黄河流域植被总初级生产力对持续性干旱水分亏缺的响应

利用植被总初级生产力和高精度分层土壤含水量数据分析了2001—2020年黄河流域生长季总初级生产力时空分布和变化特征,量化了流域不同深度土壤湿度之间的相关关系,探究了不同植被类型在生长季的总初级生产力对土壤连续水分亏缺事件的响应关系。结果表明:黄河流域总初级生产力空间上呈东高西低、南高北低的分布特征,生长季耕地累积总初级生产力最大、林地次之、草地最小,研究期内流域总初级生产力整体呈上升趋势,耕地相对增速最大、草地次之、林地最小;流域土壤湿度在空间和时间上均有显著差异,表层土壤含水量波动对深层土壤含水量的影响随深度增加而减小,林地和耕地表层与深层土壤含水量的相关性远高于草地;流域草地和耕地总初级生产力对土壤水分的深度敏感区间为0~40 cm,林地的深度敏感区间为0~100 cm,在深度敏感区间内,随着土壤连续水分亏缺天数的增加,草地和耕地总初级生产力依次经历短暂平稳、加速下降、降速趋缓的变化过程,而林地总初级生产力则表现出短暂下挫、长时间平稳、加速下降的变化特征。

青藏高原草本沼泽植被净初级生产力时空变化及其对气候变化的响应

青藏高原是我国重要的草本沼泽分布区,该地区草本沼泽对于东亚生态安全及碳循环具有重要的意义。植被净初级生产力(NPP)是反映生态系统固碳能力的重要指标,气候变化能够显著影响植被NPP。在全球气候变化背景下,青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及对气候响应机理尚不明确。利用2000―2020年NPP数据和气象数据,对青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及其对气候变化的响应进行分析。研究表明:青藏高原草本沼泽植被NPP多年平均值为122.80 g C/m^(2),在2000—2020年青藏高原草本沼泽植被年NPP总体呈现显著增加趋势(0.79 g C m^(-2)a^(-1)),其中增加趋势最为显著的地区集中于研究区北部。研究发现青藏高原草本沼泽植被NPP主要受年均气温影响,年均降水对青藏高原草本沼泽植被NPP的影响并不显著。在不同季节,夏季和秋季升温均能够显著增加沼泽植被NPP,其中夏季夜晚最低温升高对青藏高原草本沼泽植被生长的促进作用比白天最高温升高更显著。在全球昼夜不对称增温背景下,未来模拟青藏高原草本沼泽植被NPP时,需重点关注白天和夜晚温度变化对草本沼泽植被生长的不同影响。研究结果有助于评估青藏高原草本沼泽植被固碳潜力,并为青藏高原沼泽生态保护提供科学依据。

高寒草地植物群落地上-地下净初级生产力权衡

植物生产力分配和权衡是植物生态学研究中的热点,反映植物对环境的适应性,是了解植物响应全球气候变化的关键。青藏高原作为气候变化敏感区,研究其植物地上与地下部分权衡对了解高寒草地植被生存策略和生态系统可持续发展具有重要意义。目前,生物量分配调控机制已被广泛研究,但主要使用植物根冠比和地上-地下生物量比等方法来表征植物分配模式,缺乏考虑因植物生长周期导致的差异。使用青藏高原高寒草地103个样点的地上和地下净初级生产力数据,分析高寒草甸和高寒草原两种主要草地类型的地上-地下净初级生产力权衡关系。利用气候因素和土壤因素等相关数据,结合方差分析、相关分析、相对重要性分析和结构方程模型的方法,探究环境因素对两种草地类型地上-地下净初级生产力权衡的影响机制。研究发现:(1)高寒草甸的地上净初级生产力、地下净初级生产力和土壤养分含量显著高于高寒草原(P<0.05);(2)高寒草地植被生产力均向地下权衡(0.0199),且高寒草原(0.0354)的权衡值高于高寒草甸(0.0173);(3)结构方程模型发现,年平均降水量、土壤容重和土壤速效氮含量是影响高寒草甸生产力权衡的主导因子,而年平均温度和年平均降水量是影响高寒草原生产力权衡的主导因子。研究表明高寒草甸的生产力权衡主要受气候和土壤因素共同影响,而高寒草原主要受气候因素调节。研究为理解植物地上-地下生物量分配调控机制提供了新的视角和方法,对系统了解高寒草地生物量分配模式和准确预测高寒草地植被动态过程具有指导意义。

