植被净初级生产力作为反映植被生态系统对气候变化响应的重要指标,是长期以来备受世界各国关注的焦点问题.论文以岷江中下游地区为研究区域,基于2000-2015年MODIS NPP数据,结合同年期海拔、气温、降水、土地利用类型等,运用地理探测器等模型方法,诊断植被NPP分布的主要驱动力,并揭示了不同时段的驱动力决定力的变化.结果 表明:(1)2000-2015年岷江中下游植被NPP平均值为513.93gC/m2;植被年均NPP最大值出现在2000年石棉县北部硗碛藏族乡的林地分布区,为1876gC/m2,最小值出现在2005年五通桥区中部竹根镇的平原旱地分布区,最小值为26.98gC/m2;植被NPP具有较强的时空分异性,NPP总量变化除了受NPP强度影响外,植被覆盖总面积是其另外主要的影响因素.(2)影响植被NPP分布的主导因素包括气温、海拔、土地利用等,各因素对NPP分布的决定力存在明显差异.(3)不同时间植被NPP空间分布的驱动力存在明显差异,主要表现在其变化受人类扰动的影响越来越强烈.刻画岷江中下游植被NPP时空演变,并揭示其主要驱动力,可为研究区生态安全预警和生态补偿提供数据支撑和辅助决策.

植被NPP作为衡量陆地生态系统的关键指标和地表碳循环的重要组成部分,能够合理地评价生态系统变化及其可持续性.基于MOD17A3数据,借助GIS空间分析、相关性分析及地理探测器模型等方法,探讨了2000-2014年秦巴山区NPP时空格局及演变特征,并对影响NPP的自然和人为因子进行量化研究.结果 表明:(1)秦巴山区近15年NPP总量整体呈波动增加趋势,增速0.65TgC a-1,单位面积NPP均值为493.09gC m-2 a-1,呈“西高东低”空间特征,地域差异明显;(2)不同植被类型的NPP总量存在差异,阔叶林和栽培植被是对秦巴山区生态系统最具贡献的植被类型;(3)NPP随高程、坡度均呈阶段性变化特征,其中坡度影响NPP变化的幅度弱于高程,NPP与降雨、气温、实际蒸散量均呈显著正相关关系;(4)自然因子对NPP贡献率存在显著差异(P＜0.01),依次排序为:实际蒸散量＞降雨＞气温＞高程＞坡度,且研究区NPP受多种自然因子的交互影响;(5)人为因子对NPP的影响表现为土地利用类型变化造成NPP总量的损益,可分为还林还草的积极效应及城市发展和人类破坏等的消极效应.

为研究西辽河流域植被生长特征及受气候变化的影响,该文以2000年—2015年MOD17A3的年均植被净初级生产力(NPP)数据、植被类型数据、土壤类型数据以及气温、降水资料为基础,利用GIS和RS技术,分析了西辽河流域植被净初级生产力时空格局、演变特征及驱动因子.结果表明:(1)西辽河流域近16年来植被NPP总量呈波动增加的趋势,变化范围为156.89～260.90 g C·m-2·a-1,平均值为219.76 g C·m-2·a-1,空间分布呈"边缘高、中间低"的特征;植被NPP变化斜率为-16.53～16.65,95.74％的区域NPP呈增加趋势.(2)不同植被类型的NPP总量大小排序为草原>栽培植被>阔叶林>灌丛>草甸>针叶林;西辽河流域固碳的植被类型主要是草原、栽培植被以及阔叶林,固碳能力较强的为针叶林.(3)生长在棕壤、褐土和潮土的植被年均NPP较高,生长在栗钙土和风沙土的植被年均NPP较低.(4)16年间植被NPP增长主要受降雨影响.气候暖-湿化及生态建设工程的实施,促进了西辽河流域植被的生长.以上研究结果为后期流域生态环境治理提供了科学依据及数据支持.

我国南方红壤区具有丰富的水热资源和优越的社会区位条件,是重要的农业生产基地.由于长期高强度的农业开发,同时山地丘陵的坡度较大,降水集中且强度大,导致该区生态功能退化、环境问题突出,威胁粮食安全和生态安全.以南方红壤区为研究对象,利用估算区域植被净生产力(Carnegie Ames-Stanford Approach,CASA)模型、InVEST模型及修正通用土壤流失方程(RUSLE)定量评估了该区退耕还林前后植被净初级生产力(Net Primary Production,NPP)、农作物生产(Crop Production,CP)、土壤保持(Soil Conservation,SC)和产水(Water Yield,WY)四种生态系统服务;采用偏相关分析和空间自相关分析探讨了各项生态系统服务间权衡与协同关系的时空变化特征和集聚特征,揭示了退耕还林对南方红壤区的多种生态系统服务间相互关系的影响.结果 表明:(1)退耕还林后,南方红壤区的NPP、CP、SC和WY总体增强,但部分区域呈现减弱趋势.其中,NPP在南部呈现减弱趋势,SC在东北部减弱,CP与WY均在东南沿海减弱;(2)退耕还林后,NPP与WY间由极显著协同关系(r=0.315,P=0.025)转变为显著权衡关系(r=-0.279,P=0.059):而SC与WY间由无显著相关转变为极显著权衡关系(r=-0.427,P=0.024);(3)退耕还林前后,南方红壤区的NPP、CP和SC的空间分布格局均未发生显著变化,而WY的空间分布发生较大变化;(4)四种生态系统服务间的权衡与协同关系空间异质性显著,CP-SC关系的Moran'sI指数最小(0.012),NPP-SC和NPP-WY关系的Moran'sI指数均大于0.7.研究结果有利于深入理解退耕还林对南方红壤区生态系统服务时空变化的影响,并为确定生态脆弱区的生态农林牧业的发展方向与面向可持续发展目标的生态系统服务优化调控提供科学依据.

