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黄河三角洲净初级生产力、水分蒸散与景观格局变化的关系

张国栋  
【摘要】: 全球变化受到人们的普遍关注,其中生态系统净初级生产力(NPP)和水分蒸散(ET)是其中两个重要研究内容。遥感技术的发展和应用使得景观格局的研究、NPP和ET的估算都得到了广泛重视,一些比较成熟的研究方法和技术、模型在不同尺度和研究区域得到了发展和应用。景观格局与生态过程之间存在着紧密联系,从这个基本前提出发,定量研究景观格局变化与NNP、ET间的关系,对于气候变化背景下生态系统功能的变化具有重要意义。 以黄河三角洲作为研究区,基于TM遥感数据进行景观分类,并分别以SEBAL模型和改进的CASA模型估算ET和NPP,以景观生态学和地统计学方法探索ET和NPP的尺度依赖性,最终分析景观破碎度指数NP等格局指数与ET和NPP的关系,从而定量地探讨景观格局对ET和NPP的影响。 主要研究内容及研究结果如下: 1)景观分类及格局分析。基于同时相的1992年、1999年和2008年夏季的三期Landsat TM数据进行景观分类。将黄河三角洲分为居民建筑区、裸地、林地、灌草地、旱田、稻田、水库坑塘、盐池和养殖池、河流、滩涂、盐碱化地和芦苇沼泽、疏林沼泽、草甸沼泽等15类景观。(格局分析表明,16年来研究区的景观破碎度较小,各景观类型的分布趋与均匀。 2)构建SEBAL模型估算ET,采用改进的CASA模型估算NPP。对比相关研究证明估算结果可靠,并探索了ET和NPP在各景观类型上的分布趋势:ET的分布趋势大致是湖泊、池塘、盐池、养殖池和河流这类水体最高,灌草、芦苇、草甸和疏林沼泽等景观次之,居住地和裸地最低;NPP的分布趋势是树林最高,旱田次之,稻田和其他自然植被类型次之,无植被覆盖或稀疏植被覆盖区较低,水体最低。 3)采用自相关系数和半方差分析探索ET和NPP的空间依赖尺度,并以该尺度为滑动窗边长分析景观格局,得出若干典型格局指数图。发现ET和NPP在区域尺度上没有明显的尺度依赖性,在2000m以下的空间尺度内出现尺度依赖性。 4)在不同尺度上采用偏相关分析分析格局指数与ET和NPP关系的显著性,并以逐步回归建立了相关模型。发现NDVI和地表温度Ts是影响ET和NPP的主要因子,而MPFD和IJI也分别对ET和NPP产生显著影响。


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