中国温带草地物候对气候变化的响应及其对总初级生产力的贡献

气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环。目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)影响仍知之甚少。因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要。基于1982—2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season, SGS)和枯黄期(end of the growing season, EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献。结果表明:(1)季前1—2个月的夜间温度增温会显著提前SGS,而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱。(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用。(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期。研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据。

气候变化和土地利用覆盖变化对河西地区植被净初级生产力的影响

河西地区不仅是我国重要的生态安全保护优先区,而且是丝绸之路经济带核心地段,开展该地区植被净初级生产力(NPP)评估及驱动力定量分析对于陆地生态系统与大气碳交换、气候变化与人类活动对植被综合作用等研究具有重要的理论价值和现实意义。基于MOD17A3产品数据、土地利用覆盖数据和气象数据,采用R-贡献率和偏相关分析方法,分析了2000—2020年河西地区植被NPP变化特征及土地利用覆被和气候变化对NPP的影响,结果表明:(1)河西地区耕地、水域和居民建筑用地面积整体呈增加趋势,而草地和未利用土地面积有所减少,且2010年后的土地利用覆盖变化(LUCC)整体动态度显著提高,其中,草地、耕地、建设用地和未利用地主导了土地利用类型的相互转换。(2)河西地区整体植被NPP呈增长趋势,2000—2010年和2010—2020年的变化斜率分别为0.86和1.29,且植被NPP具有明显的区域异质性,由东南向西北递减。(3)2000—2020年河西地区LUCC对植被NPP的影响逐渐增大,且气候变化对植被NPP的贡献率普遍高于LUCC,但二者对不同土地利用覆盖类型所起的作用不同,表现为耕地、林地和草地的植被NPP影响因子以气候变化为主导,未利用土地和居民建筑用地的植被NPP影响因子逐步以LUCC为主导。

散射辐射对鄱阳湖平原典型稻田总初级生产力的影响

探明散射辐射变化对稻田生态系统总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)的影响可为稻田碳汇能力评估和产量估算提供参考。本研究以鄱阳湖平原双季稻田为研究对象,利用涡度相关(Eddy covariance,EC)系统对稻田CO_(2)通量进行了连续两年(2017—2018年)的定位观测,选取水稻生育中期数据,按照散射辐射比例(Diffuse fraction,DF)进行分段,分析了散射辐射对稻田GPP的影响,探明并量化了不同DF条件下散射辐射与其他气象因素对稻田GPP的影响机制。结果表明:不同类型辐射对GPP的影响存在差异,GPP随着直接光合有效辐射(Direct photosynthetically active radiation,PAR_(dir))的增加先迅速增长,随后达到饱和;在不同DF条件下,早晚稻GPP随着散射光合有效辐射(Diffuse photosynthetically active radiation,PAR_(dif))的变化趋势存在差异,当DF为0.1~0.4时,早稻GPP随PAR_(dif)无明显变化趋势,晚稻GPP随PARdif呈上升趋势(决定系数R^(2)为0.23),当DF为0.4~0.7时,早晚稻GPP随PAR_(dif)呈下降趋势(R^(2)为0.38、0.02),当DF为0.7~1.0时,早晚稻GPP随PAR_(dif)呈明显上升趋势(R2为0.32、0.89),可见PAR_(dif)是影响水稻GPP的重要因素。早晚稻GPP与DF呈二次曲线关系(R^(2)为0.45、0.67),早晚稻光能利用效率(Light use efficiency,LUE)则与DF呈显著的线性正相关关系(R^(2)为0.68、0.82),早晚稻最优DF为0.48和0.40。DF变化同时引起气温(Air temperature,T_(a))和饱和水汽压差(Water vapor pressure deficit,VPD)的变化,进而对水稻GPP产生协同影响。气象因素与水稻GPP的通径分析结果表明:不同DF条件下,气象因素对水稻GPP的影响存在明显差异。总体而言,T_(a)和VPD升高分别对水稻GPP起促进和抑制作用,当DF为0.1~0.4、0.4~0.7和0.7~1.0时,影响早稻GPP的主要气象因素为T_(a)、PAR_(dir)和PAR_(dif),影响晚稻GPP的主要气象因素则为PAR_(dif)、PAR_(dir)和PAR_(dif)。

