2000-2013年中国植被碳利用效率(CUE)时空变化及其与气象因素的关系

植被碳利用效率（CUE）是评估陆地碳循环的重要指标,探讨其动态特征对气候变化的响应对于陆地生态系统碳循环研究具有重要的指示意义。基于MOD17数据计算中国植被CUE,辅以地统计学理论,利用趋势分析、变异系数及相关性分析等方法,研究了2000—2013年中国植被CUE的时空变化特征,并结合气象要素数据剖析植被CUE对气候变化的响应。结果表明:全国植被年CUE在研究年限内总体上表现为轻微的增长趋势,具体表现为在2000—2007年以0.000 6的变化率呈现波动下降的趋势,而2007—2013年植被CUE呈现显著上升的变化趋势,该变化特征可归因于2007年气温及降水格局的改变;植被CUE空间分布具有明显的空间异质性,大体呈现西部高东部低的状态。CUE增加较明显的区域主要分布在内蒙古呼伦贝尔地区,青藏高原大部分地区,东部沿海地区以及台湾岛。而CUE呈减少趋势的区域分布范围较广,其中减少趋势较为明显的地区主要包括东北平原及华北华中的大部分地区,另江南地区及新疆部分地区也有零星分布。草地及森林区域植被CUE波动变化较小,表明该部分地区生态系统处于良性循环。不同植被类型的CUE均值表现为:草地（0.21） > 农田（0.14） > 森林（0.09） > 灌丛（0.06）。全国大多数地区植被CUE与降水呈正相关,而与气温则呈负相关,而这种相关性会随着区域气候格局及植被类型的变化而变化。总体上,全国植被CUE的增加主要归因于降水量的增加,而气温的升高则造成植被CUE的降低。     

基于CASA模型的甘肃省草地净初级生产力研究

利用基于遥感数据的光能利用模型-CASA模型估算了2005年甘肃草地生态系统NPP,分析了其空间格局,以及地形因素对草地NPP的影响。(1)实测数据与模拟结果对比表明,修正后的CA-SA模型的可操作性强,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对草地生产力进行模拟,模拟效果较好。(2)2005年甘肃省草地NPP总量为3.76×1013g/(m2.a),最高值达790.56g/(m2.a),年均值为139.15g/(m2.a),由西南向东北逐渐减少。(3)草地NPP季节变化非常明显,夏季NPP达到最大值;冬季植被基本停止生长,草地NPP值最低。4)在海拔3 000～3 500m区域、25°～30°坡度以及东坡草地NPP均达到较高水平。     

西南地区植被NPP对多尺度气象干旱的响应

[目的] 为研究植被对不同时间尺度干旱的响应机理,明确西南地区极端干旱事件频发对植被生长产生严重的负面影响。[方法] 基于西南地区2001—2019年的NPP数据和1~24个月连续尺度的SPEI数据,采用相关分析法、最大值合成法及显著性检验等方法探究西南地区不同地貌类型植被NPP对多尺度SPEI的响应特征,并分析不同植被类型NPP对多尺度SPEI响应的差异性。[结果] (1)在年际、季节及生长季尺度,植被NPP与1~24个月尺度SPEI的响应均以1－3月尺度占主导,表明植被NPP对短期干旱变化具有较好的响应,不同地貌分区响应时间表现出差异性。(2)空间上,植被NPP与1~24个月尺度SPEI的最大相关系数呈明显的异质性和季节性差异。年际相关性表现出从东南—西北呈显著正相关—显著负相关的变化趋势,季节相关性表现为夏季均以显著负相关占主导,春季、秋季和冬季均以显著正相关占主导,表明西南地区的夏季温度高且湿润,使植被生长受限,生长季正、负相关关系的区域面积比例相差不大,且呈显著正相关面积最大的地区为广西丘陵,呈显著负相关面积最大的地区为若尔盖高原。(3)不同植被类型NPP对1~24个月尺度SPEI的响应具有一定差异,尽管草地、灌丛、林地对SPEI的响应特征基本相似,但所有植被类型NPP在夏季随SPEI尺度的缩短呈负相关趋势越强烈。表明在夏季高温干旱条件下,各种植被类型都更易受到干旱的影响。[结论] 研究结果为西南地区生态系统的保护和修复提供有效的科学支撑,同时,为防灾减灾及应对气候变化提供重要的理论依据,有助于制定更具针对性的政策和措施,推动西南地区的可持续发展。     

2001-2013年开孔河流域净初级生产力遥感估算及其时空分布特征

[目的]估算2001—2013年开孔河流域净初级生产力（NPP）,并分析其时空分布特征和未来变化趋势,为自然资源的管理和有效利用提供依据。[方法]基于MODIS植被指数（NDVI）产品数据、气象数据和植被分类数据,利用改进的CASA模型。[结果]2001—2013年开孔河流域年均NPP呈逐渐增长趋势;空间上表现为西北高、东南低的特征,以开孔河为高值中心呈带状分布;NPP年内变化较大,夏季最高,占全年的65．30％,冬季仅有2．13％,为各季最低;Hurst指数与Slope趋势空间耦合图表明流域内未来NPP将呈增长趋势。[结论]开孔河流域生态环境呈良性发展的态势且季节差异明显、区域差异明显。     

