东北地区农田净初级生产力时空特征及其影响因素分析

本文在GIS技术的支持下,利用2000年-2006年MODISNPP(净初级生产力)数据、气象数据和土地利用数据,在经过统计数据验证之后,将东北地区农田生产力划分为五级:高产、较高产、中产、较低产和低产。在此基础上,分析了东北地区农田生产力的空间分布特征与时间变化规律,并分析了气候因子和地形因子对农田生产力的影响。结果表明:东北地区农田以旱田为主,占总面积的89.8%,农田净初级生产力自西向东、自北向南逐渐增加;旱田年均NPP变化范围在(309.8~329.5)gC(/m2·a),水田年均NPP介于(323.5~341.7)gC(/m2·a)之间,二者的年际变化趋势一致;2000年-2006年,东北地区农田NPP均值由309.1gC(/m2·a)上升至331.4gC(/m2·a);旱田(水田)NPP与气象因子以及地形因子的相关分析结果表明:生长季降水与旱田(水田)NPP呈现显著正相关,相关系数分别为0.53和0.37;生长季气温与旱田(水田)NPP呈微弱负相关关系;由于东北地区农田多分布在平原区,地形因子(高程、坡度、坡向)对旱田(水田)NPP的影响不大。以上结果表明,降水是影响东北地区农田净初级生产力的最重要因素。     

京津冀地区植被净初级生产力时空分布及其与地形因子的关系

基于2000-2014年中分辨率成像光谱仪MODIS的MOD17A3数据,分析了京津冀地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空分布,探讨高程和坡度因子对植被NPP的影响。结果表明,京津冀地区2000-2014年年均NPP主要集中在200～300 gC/(m~2·a)。2000-2014年植被NPP波动变化,并呈增长趋向。15年间植被NPP均值2004年最高,高达356 gC/(m~2·a),其次是2008年,为313 gC/(m~2·a),最低是2001年,为223 gC/(m~2·a)。京津冀北部地区年均NPP与经向地带分异规律一致,由东向西递减;京津冀西部地区年均NPP与纬向地带分异规律一致,由南至北递减。京津冀中部地区太行山东部存在一个高值区。高程和坡度是植被NPP变化重要因子,并且随着高程和坡度升高,植被NPP降低。     

基于净初级生产力的海南天然橡胶产胶潜力研究

以CASA模型为基础,建立基于MODIS数据的天然橡胶林净初级生产力遥感估算模型,利用2009年生长季（4月-12月）250m分辨率的MODIS数据和气象站点的气象数据估算了阳江农场天然橡胶的生长季净初级生产力（NPP）。并通过天然橡胶的干物质分配率计算了阳江农场天然橡胶的产胶潜力,最后以地面实际橡胶干胶产量的时间序列、空间序列与估算的天然橡胶林产胶潜力进行了相关分析。结果表明,阳江农场天然橡胶产胶潜力空间差异显著,且在时间变化上具有明显的季节性规律;产胶潜力与实际干胶产量存在明显的线性关系,表明本研究所采用的天然橡胶林净初级生产力估算模型、产胶潜力估算模型可行。2009年阳江农场全场的产胶潜力为5573t,比实际年干胶产量4572t高出22%,阳江农场干胶产量仍有很大的提升空间。     

喀斯特地区植被净第一性生产力遥感动态监测及评价——以贵州省中部地区为例

在光能利用率原理基础上,对CASA模型中的水分胁迫因子进行改进,将土壤水分含量作为一个直接变量引入模型,建立起针对于黔中部喀斯特地区的植被NPP估算模型;并与土壤水分层均衡模型进行有效耦合,得到模型所需的土壤水分含量,在此基础上,依托遥感和GIS手段,将模型扩展到区域尺度上,模拟出黔中部喀斯特地区2005年10月～2006年5月月尺度上的植被净第一性生产力动态变化特征,并以实测值进行了验证.结果表明: ①该模型在数据获取上比较容易,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对陆地植被MPP进行估算,使其实际的可操作性得到加强;将土壤水分含量作为一个直接变量引入模型,从而可以从模型本身,对土壤水分与植被NPP的直接响应关系进行深入探讨,得到生态脆弱区植被生长的土壤水分敏感点,为区域植被建设和生态恢复提供一定的依据; ②不同植被类型下植被NPP变化特征有着重要的差异.林地的植被NPP最高,平均值为19.89gC/m2,其次为灌丛,为19.01gC/m2,草地和农用地分别为16.71 gC/m2和16.54 gC/m2;林地、草地、灌丛和农用地等不同植被类型季节变化表现出同样的特征:春季＞秋季＞冬季,其中林地植被NPP平均值冬季14.62 gC/m2,春季增加到26.26gC/m2,秋季又有所减少,为18.79 gc/m2,其它植被类型也表现出同样的季相变化特征,与当地气温和地表太阳辐射的季节变化基本相同.     

