基于光能利用率模型的青海植被净初级生产力模拟研究

【摘要】：陆地生态系统碳循环是全球碳循环研究中最重要的组成部分,同时也是全球变化科学研究的核心科学问题,在全球碳收支研究中占有重要地位。陆地生态系统净初级生产力的模拟,是研究区域甚至全球尺度初级生产力、估算碳通量的空间分布信息以及预测生态环境变化的重要手段,是碳循环中最重要的环节之一,直接关系到植被对大气CO2的固定,并进一步影响碳循环的其他环节。本文以光能利用率的理论为基础,构建了区域尺度陆地生态系统净初级生产力模型(NPP.EMSC),旨在从资源平衡的观点分析青海地区陆地生态系统净初级生产力的时空分布格局。利用插值得到的每8天气象数据遥感数据(MODIS和HJ-1B)、高精度DEM等数据,模拟得到了青海地区2008、2009年陆地生态系统净初级生产力。 模拟结果表明：2009年青海地区植被总NPP为58.23 Tg C,平均值为92 g C·m-2·a-(?),NPP的总体分布趋势为自东南向西北呈递减趋势。其中青海地区东部及东南部森林生态系统NPP明显高于其他地区,一般在300～700 g C·m-2·a-1之间；南部及中部部分地区主要分布高原草甸和灌丛,NPP一般在100～300 g C·m-2·a-1中部大部分地区及西北部地区由于受强大陆性气候控制,主要分布稀疏植被,NPP大多低于100 g C·m-2·a-1,其中柴达木盆地为青海生产力最小的区域,几乎为0 g C·m-2·a-1。将模拟结果与MODIS NPP产品数据及GLOPEM-CEVSA模型模拟结果进行比较发现具有很好的一致性,表明NPP-EMSC模型在青海地区具有一定的适用性。青海地区植被NPP表现出明显的季节变化规律,夏季最大,冬季几乎为零。 利用NPP-EMSC模型模拟得到的青海地区NPP数据及该区域降水、年积温数据,分析NPP与降水、年积温的关系。结果表明,NPP与单要素年积温具有很好的相关性,与单要素降水量相关性较差。在降水量小于450 mm的地区,降水量对NPP的贡献较大,降水量大于450 mm的地区,年积温对NPP的贡献较大。NPP与地形要素(DEM、坡度、坡向)分析结果表明,青海地区NPP随海拔和坡度的升高而降低,平坦及南坡地区NPP相对较低,分析原因可能与该地区人类活动强度较大所致。