黄河几字湾气溶胶对植被总初级生产力的影响

基于2006~2020年黄河几字湾多源遥感数据,利用标准化椭圆分析AOD-PAR-GPP的时空变化,随后通过结构方程模型和地理加权回归模型耦合构建GWR-SEM模型量化AOD对GPP的影响,并采用Sen趋势分析、MK显著性检验及灰色预测模型等方法探讨AOD与GPP未来变化趋势.结果表明:时间上,AOD、PAR和GPP呈协同上升趋势,其中AOD在2008、2020年到达最低值0.17和最高值0.46;GPP分别在2007年、2018年达到最低值266.4867.04gC/(m^(2)·a)和最高值408.87gC/(m^(2)·a),且三者季节差异明显,发现在植被生长季6月存在着GPP光饱和点.在空间上,AOD高值区主要分布在阿拉善盟;PAR分布与AOD相似,并与GPP呈负相关;GPP呈北低南高,其高值范围的扩大表现为延安贡献的增强.鄂尔多斯和榆林作为AOD主要污染源,在整体上由西向东逆时针扩散.GPP贡献地在榆林,具有西北向东南的变化趋势.锡林郭勒、大同及银川等地区GPP主要受AOD、PAR与降水的影响,包头、朔州及中卫等地区GPP受PAR和降水的影响;通过模型AOD对GPP产生的标准化总效应影响为0.758,且GPP变化主要受气温的影响,其次是AOD和PAR及降水,在各间接路径中PAR起关键作用.趋势预测上,几字湾北部的AOD和以榆林为代表的东南部GPP有进一步加快的趋势;2021~2030年AOD上升趋势相对缓慢,而GPP上升趋势较快.

干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响,本文基于2000~2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)和同一时期的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明:锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。

添加氮磷与菌根抑菌剂对荒漠草原草地净初级生产力的影响

采用原位控制试验的方法,以宁夏东部温性荒漠草原植物群落为研究对象,解析氮、磷添加与菌根抑菌剂对草原植物净初级生产力(NPP)的影响。结果表明:氮、磷添加与菌根抑菌剂显著提高地上净初级生产力(ANPP)、地下净初级生产力(BNPP)与NPP(P<0.01)。磷与菌根抑菌剂添加的拮抗效应显著改变ANPP与NPP;施磷处理下菌根抑菌剂添加极显著增加ANPP与NPP(P<0.01);不施磷处理下菌根抑菌剂添加对ANPP与NPP无显著影响。氮、磷添加对ANPP、BNPP与NPP无显著交互作用。氮添加显著增加10~30 cm土层BNPP(P<0.01)。磷添加显著促进0~10 cm、10~30 cm与30~40 cm土层BNPP(P<0.01)。施磷处理下菌根抑菌剂添加显著增加深根型植物地上生物量(P<0.01)。深根型植物地上生物量占比与BNPP呈极显著正相关关系(P<0.01)。磷添加通过提高深根型植物地上生物量占比,进而促进BNPP增加。本研究结果表明,宁夏东部温性荒漠草原初级生产力受到氮、磷添加与菌根抑菌剂的影响;与氮、菌根抑菌剂添加相比,磷添加对NPP的作用强度更高。

未来气候情景下青藏高原草地净初级生产力时空演变特征

[目的]揭示SSP126和SSP585两种气候情景下,不同气候因素(气温和降水)对青藏高原草地净初级生产力的影响,阐明青藏高原地区影响草地净初级生产力时空分布特征的主控气候因素,为未来青藏高原地区植被生态系统的综合治理提供理论依据。[方法]基于青藏高原48个气象站点基准期(1971—2020年)的日值气象数据、土壤类型数据以及模型所需要的站点管理数据,利用DAILY CENTURY(DAYCENT)模型,结合文献中对应站点的NPP实测值和MOD17A3遥感数据,对模型参数进行了校准,利用均方根误差、可决系数、效率系数等统计指标对模型模拟结果进行了评价。其次单向嵌套BCC-CSM1.1气候模式,对未来气候SSP126和SSP585情景下的青藏高原草地净初级生产力进行预测,并对预测结果进行了时空统计分析。[结果](1)在SSP126和SSP585情景下青藏高原草地NPP均呈现出由东南向西北递减的分布特征,且NPP值较高的区域主要位于青藏高原的东南部,NPP值较低的区域则位于青藏高原以西的区域;(2)在SSP126情景下,青藏高原草地净初级生产力总体呈现出下降趋势,波动范围最大的是长远期(2081—2100年),减小幅度为12.1%;在SSP585情景下,NPP总体呈现出平稳的上升趋势,其中近期(2021—2040年)的增长速率最高为12%;(3)与基准期(1971—2021年)相比,在SSP126和SSP585情景下,青藏高原85%以上的草地NPP呈现下降趋势,其中SSP126和SSP585与基准期(1971—2020)相比NPP值分别相对减少28%,23%。[结论]两种不同气候情景下,温度与NPP的相关性均高于降水。低温少雨是造成青藏高原西北地区草地NPP减少的主要原因。

