016年遥感数据,气象数据和20世纪80年代中国草地分类数据,采用光能利用率(CASA)模型,模拟获取2001～2016年内蒙古草地NPP,并分析了不同类型草地NPP的时空动态及其对气候因子的响应。结果表明:(1)2001～2016年,内蒙古草地年均NPP为163.9 gC/(m^2·a),空间上呈现东北部高西南部低的特征,年均NPP总量为31.6 TgC/a(1Tg=10¹²g);(2)试验的16年,内蒙古草地年均NPP呈增加趋势增加量为2.1 gC/(m^2·a),年际波动较大;(3)温性草甸草原、热性草丛、低地草甸、山地草甸和沼泽的年均NPP呈显著增加趋势,其他5类呈显著减少趋势;(4)NPP与年均温和年总降水量的相关系数分别为-0.01和0.4;(5)除温性荒漠草原和温性草原化荒漠外,其他类型草地NPP均与温度呈负相关关系,所有类型草地NPP与降水量均呈正相关关系。降水是影响内蒙古草地NPP最主要的气候因子。     

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。     

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。     

耕地净初级生产力及生态服务价值时空分异研究——以甘肃省白银区为例

耕地是人类赖以生存的基本资源,为促进甘肃省白银区耕地的持续健康发展,对研究区耕地净初级生产力(NPP)和生态服务功能的时空分异进行定量分析。结果表明,2004-2014年白银区耕地的NPP和生态服务单位面积价值总量略有上升,且耕地的NPP和生态服务单位面积价值在空间分布上有显著的区域差异性,可分成NPP和生态服务价值相对较低的北部区域和相对较高的南部区域。在北部区域,耕地生态服务单位面积价值为4.66万元/(hm2.a),NPP为 3.27 t/(hm2.a);在南部区域,生态服务单位面积价值为5.46万元/(hm2.a),NPP为5.38 t/(hm2.a);白银区耕地的生态服务价值主要以土壤保持和大气调节价值为主,占总价值的76.87%。