2001-2010 年东北三省植被净初级生产力模拟与时空变化分析

本文基于改进的CASA光能利用率模型,利用遥感数据、气象数据、土地覆盖类型数据作为模型输入参数,估算了中国东北三省2001-2010年的植被净初级生产力(NPP),并利用MOD17A3 NPP产品与本文估算NPP进行了精度对比分析。结果表明,东北三省10a平均的植被NPP为304.643g C/(m2·a)。不同土地覆盖类型NPP差异明显,阔叶林>混交林>针叶林>农田>灌木>草地>城镇>未利用地>水体。年NPP在2001-2005年间出现了上下波动的趋势,且不同土地覆盖类型NPP的时空变化趋势不同,森林覆盖区域具有明显的逐年下降趋势(-1.217g C/(m2·a)),未利用地则具有明显的逐年上升趋势(2.35g C/(m2·a))。通过对3个气象因子(降水、辐射量、温度)、3个模型参数因子(APAR累积量、光能利用率ε、NDVI累积量)与NPP的相关性分析可知,APAR累积量与NPP的相关性最大,研究区平均相关系数达到了0.703,温度与NPP的相关系数最小,研究区平均相关系数为0.011。     

2000年～2006年东北地区植被NPP的时空特征及影响因素分析

东北地区作为全球变化的敏感区域,分析其植被生产力变化特征及其对气候变化的响应具有重要意义。本文基于EOS/MODIS卫星遥感资料,对东北地区植被净初级生产力（NPP）变化的时空特征及主要影响因素进行分析。结果显示,2000年～2006年,我国东北地区植被年NPP主要集中在(200～400)gC/(m^{2·年)区间,平均值为400.85gC/(m2·年),高于同期全国植被年平均NPP（360.97gC/(m2·年)）11.02%。长白山地、大兴安岭和小兴安岭等森林分布区年平均NPP较高,辽河平原、松嫩平原和三江平原农业区及呼伦贝尔草原东部草原区次之,而呼伦贝尔草原西部草原区,松嫩平原西部的农牧交错区及内蒙古赤峰市农牧交错区年平均NPP最小。对东北地区主要植被类型的年均NPP分析,针阔叶混交林年均NPP最大,草地年均NPP最小。一元线性回归分析表明,东北地区2000年～2006年年均NPP变化特征以基本不变的趋势为主,年均NPP增加的面积略高于减少的面积,占东北地区总面积的30.51%,减少地区的面积占总面积的27.43%。土地覆被变化是影响植被NPP变化的重要影响因素之一。植被NPP与气候因子的相关性分析表明,降水是影响东北地区陆地植被净初级生产力的主要因素。}     

黄河源区植被净初级生产力时空变化特征及其对气候要素的响应

以2000-2010年MODIS NPP数据为基础,并结合该区同期气温和降水量数据,采用趋势分析和偏相关分析法研究了黄河源区植被NPP年累积量(aNPP)时空变化特征及影响因素.结果表明: 受水热条件和植被类型分布的地带性规律影响,黄河源区植被aNPP呈由东南向西北逐渐递减趋势.常绿针叶林aNPP最高,高寒草原aNPP最低.2000-2010年黄河源区植被aNPP呈显著增加趋势,线性增长率为3.64gC/(m²·a),其中高寒沼泽、常绿针叶林、高寒草甸和高寒草原aNPP的增长率分别为4.47gC/(m²·a)、4.08gC/(m²·a)、3.61ggC/(m²·a)和3.53gC/(m²·a).植被aNPP显著增加区域占研究区面积的46.67%,并主要分布在黄河源区中下游的河谷地带.植被aNPP显著减少区域仅占研究区面积的0.03%,在空间上呈零星分布.植被aNPP与6-9月平均气温和6-7月降水量呈显著正相关性.植被aNPP与温度呈极显著正相关和显著正相关的区域分别占研究区面积的58.53%和18.36%,并主要分布在黄河源区西部、中部和东南部.植被aNPP与降水量呈极显著正相关和显著正相关的区域分别占研究区面积的3.87%和11.27%,并主要分布在黄河区北部.气候的暖湿化是导致黄河源区植被aNPP增加的主要原因.     

