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《中国林业科学研究院》 2011年
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西南地区NDVI和NPP时空动态及其与气候因子相关性分析

张笑鹤  
【摘要】:气候变化是植被活动年际变化的重要影响因素,温度、降水等气候因子作为植物生长发育的必要环境条件,对植被的生长、物候、内部的水分关系与气体交换等产生重要影响。西南地区地势分布横穿三大阶梯,气候与生态系统类型多样,研究该地区植被的生长状况以及其与气候变化的相关性,有助于揭示全球变暖背景下中国不同海拔植被类型对气候变化的响应。本文以1982~2006年GIMMS NDVI数据和气象数据为基础,利用ArcGIS、Anusplin、ENVI及相关统计分析软件和方法,分析长时间序列西南地区NDVI和NPP的时空动态及其与气候因子的相关性,对比不同植被类型(沼泽、灌丛、草丛、草原、草甸、针叶林、针阔混交林、阔叶林、高山植被、栽培植被)间的差异,旨在了解过去25年来西南地区植被和气候的时空变化特点及其相关性,为应对气候变化的影响提供科学依据。通过研究,本文的主要结论如下: 1)西南地区NDVI、NPP、温度及降水时空动态 整体上,1982-2006年,西南地区显著升温,NDVI增大,年降水量呈下降趋势。区域上,西藏南部雅鲁藏布江流域、东南部怒江流域,横断山附近NDVI增加趋势最为显著;位于第三阶梯上的西藏西北部增温最为显著;降水量除西藏中部,川滇藏交界处和广西东部增加,其它区域降水量减少。在季节尺度上,西藏东南部的雅鲁藏布江流域,怒江流域四季NDVI均显著增大;其它地区春秋两季NDVI增大,冬、夏两季减小。 25年来西南地区平均NPP为670.97 g.C/m~2.a。西南地区NPP分布基本趋势是东南高西北低。受气候的影响,NPP的高值区分布在四川西南、云贵高原、广西等海拔较低的热带地区,中值区分布在四川大部、西藏东南部等地,四川盆地NPP值明显低于周围其它地方;低值区主要分布在年降水量在200mm左右的西藏西北部草原、草甸地区。西南六省市平均NPP依次为:云南1196.38 g.C/m~2.a,广西1158.42 g.C/m~2.a,贵州1046.40 g.C/m~2.a,四川934.62 g.C/m~2.a,重庆816.89 g.C/m~2.a,西藏440.14 g.C/m~2.a。 时间上,1982-2006年,西南地区年均NPP变化趋势可以分为两个阶段,第一个阶段为1982-1999年,这个阶段NPP呈逐渐增大的趋势,第二个阶段为2000-2006年,这个阶段NPP表现出逐渐减小的趋势;空间上,25年来西南地区大部分地区NPP呈增大趋势,其中,雅鲁藏布江流域沿线以及四川、云南西南部增大趋势最为明显。 2)不同植被类型NDVI、NPP、温度及降水时空动态 1982-2006年,研究区各植被类型NDVI均呈增大趋势,其中有7种显著或极显著增大,所有植被年均温呈显著或极显著上升趋势,降水量均呈下降趋势。从海拔梯度上看,海拔越高,NDVI增大趋势越明显,年均温升高趋势越明显,而年降水量的下降速率则越慢。 从海拔上看,海拔越高,NDVI呈增加趋势的月份也越多,出现显著增加的月份也越多;各植被显著增温主要出现在2-4月,9-12月,即集中于春初、秋末冬初温度比较低的月份,而其它月份增温不明显。研究区各植被类型月降水量呈减少趋势,且以9-12月份下降最为明显。 从平均水平来看,西南地区NPP值从大到小依次为森林植被(阔叶林、针阔混交林、针叶林)、栽培植被、灌丛、沼泽、草甸、高山植被和草原。25年来,高海拔的草原、草甸以及高山植被NPP呈显著增大趋势,其它植被NPP增大或减小趋势均不显著。西南地区1-4月各植被类型NPP显著增大,8月减小趋势最明显。 3)西南地区NDVI、NPP与温度和降水的相关性 区域上,西南绝大部分地区年均NDVI与温度呈正相关,与降水的相关性存在较大的空间异质性。25年来四季NDVI基本都与温度呈正相关,只在冬夏两季出现了零星负相关,且都集中在西藏地区。西南地区四季NDVI与降水以负相关为主,且季节温度越低,负相关现象越严重。 西南地区大部分区域年均NPP与温度和降水均呈正相关。 在四川、重庆、贵州和云南东部以及西藏西北部,春、夏季NPP与温度变化呈负相关,其它区域呈正相关。秋、冬季NPP与温度的变化均正相关。西南地区季节NPP与降水出现负相关集中在秋冬两季。 4)不同植被类型NDVI、NPP与温度和降水的相关性 西南地区各植被类型年均NDVI与温度呈显著正相关,与降水相关性不显著;年内NDVI与温度和降水均呈正相关,且与温度的相关性要明显高于与降水的相关性;栽培植被和沼泽与温度的相关性最大,其次是高海拔区的植被;草甸与降水的相关性最高,其次是高山植被,依次为沼泽,草原,其它植被与温度和降水的相关性较差。 各植被类型月NDVI与温度呈显著正相关集中在1-3月和6月份,高海拔的高山植被、草甸和草原与温度相关系数较高。各植被类型大部分月NDVI与降水呈负相关,但仅有个别植被相关性显著。 各植被类型年均NPP与温度均呈不显著正相关,针阔混交林、高山植被和草原年均NPP与降水正相关不显著。西南地区10种植被月NPP与温度显著正相关集中在2-6月和10月,与降水的相关性出现跳跃式。
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