河北省植被净初级生产力遥感估算

【摘要】：植被作为自养型生物，处于整个生物链的最底端，为各种生物提供适宜的栖身场所和食物，更是通过碳循环连接了岩石圈、水圈、大气圈。 植被净初级生产力（NPP）作为地表碳循环的重要组成部分，不仅直接反映着植被在自然环境条件下的生产能力，而且还反映了植被通过光合作用对大气中CO_2的固定能力。植被的净初级生产力被认为是陆地生态系统碳循环和碳平衡过程中的一个重要环节，是判定生态系统碳汇总和调节生态过程的主要因子和主要指标。 本文采用CASA模型，利用2001年河北省的MODIS遥感数据和SPOT-VEGETATION NDVI数据、气象数据及其他相关资料，估算2001年河北省净初级生产力，对河北省NPP的空间变化特征以及影响因素进行了分析。 本研究主要得到以下结论： （1）本文估算了河北省植被的净初级生产力，研究表明2001年河北省NPP的最大值为608gC/m~2·a，平均NPP值为334.305gC/m~2·a，NPP值分布在0~608gC/m~2·a之间，多数地区的NPP值分布在200~400gC/m~2·a之间。其中NPP值小于200gC/m~2·a的地区为近海、沿海湿地以及西北部的张家口地区；NPP值大于500gC/m~2·a的地区多在承德地区，唐山、秦皇岛少部分地区的NPP值也在500gC/m~2·a以上。NPP值在400~500gC/m~2·a之间的地区大多在承德、秦皇岛和唐山市内，只有极少部分分布在石家庄和保定的西部边缘山区，以及河北平原上。 （2）从植被类型来说，常绿针叶林、落叶阔叶林、落叶针叶林和一年一熟旱地这些植被所累积的NPP较多；其次是一年两熟旱地、稀疏灌丛、矮林和密闭灌丛；水体和近海、沿海湿地几乎不累计。在季节上，植被NPP积累的最甚时是在夏季，秋、春季次之，冬季最少。 （3）研究区内净初级生产力受温度、降水、植被指数、光能利用率等的共同影响。植被的周围环境中，水分热量增多，植被NPP积累增加，但是水热不足或过多却会造成植被NPP积累能力的减弱；在水热条件充足稳定的前提下，植被指数、光能利用率的变化与NPP的变化成正比。河北省光能利用率取值在0~69×10~(-4)gC/MJ之间，平均光能利用率为35.81×10~(-4)gC/MJ，河北省大部分地区的植被光能利用率均在30×10~(-4)~40×10~(-4)gC/MJ之间；水体及沿海地区几乎无法利用光能，均在10×10~(-4)gC/MJ以下；河北省的西北部山区的光能利用率较低，在10×10~(-4)~30×10~(-4)gC/MJ之间；承德、秦皇岛和唐山的大部分地区的植被光能利用率较高，多在40×10~(-4)~70×10~(-4)gC/MJ之间，尤其是承德东南地区与唐山和秦皇岛的临近部分，此处的植被光能利用率在60×10~(-4)~70×10~(-4)gC/MJ之间。 （4）本文用实际结果验证得出CASA模型显示净初级生产力的时空变化特征的准确度还是比较高的。但是这样得到的NPP结果还存在很多不确定性，比如数据参数的不确定性和模型的不确定性，数据参数的不确定性多因遥感数据的空间分辨率以及处理方法、遥感数据分类系统以及分类精度的不同、插值方法等所造成；模型的不确定性主要是因为模型自身的一些参数的选择、模型公式的形式等产生的。