泾河流域退耕还林(草)综合效益与生态补偿趋向——以宁夏回族自治区固原市原州区为例

采用典型农户调查和地方政府访谈等方法,对泾河流域上游地区的固原市原州区退耕还林(草)综合效益进行了评估,并基于退耕还林的效益和实施过程中出现的问题,对后续生态补偿趋势进行了探讨.结果表明,原州区退耕还林的生态效益显著,其价值量平均为1 674.1元/(hm2·年),按2000年～2004年完成的退耕面积,总效益高达8 408.2×104元/年,退耕使当地严重的水土流失状况得到了控制.研究表明,退耕还林对当地农牧生产和农村社会经济具有双重效应,一方面,退耕促进了作物生产结构优化和基本农田生产力的提高,农村剩余劳动力转移速度加快;另一方面,草食性牧业生产受到了一定影响,农民收入也比预计值偏低.从后续生态补偿的趋势看,延长补偿期限是大势所趋,但补偿标准可适当降低.在补偿方式上,应改为单一现金补偿,并通过流域补偿方式多源筹集资金,同时要加大对替代产业的扶持力度.     

干旱区内陆河流域水贫困时空分异研究——以石羊河为例

通过建立石羊河流域水贫困评价指标体系,采用WPI模型计算2001-2010年流域内5县(区)的水贫困水平,并以资源、设施、能力、使用、环境系统贡献率为基础,运用LSE判定5县(区)的水贫困空间驱动类型.结果表明:时间序列上,石羊河流域水贫困程度以不规则的“h”型减弱,按降幅快慢,可划分为波动下降(2001-2005年)和快速下降(2006-2010年)两个阶段;5系统的贫困指数亦以不同形式趋于减小,内部稳定性差异明显.空间格局上,各县(区)水贫困程度以不同形态减弱,空间驱动类型以四因素协同型为主,并细分为4个子类:资源-能力-使用-环境驱动型(民勤县、古浪县)、资源-设施-使用-环境驱动型(永昌县)、资源-设施-能力-环境驱动型(凉州区)和资源-设施-能力-使用驱动型(金川区).     

社区对生态系统服务的消费和受偿意愿研究——以泾河流域为例

本文以黄土高原泾河流域为例，通过对位于流域上游固原市的两个村落利益相关者问卷调查，研究其对生态服务产品消费状况和受偿意愿。借助SPSS软件，分析影响农户生态系统服务消费和生态受偿意愿的因素。结果表明，农户及其饲养家畜对有限的生态系统服务的消费并没有满足其营养需求，消费量受家庭人口、粮食作物面积、退耕地面积和养殖规模影响；受偿意愿与退耕地面积、养羊数量、收入水平密切相关。退耕还林还草工程的实施通过改变农户种养格局和收入间接影响了家庭消费和生态受偿意愿。基于条件价值法的理论，对该区农户因保护水源地而损失的经济利益和放弃利用的水资源价值做出初步估算。     

太湖流域土地利用变化对净初级生产力的影响

利用250m的MODIS—NDVI月值数据,通过适当改进CASA模型和野外生物量采样调整最大光能利用率参数,结合1980S、2000年、2005年和2007年四期土地利用数据,模拟太湖流域2000年-2007年净初级生产力（NPP）时空变化。研究表明：太湖流域NPP从2000年的16．4TgC减少到2007年的14．2...     

净初级生产力遥感估算模型尺度效应的研究

提高净初级生产力(NPP)的估算精度,需要充分认识不同空间分辨率的遥感数据对NPP估算结果的 影响差异,即NPP的空间尺度效应问题。本文借鉴了多种成熟的光能利用率NPP模型的优点,同时充分考虑了研 究区生态环境的典型特点,建立了针对研究区域的基于光能利用率原理的植被净初级生产力遥感估算模型。选取 了具有空间尺度代表性的4种遥感数据作为NPP遥感估算模型的输入参数,估算了4种空间分辨率的NPP模拟值, 对比分析了这4种分辨率的土地覆盖类型空间格局的变化和NPP分布情况。结果表明：随着遥感数据空间分辨率 的降低,NPP的模拟值呈逐渐增加的趋势,但其变化的程度差异较大。其中,分辨率由30m降低为1km时,NPP模 拟值变化程度最大,增加了15.7%。     

植被NPP变化及其对气候的响应——以俄罗斯布里亚特共和国地区为例

以遥感影像数据和地表气象观测数据为基础,运用改进后的CASA模型对2000年-2008年俄罗斯布里亚特共和国地区的植被NPP进行估算,并验证了模型的精度以及分析了植被NPP的变化规律及其与气候因子的相互关系。研究结果表明:改进后的CASA模型可以运用于布里亚特共和国地区植被NPP的估算,其模拟精度较高;布里亚特共和国地区植被NPP在2000年-2008年期间,总体为波动中呈现上升趋势,年际变化率为0.39gC/(m2·a)。植被NPP的月份变化为4月-7月份为快速增长期,7月份到达峰值,8月-10月份为急骤下降期,11月-次年3月为植被NPP积累停止期,月增长率为9.93gC/(m2·month);主要气候因子温度、降水量、太阳辐射和土壤含水量的年际变化中,只有太阳辐射呈下降趋势,其余均呈现上升趋势;植被NPP与气候因子的相关性在年际水平上表现并不特别明显,却在月份水平上相当明显;积温和降水是该地区植被NPP的主要限制因子。     

