植被生产力时空变化分析.doc

9 植被生产力时空变化分析 9.1数据来源 植被净第一性生产力（net primary productivity，NPP）指的是绿色植物在单位时间和单位面积上所产生的有机干物质总量，作为表征植物活动的关键变量，可反映植被对大气中CO2固定能力，是陆地生态系统中物质与能量运转研究的重要环节。植被净第一性生产力是植物自身生物学特性与外界环境因子相互作用的结果，它是评价生态系统结构与功能特征和生物圈的人承载力的重要指标。 NPP研究方法很多，有关学者从不同角度及学科对NPP的估算进行了深入细致的研究，取得了丰硕的成果。近年来，随着遥感和计算机技术的发展，利用遥感信息和GIS技术进行NPP研究成为一种全新手段，它不仅免去了许多烦琐的实验工作，还实现了区域尺度NPP估算的可能。具有全球观测能力的遥感技术是全球变化研究中重要的、无可替代的技术手段。由于遥感具有周期短、时空分辨率高、覆盖面积大、获取数据便捷等特点，所以利用遥感资料对陆地植被进行动态监测，已成为当前国际植被变化研究中的前沿课题。MODIS光谱分辨率较高，波幅窄，避免了几个大气吸收带，在计算植被指数时有更严格的去云算法和比较彻底的大气校正。植被指数是表征地表植被特征的重要指标，MODIS植被指数可以更好地反映植被的时空变化特征，是当前植被及其变化动态宏观研究的主要遥感资料和热点问题。 本研究采用的NPP数据为美国国家航空航天局(NASA)的EOS/MODIS(TERRA卫星)提供的2001-2012年的遥感数据产品(MOD17A3)。MOD17A3是通过BIOME-BGC模型计算出全球陆地植被净初级生产力(NPP)年际变化的资料，空间分辨率为1km。MODIS-NPP的数据是全年365d每日光合作用产生的有机物质总量(Photosynthesis，简称PsnNet)的加和扣除全年自养呼吸后剩余的部分，称为全年植被净初级生产力(annual Net Primary Productivity，简称aNPP)。利用MRT(Modis Reprojection Tool)软件将原始hdf数据转换成分辨率为1km×1km网格数据，塔里木河干流研究区共计有14355个栅格。 9.2 处理方法 MODIS-NPP：MOD17A3产品提供全年NPP的总值，收集2001—2012年塔里木河干流区和“四源”MOD17A3产品NPP数据，分别代表该地区2001-2012年每年的NPP。数据来自于：/api/。利用MODISWebsite提供的MRT投影工具软件，所下载的数据进行投影定义和镶嵌，合成塔里木河干流地区的影像。利用ArcGIS10.0将影像投影转换为Albers等积圆锥投影。 9.3 塔里木河干流植被生产力变化分析 9.3.1 塔里木河干流区 2001-2012年塔里木河干流植被NPP空间格局的变化见图9-1—9-5。由图可见，塔里木河上游是整个流域植被生长最好的地区，中游次之，下游最差。2001-2012年塔里木河干流NPP总量平均约为1.27×1012 gC/a。过去10余年间，研究区大部分地区植被NPP变化不显著，在正常波动范围之内，变化显著的区域重要分布在上游区域西部和上、中游临界区域。 从MODIS年NPP分布来看，塔里木河干流年均NPP在这10余年间并无明显的变化趋势特征，年NPP总量主要表现波动变化。如：2005年较2001年，年NPP总量有所增加，约增加了0.33×1012 gC；2008年较2005年，年均NPP和NPP总量都有所减少，年均NPP值从2005年的103.32 gC/(m2·a)减小到2008年的75.53 gC/(m2·a)，年NPP总量从2005年的1.48×1012 gC减小到2008年的1.08×1012 gC；2010年较2008年，年均NPP和NPP总量均有所回升，年均NPP值增加为87.61 gC/(m2·a)，年NPP总量增加为1.26×1012 gC；2012年较2010年，年均NPP和NPP总量再次小幅回落，2012年均NPP值82.05 gC/(m2·a)，年NPP总量减小为1.18×1012 gC；塔河干流区NPP的空间分布特征与河流有密切的关系，越靠近河流NPP值越大；且从上游到下游逐渐减小。但由于NPP的年际变化受气象、水文和人类活动等多因素影响，近10余年间，NPP年际变化与塔里木河干流的流量并未呈现出明显的相关关系。 表9- 1 2001-2012年塔里木河干流区NPP基本属性统计表 年份 最小值 gC/(m2·a) 最大值 gC/(m2·a) 象元数 1000*100 均值 gC/(m2·a) 总量 1012 gC 2001 0 282.7 14354 80.56 1.16 2002 0 282.7 14355 86