利用光能利用效率模型(Carnegie-Ames-Stanford approach,CASA)模拟2000-2015年黄土高原草地净初级生产力(NPP),分析黄土高原草地NPP的时空动态、NPP变化稳定性和持续性特征,从植被类型、地形因素、气候变化和人类活动4个方面探讨黄土高原草地NPP的影响因素.结果表明:黄土高原草地NPP的平均值为202.93 g C·m^-2·a^-1,其年际变化特征呈现显著增加的趋势,平均年增加速率为2.43 g C·m^-2·a^-1;分布具有明显的空间异质性,大体呈南高北低的状态.黄土高原草地NPP呈增加趋势的区域占总草地面积的91.2%,主要分布在陕西省的大部分地区、甘肃陇东及陇中地区和青海等地.草地NPP变化较为稳定的区域主要集中在鄂尔多斯的南部地区、陕北地区和甘肃等地.大部分地区草地NPP未来的变化趋势与过去一致,且陕西省的大部分地区以及甘肃省的陇中及陇东地区的草地NPP将呈现持续显著增加的趋势.坡面草地的平均NPP值最高,为703.37 g C·m^-2·a^-1;而高山亚高山草地NPP平均值最低,为57.28 g C·m^-2·a^-1.高海拔地区的草地NPP较高,而平原及丘陵地带草地NPP相对较低.研究期间黄土高原降水量的增加对草地NPP的增加具有明显的促进作用;人类活动诸如过度放牧状况的改善以及退耕还草等政策的实施对黄土高原草地NPP的增加也具有重要作用.
利用CASA模型模拟了西北植被净初级生产力(NPP)值,并结合地统计学理论,利用趋势分析及相关性分析研究了西北地区2000—2013年植被NPP时空变化特征,并结合气象数据探究了其对气候变化的响应。结果表明:(1)西北地区植被NPP在研究年限内呈现波动增加趋势,线性增加趋势达到极显著水平(p<0.01)。(2)植被NPP分布具有明显的空间异质性,整体呈现由东向西递减的趋势,除新疆外,其余省份也总体上表现为南高北低的分布格局。植被NPP呈现增加趋势的面积占总面积的85.97%,主要集中在陕西北部、宁夏南部、甘肃东部、青海的东部及南部和新疆西部部分地区,呈现减少趋势主要集中在新疆西部;不同植被类型NPP的均值呈现明显的差异,具体表现为:草地[262.16 g C/(m^2·a)]>灌丛[66.51 g C/(m^2·a)]>农田[45.90 g C/(m^2·a)]>森林[14.36 g C/(m^2·a)]。2000—2013年草地、农田及灌丛的NPP均呈现极显著增加趋势(p<0.01),而森林NPP的增加趋势不显著(p>0.05)。(3)总体上,西北地区植被NPP与气温、降水呈正相关,其对降水响应较为敏感,降水是限制西北地区植被NPP增加的主要因素。
基于光能利用效率模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach,CASA),结合MODIS系列遥感数据、植被数据和气象数据等,对2000—2015年中国草地的NPP进行估算,运用趋势分析法、变异系数及Hurst指数法对中国草地NPP时空动态、稳定性及持续性进行分析,并对中国草地NPP变化的主影响因素进行探讨。结果表明:(1)2000—2015年中国草地NPP呈现显著增加的变化趋势,平均变化率为1.53 g C·m-2·a-1,NPP变化趋势在2011年之后发生了突变,增加趋势更为明显。(2)空间上,草地NPP呈现西北低而东南高的分布格局,NPP低值区集中分布在青藏高原的大部分地区和内蒙古中部。草地NPP增加的区域占草地总面积的81.21%,主要分布在青藏高原中部地区和黄土高原大部分地区。草地NPP变化稳定的区域主要集中在甘肃省甘南地区和青海省东部的大部分地区,而不稳定区域则主要分布在青藏高原的大部分地区以及内蒙古的中部地区和呼伦贝尔等地。Hurst指数分析表明,新疆北部、黄土高原的大部分地区草地NPP将持续增加或减少,而青海省南部、内蒙古中部和黑龙江省等地的草地NPP未来变化具有反持续性。(3)不同草地类型的NPP均值有很大差异,其中高山亚高山草甸及草甸的平均NPP值较高,分别为578.8和565.31 g C·m-2·a-1,而荒漠草地的NPP平均值最低,仅为122.61 g C·m-2·a-1。(4)中国大多数地区草地NPP的增加主要受降水控制,而气温的升高对草地NPP具有一定的抑制。人类活动如过度放牧状况的改善以及退耕还草的实施对于近年来草地NPP的增加具有重要作用。