地处青藏高原东南缘的滇西北香格里拉,其植被NPP的时空格局变化,对于深入了解青藏高原区域植被对气候变化的响应具有重要的科学意义.基于地面气象数据和MODIS-NDVI等遥感数据,运用改进的CASA模型,估算了1996-2015年香格里拉区域不同植被类型NPP,分析探讨了区域植被NPP的演变特征及其对气候变化的响应规律.研究显示:1)1995-2015年间,香格里拉区域6-8月平均气温总体呈上升趋势,增速为0.037℃/a;6-8月总降水量为373.1 mm,呈微弱下降趋势;20年间辐射量基本维持波动稳定状态;2)1996-2015年,香格里拉区域6-8月最大月植被NPP平均值为176.9 gC/m2,不同植被类型的变化范围为128.9-286.9 gC/m2;空间格局上,表现为"从西北、东南及金沙江沿岸向中部递减"的特征;3)香格里拉区域植被NPP显著地受到气温变化的调控(P＜0.05),20年间随着气温的持续升高,区域NPP总体呈增加趋势;4)区域植被NPP未表现出受降水变化的显著影响(P＞0.05),水分条件对区域植被NPP未形成限制性的影响作用.区域内植被NPP在2005年前后的变化特征,一定程度上也表明了人类活动干扰及生态保护修复等政策措施的影响.

生境质量是反映生物多样性状况与局地生态功能的重要指标,在高质量发展背景下研究区域生境质量的时空演变具有重要意义.以浙江省为研究区,基于InVEST模型、热点分析及地理探测器模型探究生境质量的时空演变与影响因素,并利用生境质量结果对浙江省生态红线开展了定量评估.结果表明:(1)2000-2015年,浙江省生境质量均值呈减速下降趋势,空间上形成了西北、西南、中东高和东北、中部低的分布格局;生境退化度呈现"中心—外围"的圈层辐射结构.(2)热点分析显示,生境质量与生境退化度在乡镇尺度上集聚特征相似、冷热点空间分布趋势相反.(3)地理探测分析发现,地形(高程、坡度)是影响浙江省生境质量的主要因素,植被因素(NPP、NDVI)的贡献度随时间推移逐渐增大;浙江省生境质量空间分异受到自然因子与社会经济因子的协同作用.(4)浙江省生态红线的生境质量整体较高且稳定,不同红线类型的生境质量存在差异;高生境质量区与生态红线的错位区域主要分布在浙西南、西北部山区,而北部、中部以及东部相对较少.基于此,对生态红线调整、区域生态功能区划提出对应的策略,以期提升浙江省生态空间管控.

亚热带植被具有强大的固碳潜力,然而由气候变化导致的极端天气,特别是日益增多的极端降水事件,对其碳循环产生了巨大的影响.本研究基于1 km栅格气象数据计算了持续干期(CDD)、持续湿期(CWD)、日最大降水量(Rxlday)、连续5日最大降水量(Rx5day)、强降水量(R95p)和年总降水量(PRCP-TOT)6个极端降水指数,分析了 1970-2019年极端降水时空演变特征和亚热带植被净初级生产力(NPP)的时空格局,并探讨极端降水对植被NPP的影响.结果表明:除CWD外,其他指数均呈增加趋势,呈现降雨极端异常值增多、干旱化不显著的趋势;空间分布上越靠近西北方向越干旱,越往东南方向越湿润,空间变异特征显著;中国亚热带植被NPP以5.8 g C·m-2·10 a-1的速率增加;年均NPP空间分布上由东南向西北递减,空间变异整体较小;植被NPP与极端降水量指数、CWD之间以正相关为主,与CDD以负相关为主;植被NPP对CWD的变化最敏感,对CDD敏感性的空间变异最大,并且持续干期越长、极端降水量越多的地方,NPP对极端降水的敏感性越高,而持续湿期越长的地方,NPP对其敏感性越低.研究结果将为评估亚热带地区极端天气及其对植被NPP的影响提供理论支持,为理解亚热带植被响应气候变化提供重要数据支持.

为揭示海河流域植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空变化特征及其时空异质性驱动机制,该文基于MOD17A3HGF数据集,综合自然和人为两方面的影响因素,利用变异系数、趋势分析、相关分析、Hurst指数以及地理探测器等,分析2000—2020年海河流域植被NPP时空格局演变特征和定量识别驱动因素及其影响力.结果表明:(1)时间上,2000—2020年海河流域植被NPP整体呈显著上升趋势,增速为1.73 Tg C·a-1,年均NPP为326.75 g C·m-2·a-1,其中针叶林、阔叶林、灌丛、草地和农用地的NPP多年均值分别为313.59、385.28、353.03、320.12、295.22 g C·m-2·a-1.(2)空间上,植被NPP高值区集中于西北部山区,低值区集中于东南部平原区;NPP整体情况稳定,变异系数均值为0.17;未来变化趋势呈反持续性,植被NPP可能下降.(3)植被NPP与气温呈负相关,与降水呈正相关,降水为主要气象因素;NPP随着高程和坡度增加均呈"增加—减少"的变化趋势;耕地转草地使植被NPP增量最大,为732.22×10-3 Tg C.(4)2000—2020年期间,不同驱动因素影响力均值为0.2,排序依次为降水>高程>坡度>湿度>气温>日照时数>土地利用>风速.综上表明,研究期内海河流域植被NPP整体呈好转趋势;不同植被类型生产力存在差异,最强为阔叶林和灌丛;影响植被NPP空间分布的主导因素为降水、高程和坡度,人为因素的影响力低于自然因素.该研究结果为海河流域水土流失、植被退化等生态环境治理提供了科学参考和决策依据.