黑河流域NPP遥感估算及其时空变化特征分析

【摘要】：植被的净初级生产力(NPP)是研究陆地各种生态过程的关键参数,也是评估陆地生态系统质量与可持续发展的关键指标,对区域NPP的研究有利于人类对自然资源的管理和有效利用。本研究使用黑河流域1999～2010年的气象数据、SPOT/VEGETATION NDVI数据,利用修正的CASA模型及其他数理统计方法对黑河流域NPP的相关因子及各子流域和不同植被类型的植被NPP的时空变化特征进行了详细分析,结果显示： (1)黑河流域在1961～2010年间的气候呈暖湿变化趋势,其多年平均气温为4.7℃,年降水量为192.44mm;年平均气温的增温趋势为0.37℃/10a,降水量增加趋势为6.03mm/10a;年平均气温大体由东北向西南方向递减,年降水量自北向南逐渐增加；年均温的增温趋势自东北向西南增温趋势逐渐变弱,年降水量增加趋势自北向南逐渐增强；黑河流域在1999～2010年间,年平均总辐射量值分布自东北向西南逐渐减少,最高值在北部的额济纳旗,最低值在酒泉和黑河流域东南部地区。近12年来整个流域的年太阳辐射量均有所增加,最高增加值为17.28MJ/m2,最低增加值为2.95MJ/m2。 (2)黑河流域植被覆盖整体不高,覆盖面积总体上从东南向西北逐步减少,呈荒漠化态势；流域的植被种类少且植被覆盖面积较小；自1999～2010年来,黑河流域的植被覆盖变化由南向北呈现“减少—不变—增加—减少”的带状变化趋势；黑河流域的植被覆盖水平除冬季外,其余各季节的植被覆盖面积均有所增加,改善面积为38081.12km2,占流域总面积的26.65%；由于气候和人为因素的共同影响,黑河流域中上游地区仍存在面积为2233.83km2的植被退化区域。 (3)验证分析表明,修正的CASA模型适用于黑河流域植被NPP的估算。研究发现1999～2010年黑河流域的NPP总量呈波动上升趋势,为310ⅡgC/a。全流域年NPP的变化值在0.19～601.09gC/m2之间变化。黑河上游地区NPP的上升趋势为3.5gC/m2·a,多年均值为157.62gC/m2；中游的植被NPP均值呈波动上升趋势,为2.06gC/m2·a,多年均值为57.92gC/m2；下游的植被NPP均值上升趋势为0.31gC/m2·a,多年均值为10.55gC/m2。 (4)近12a来,黑河流域1月、2月的植被NPP有着微弱的减少趋势,平均在-0.01--0.02gC/m2·a之间,其余月份均呈增加趋势,特别是6、7、8和9月的植被NPP量增幅较大。季节中,夏季和秋季生产的植被NPP最大。黑河流域植被NPP分布总体为南多北少,河流两旁及绿洲地区多于其他地区；植被NPP总量生产量最大的上游地区波动较生产量较少的中下游地区大。 (5)与1999年相比,在2010年10种植被类型的NPP生产能力都呈增加趋势,平均增加量为21.02gC/m2,黑河流域植被NPP的增加对区域生态系统可持续健康发展有着重要的意义；各类型中沼泽类型的NPP增加量最大,为46.24gC/m2,栽培植被,草原和草甸类型次之,分别为39.22gC/m2,32.49gC/m2和27.63gC/m2,黑河流域的草地生态系统累计的NPP最多,对流域的生态环境有着重要的意义。 (6)从黑河流域整体来看,植被NPP的年均积累生产与年平均气温和年总太阳辐射量呈负相关,与年总降水量呈正相关,水分因子是黑河流域NPP生产的限制因素。黑河上游植被年均NPP与太阳辐射和降水量呈正相关关系,与年均气温呈负相关关系；中游地区年均NPP与年平均气温呈负相关,与年总太阳辐射量呈微弱负相关,与年总降水量呈正相关。而下游地区年均NPP与年平均气温呈正相关,与年总降水量呈负相关,而与年总太阳辐射量无显著相关性。

【关键词】：NPP NDVI 气候变化 生态环境 黑河流域
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：Q948
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