太行山区植被NPP时空变化特征及其驱动力分析

本文基于2000—2014年MODIS NPP数据,结合同期土地利用变化、气温、降水和DEM数据,运用趋势分析法、相关系数法及分区统计法等方法,研究了太行山区2000—2014年植被NPP时空变化特征,分析了气温、降水等气候因素和人为因素对植被NPP变化的影响,为太行山区植被资源管理及生态环境调控提供参考。研究结果表明:(1)太行山区植被NPP多年平均值为284.0 g(C)·m~(-2)·a~(-1),耕地、林地和草地的NPP均值分别为302.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、258.1 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、286.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)。(2)2000—2014年太行山区植被NPP整体呈上升趋势,但大部分植被NPP变化未达到显著水平;16.17%的植被NPP显著或极显著升高,主要分布在太行山区西侧;0.88%的植被NPP显著或极显著降低,零散分布在研究区内。(3)不同植被类型NPP变化速率为草地耕地林地。(4)基于区域平均计算,太行山区植被NPP与降水显著正相关(P0.05),与气温负相关(P0.05)。基于像元计算,植被NPP与降水显著或极显著正相关区面积比例为23.82%,主要分布在太行山区北段,几乎没有显著负相关区;植被NPP与气温显著或极显著负相关区面积比例为8.42%,主要分布在太行山区西侧,显著或极显著正相关区面积比例为0.81%,主要分布在太行山区最北端。(5)研究期内气候因子对植被NPP的升高整体上表现为促进作用,而人为因素主要表现为抑制作用。太行山区生态环境保护仍应以减少人为干扰为主。     

低温雪灾对莽山保护区植被NPP影响的遥感评价

低温雪灾对植被的影响不仅体现在对植被外在植株的损害上,还体现在对植物内在生理活动的破坏方面。因此,低温雪灾对植被影响的评价应立足植被恢复较长一段时间的植被变化。以2008年1月的低温雪灾为背景,选择反映植被生长特性的植被净初级生产力为研究对象,以受人类活动干扰程度较小、能较好体现植被自然恢复的莽山保护区为研究区,构建了光能利用率模型（CASA模型）,对低温雨雪灾害发生前和发生两年后的植被净初级生产力进行了估算,通过其变化情况来衡量低温雨雪对植被的影响。还对不同地形条件下、不同林龄和树种的植被NPP受低温雪灾影响的差异进行分析,以期为整个莽山乃至南方受灾地区灾后评价和重建决策提供数据支持。     

近47年天山山区自然植被净初级生产力对气候变化的响应

利用天山山区10个对各类天然草场气候和植被类型具有较好代表性的气象台站1961—2007年的历史气候资料,使用线性趋势、Modet小波和Mann—Kendall检测等方法在对年平均气温、降水量变化趋势、变化特征分析的基础上,分别采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型和周广胜模型对该地区的自然植被净初级生产力（NPP）及其对气候变化的响应进行了计算和对比分析。结果表明：近47a,天山山区的气候总体呈较明显的“暖湿化”趋势,并于1970年发生了由“冷干”向“暖湿”的突变;尽管基于各模型的NPP在数值上有一定差异,但其在时空领域对气候变化响应的趋势是一致的,即：47a来,在气候“暖湿化”背景下,天山山区的NPP总体呈较明显的增大趋势,并于1970年发生了突变性的增大;与年平均气温和年降水量一样,基于各模型的NPP也具有3～22a的不同时间尺度的周期变化;在各类草场中,以草甸草原和山地草甸的NNP最高,高寒草甸次之,荒漠草原再次,高寒草原NPP最低。最后建立了基于各模型的NPP估算值之间的相互换算关系。     

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。     

闽江赣江上游流域长时间序列NPP变化分析

闽江和赣江上游流域是闽赣水系的主要水源涵养区,其生态环境好坏直接关系到区域水资源可持续利用;而植被净初级生产力(NPP)对生态变化具有重要指示作用,因此有必要分析流域长时间序列NPP变化趋势及原因。通过对闽江和赣江上游流域NPP自1990年以来6期数据的模拟计算,结合DEM和实地考察,发现:(1)两流域NPP总体上都经历了一个快速增长期,且增长最快阶段均为1995—2000年,既得益于当地良好的水热条件,也与政策驱动有关;(2)NPP增长较快地带主要位于对自然破坏相对较少的高海拔山区和欠发达偏远地区;(3)闽江上游流域各期NPP值均高于赣江上游流域,且全流域普遍增长趋势较赣江上游流域明显,得益于其更丰沛的降水和更少的植被破坏;(4)闽江上游流域NPP增长相对持续稳定,赣江上游流域则经历了两次波动,应与城镇化等经济开发有关。     

气候变化对海南岛生态承载力的影响分析

利用植被净第一性生产力估算法测算海南岛自然植被净第一性生产力,并根据海南岛在CO_2倍增情景下气候变化的模拟结果,分析气候变化对海南岛生态承载力的影响。自然植被净第一性生产力与热量和水分条件呈正相关性,气温和降水增幅越大,自然植被净第一性生产力增加越多。而植被净生产力是反映区域生态承载力的间接指标,因此由分析结果知,在CO2倍增情景下,气候变化能显著提高海南岛生态承载力。