泾河流域草地生态需水量的估算与分析

本文在总结分析草地生态需水的内涵、影响草地生态需水的因素并汇总草地生态需水定额有关研究成果的基础上,通过泾河流域各县温度与降水资料的修正,确定了三类草地覆盖度的生态需水定额.利用1:10万土地类型图提取了三类草地面积,估算了泾河流域的草地生态需水量.研究表明,泾河流域现有草地生态需水量共计569 706×104m3,其中中覆盖度草地需水量占绝对优势,为434 674×104m3,占流域草地总需水量的76.3%;其次是低覆盖度草地,需水量为78 326×104m3,占13.8%;高覆盖度草地的需水量最少,为56 706×104m3,占9.9%.从不同地区情况来看,环县等5县的草地需水量较大,镇原县等19县的草地需水量次之,两者分别占流域草地总需水量的近一半,而咸阳市市辖区等7县草地需水量所占分额最少,仅2.9%.这主要与各地的草地类型、草地面积等有关.     

泾河流域农业旱灾风险综合评估研究

泾河流域是农业旱灾的多发地区,但是对该地农业旱灾的发生规律、旱灾影响及旱灾恢复和准备措施方面开展的研究还较少。本文根据自然灾害风险评估的理论框架,建立了1km栅格精度的泾河流域农业旱灾风险空间评估模型,并对农业旱灾致灾因子危险性及农业承险体脆弱性进行评估,最后综合评估该地区农业旱灾风险。在此基础上,分析研究区农业旱灾危险性、承险体脆弱性及风险的空间特征。本研究采用Z指数方法评估泾河流域农业旱灾致灾因子的强度,选取农作物生长季缺水率、土壤有效含水量、有效灌溉面积比及坡度4个指标评估研究区1km空间尺度的农业旱灾脆弱性。农业旱灾风险综合评估的结果表明,泾河流域农业旱灾风险的高风险区位于该地区北部,低风险区位于该地区南部,且不同等级风险区呈现自东向西、自南向北逐渐降低的总体趋势,但不同等级风险区呈现间隔分布的趋势。     

中国陆地生态系统NPP模拟及空间格局分析

本研究利用基于光能利用率理论的区域尺度遥感参数模型(C-Fix模型)估算了2003年中国陆地生态系统NPP,并对其空间格局进行了分析。模型输入数据包括叶面积指数数据(LAI)、中国地面气象站的逐日气温数据、逐日降水数据和太阳总辐射数据、数字高程模型(DEM)等,模型输出数据的空间分辨率均为1km2,时间步长为1天。模拟结果表明:2003年中国陆地总NPP和平均NPP分别为4.37 Pg C和640.32 g C/(m2.年),NPP的主要分布趋势是:从东南沿海向西北逐渐减小;其中海南岛南部、云南西南部和南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区年NPP最大,在1 800g~2 500g C/(m2.年)之间;青藏高原和新疆绝大部分地区,一般在100 g C/(m2.年)以下;西部塔克拉玛干沙漠地区植被稀疏,植被NPP不足5 g C/(m2.年)。C-Fix模型进一步发展需要考虑不同土地覆被类型(比如,森林、草地、农田等)的生物物理和生物地球化学性质的变异性,以减少模型估算结果的不确定性。     

基于不同模型组合的山东省耕地生产潜力计算与分析

山东省是我国的粮食主产区,在全国粮食安全中发挥着重要作用。然而随着人口的不断增加和经济的快速发展,耕地面积却在持续减少,粮食问题日益突出,因此研究该省的土地生产潜力有着重大的现实意义。本文基于1km×1km栅格尺度的气象、土壤、耕地、遥感等数据,利用不同的模型组合来计算土地生产潜力,并对结果进行对比分析,同时研究光照、温度、水分、土壤等各限制因子对生产潜力的限制程度,可为农业粮食估产、相关土地政策制定提供科学依据。研究表明:两套模型在用于山东省土地生产潜力计算时,都是合理的,但第二套模型计算的结果与实际产量的相关性更大;山东省西南平原地区土地生产潜力较高,胶东半岛地区和中部丘陵地区较低,全省土地生产潜力开发程度不足80%,其中沿海地区和北部地区开发程度较高,西南地区和中部地区开发程度较低,存在着较大的区域差异;山东省生产潜力开发的主要限制因子是水分,其次为土壤条件,温度的限制性最小。