基于CASA模型的吉林西部植被净初级生产力及植被碳汇量估测

将MODIS数据,气象数据与植被数据相结合,利用CASA模型与土壤微生物呼吸模型,计算2001-2010年吉林西部的陆地植被净初级生产力(NPP)和土壤微生物呼吸RH,在此基础上估算了净生态系统生产力(NEP),分析NEP变化规律和原因,估测吉林西部植被碳汇量,结果表明:研究区NPP呈自西向东逐渐增加的趋势;碳源主要分布在通榆、镇赉和大安土地盐碱化比较严重的地区,其植被碳汇量为-160-0gC·m-2·a-1;前郭、扶余、松原、长岭以及白城和镇赉的两个水田灌区的NEP为150-300gC·m-2·a-1,起到碳汇的作用;10年间吉林西部NEP总体上呈波动上升趋势,2010年碳汇能力较2001年增加了47.10gC·m-2·a-1。     

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。     

2000—2019年黄土高原地区土壤保持时空变化及影响因素分析

为揭示全球气候变化背景下黄土高原的生态建设成效,以土壤保持量为评估指标,应用美国修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原土壤保持服务功能以及植被、气象等因素对其影响,分析了2000年以来植被和气候变化影响下黄土高原土壤保持量时空动态变化特征。结果表明:2000—2019年黄土高原土壤保持量平均值为109.5 t/hm²,并呈增加趋势,平均每年增加2.0 t/hm²,空间分布黄土高原中部和东部土壤保持量增加较明显。2000年以来黄土高原地区植被NPP呈增加趋势,年平均值为330.5 gC/m²,且平均每年增加7.2 gC/m²; 2000年以来植被覆盖度年平均值为29.2%,且以平均每年0.52%的趋势增加。黄土高原地区2000年以来气温和降水量均显著增加,平均年降水量为469.1 mm,且呈增加趋势,平均每年增加3.1 mm,年平均气温为10.2℃,平均每年增加0.03℃。黄土高原生态恢复措施加强,加之区域“暖湿化”有利气候条件,促进了区域生态建设成效显现,成为黄土高原生态恢复、功能提升的重要因素之一。     

Comparative Assessment of Grassland NPP Dynamics in Response to Climate Change in China,North America,Europe and Australia from 1981 to 2010

Although climate change has been modifying grassland ecosystems for a long time, few studies on grassland ecosystems have focused on large‐scale responses to climate change. Hence, grassland net primary productivity (NPP) from 1981 to 2010, as well as its variations in China, North America, Europe and Australia, was assessed and compared using a synthetic model in this study. Subsequently, the correlations between the NPP of each grassland type and climate factors were evaluated to reveal the responses of grassland eco‐systems to climate change. The results showed that North America, which has the largest area of grassland ecosystems, exhibits maximum grassland NPP of 4225.30 ± 215.43 Tg DW year^?1, whereas Europe, which has the least area of grassland ecosystems among the four regions, exhibits minimum grassland NPP of 928.95 ± 24.68 Tg DW year^?1. Grassland NPP presented an increasing trend in China and Australia, but decreasing in Europe and North America from 1981 to 2010. In addition, grassland NPP is positively correlated with mean annual precipitation, but demonstrates notable differences with mean annual temperature. In conclusion, climate change has a significant role in explaining the spatiotemporal patterns of and the variations in grassland NPP in the four regions.     

基于地形改进NPP指数的县域耕地产能测算

为了快速准确测算耕地产能,开展耕地质量和产能评价工作,落实“三位一体”的耕地占补政策,该研究尝试将耕地初级净生产力（NPP,Net Primary Productivity）运用于耕地产能测算。在具体提取NPP指数时,使用顾及地形要素对于太阳辐射影响改进的CASA模型,并在此基础上运用地理加权回归以及空间相关性的方法比较了NPP数据与耕地利用指数数据以验证NPP数据运用于耕地产能计算的可行性。研究结果表明：基于NPP获得的耕地产能数据总体呈现中部东南-西北轴线方向以及南部平原NPP指数较高东北、西南两侧较低的布局,而通过与耕地利用指数的地理加权回归发现两者有较强相关性。NPP指数可以直接用于耕地产能评价,能够提高工作效率和准确性。     

黑龙江省森林NPP的遥感反演

以黑龙江省的森林分布区为研究区域,基于光能利用率模型,利用2006年1km分辨率的MODIS数据和82个气象站的日照资料,结合土地覆盖类型,估算出研究区森林的年NPP,实现了遥感数据驱动的黑龙江省森林NPP的反演尝试。结果表明:2006年黑龙江省森林NPP的年总量为120.4×1012g.a-1,年平均值为545.6g.m-2.a-1,NPP最高值为1669g.m-2.a-1。其时间分布特点表现为明显的季节性变化,变化曲线呈单峰型;空间分布特点表现为显著的纬向分布,南高北低,东高西低,其中大兴安岭的森林NPP最低,小兴安岭次之,老爷岭的最高,基本体现了生产力按地域的正常分布规律。     

伊犁地区土地覆被变化及其对植被碳储量的影响

以伊犁地区为研究对象,以2005、2010年和2015年的土地覆被类型数据和植被功能型分类方案为依据,并利用植被固碳模型,分析了近10 a伊犁地区土地覆被变化特征及其对植被碳储量的影响。结果表明:1）伊犁地区土地覆被变化主要表现为农业用地、林地和建筑用地呈增加趋势,年变化率分别为0.007%、0.031%和0.001%,草地和灌木呈减少趋势,年变化率分别为0.003%和0.1%。2）10 a增加农业用地的面积为923.9 km²,主要的转化来源为草地,占转化总量的83.9%,同时也有78.8%的农业用地转化为草地。3）由于土地覆被的变化、植被净初级生产力以及不同土地覆被类型之间碳转化系数的影响,导致植被的碳储量总体上减少了2.48×10⁵ t。从整体上来看,伊犁地区的农业用地和草地的变化最为显著,土地覆被的变化导致的植被碳储量整体呈减少的趋势。由此可以得出,近10 a伊犁地区草地和农业用地的变化是影响植被碳储量的重要因素。     

三江源区玉树囊谦县生态环境变化研究

随着全球气候变化和人类活动干扰加剧,流域生态环境遭到破坏,导致经济发展和生态保护之间的不平衡。青海省扎曲流域,具有国家级的生态地位优势,直接关乎澜沧江中下游地区的生态安危、生产发展、社会经济实力及人们的生活质量。扎曲流经玉树州囊谦县,以囊谦县为研究区,运用遥感手段,对研究区2001~2011年的植被指数(NDVI)和植被净第一性生产力(NPP)的变化情况进行了研究。结果表明,研究区内陆地植被生态系统11年(2001~2011年)来保持着持续的稳定状态,但是这种稳定却容易受到土地利用类型的改变而发生剧烈的变动。     

1958-2008年太白山太白红杉林碳循环模拟

太白红杉(Larix chinensis林主要分布于我国秦岭太白山的林线位置,对气候变化的响应十分敏感.为了定量分析太白山太白红杉林在气候变化背景下的碳循环特征,基于模型(MTCLIM)模拟的温度和降水数据,应用植被动态过程模型(LPJ-GUESS)模拟了太白山南北坡1958-2008年太白红杉林的净初级生产力(NPP)、生物量和净生态系统碳交换量(NEE).结果表明:1)太白红杉和巴山冷杉(Abies fargesii)的NPP和生物量在太白红杉林占有优势,太白红杉的NPP和生物量均大于巴山冷杉.1958-2008年间太白红杉南北坡NPP的平均值为0.38 kgC·m-2·a-1,巴山冷杉为0.25 kgC·m-2,a-1,两者之和占整个太白红杉林NPP的86％;1958-2008年间太白红杉南北坡生物量的平均值为2.91 kgC/m2,巴山冷杉为2.02 kgC/m2,两者之和占太白红杉林生物量的94％.2)太白红杉和巴山冷杉的NPP均表现为北坡大于南坡,且南北坡均有逐年增加的趋势,北坡的增幅小于南坡,所以太白山南北坡太白红杉林的NPP差异有逐年减少的趋势.3)太白红杉生物量的年际波动较大,南北坡呈交替上升趋势,南坡的平均值(2.94 kgC/m2)大于北坡(2.89 kgC/m2).巴山冷杉生物量的年际波动相对较小,北坡生物量水平大于南坡.4)1958-2008年南北坡太白红杉林平均NEE均为-0.023 kgC·m-2·a-1,表现为碳汇.南北坡碳汇水平均呈逐年增加趋势,南坡的增加幅度(0.91 g·m-2·a-1)大于北坡(0.42 g·m-2·a-1).以气候和CO2为驱动因子对太白山太白红杉林的长期碳循环动态做了定量分析,从机理上揭示气候变化与生态系统碳循环的关系,还需要做进一步的野外观测和控制实验研究.     

应用CASA模型估算浙江省植被净初级生产力

自然植被和生产力的变化是表征区域生态环境质量变化的重要指标,利用CASA (Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型对浙江省植被净初级生产力(NPP)进行估算,分析了净初级生产力的时空分布变化及受土地利用变化影响的特点.结果表明:①2006年浙江省净初级生产力平均为625.68 g·m-2·a-1;空间上,呈现出随着海拔的增高而增大的趋势;时间上,各土地利用类型的净初级生产力均表现出一致而明显的季相变化,不同土地利用类型之间的净初级生产力高低差异明显;②全年净初级生产力总量为6 451.24万t·a-1,林地和耕地是净初级生产力总量的主要构成部分,占净初级生产力年总量的70％以上;其中,丽水市净初级生产力年总量最高,为1 336.05万t·a1,舟山市最低,为47.18万t·a-1;生态公益林的净初级生产力均值为815.28 g·m-2·a-1,固碳能力明显优于其他林地;③相比1996年,2006年浙江省净初级生产力年总量因土地利用类型的变化增加了52.96万t·a-1,净初级生产力年总量保持着相对稳定的态势.有效提升浙江省植被净初级生产力途径主要有:在平原地区构建森林网络体系,在山区积极实施阔叶林化改造工程,以及对竹林进行科学集约化经营.