基于CMIP6的中国北方草地生态系统年总初级生产力时空格局

[目的]揭示我国北方草地年总初级生产力未来时空变化规律,为草地恢复及保护的政策制定提供重要依据。[方法]基于CMIP6中9个地球系统模式总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)模拟数据,采用多模式集合平均(MME)的方法,在SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP3-7.0和SSP5-8.5未来情景下预估了21世纪我国北方草地生态系统AGPP的时空变化。[结果](1)多模式集合(MME)模拟的准确性和年度趋势相关系数达到0.83,较其他单个模式更准确。(2)1982—2100年,4个情景均得出我国北方草地AGPP整体呈现上升趋势,温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势。(3)空间上,我国北方草地平均AGPP在历史及未来情景下均呈西北到东南递增的趋势,SSP1-2.6情景下AGPP年均值最低〔308.03 g C/(m^(2)·a)〕,SSP5-8.5情景下最高〔389.63 g C/(m^(2)·a)〕。(4)在4个未来情景下的不同草地类型中,温性草原AGPP年均值最高〔SSP1-2.6情景下为445.44 g C/(m^(2)·a),SSP2-4.5情景下为474.53 g C/(m^(2)·a),SSP3-7.0情景下为532.42 g C/(m^(2)·a),SSP5-8.5情景下为558.14 g C/(m^(2)·a)〕,稀疏灌丛最低〔SSP1-2.6情景下为128.51 g C/(m^(2)·a),SSP2-4.5情景下为141.31 g C/(m^(2)·a),SSP3-7.0情景下为155.38 g C/(m^(2)·a),SSP5-8.5情景下为167.29 g C/(m^(2)·a)〕。[结论]我国北方草地AGPP未来呈显著增长趋势,不同情景下AGPP的增长趋势各不相同,排放情景越高增长越显著,未来应加强对我国北方草地AGPP变化的研究。

基于BEPS模型的塞罕坝植被净初级生产力时空变化分析研究

叶面积指数(leaf area index,LAI)是北部生态系统生产力模拟模型(boreal ecosystem productivity simulator,BEPS)的关键驱动数据,获取高精度LAI对区域森林生态系统碳循环十分重要,然而当前大多研究采用的MODIS LAI产品缺乏可信度。为此,基于LAI动态模型、PROSAIL辐射传输模型和层状贝叶斯网络(Hierarchical Bayesian Network,HBN)构建数据同化系统,获得空间分辨率为20 m的LAI数据,驱动BEPS模型,模拟塞罕坝机械林场2011—2021年的植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP),并对NPP时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明,基于贝叶斯同化方法获得的高分辨率LAI数据极大提高了MODIS LAI产品的精度;基于同化后的LAI数据驱动BEPS模型获取模拟森林NPP,与样地实测数据计算NPP间相关性较高(R^(2)=0.77);2011—2021年塞罕坝机械林场植被NPP平均值为307.4 g/(m^(2)·a),森林NPP呈现平稳增长趋势;不同植被类型模拟NPP存在较大差异,针叶林、落叶林及混交林模拟NPP分别为484.9、402.4、287.9 g/(m^(2)·a);植被NPP与温度因子相关性较高,偏相关系数为0.2~0.8,而植被NPP与降水量的相关性总体而言相对较低,其偏相关系数为-0.3~0.4,在该地区降水量对植被NPP的影响较低,温度为该地区NPP变化的主导因子。研究结果可获取高空间分辨率的LAI数据,为森林生态系统碳循环的精准时空模拟提供依据。

基于植被净初级生产力的青藏高原地区生态脆弱性及其控制因子分析

基于IPCC有关生态脆弱性的定义,采用净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为评估指标,结合地理探测器对2000—2020年青藏高原地区生态脆弱性的空间格局及控制因子进行分析。结果表明,青藏高原地区整体生态脆弱性较高,75%的地区处于中度及以上脆弱性水平,其中中南部脆弱性相对较高;不同土地利用类型的生态脆弱性差异较大,未利用地的生态脆弱性高于其他土地利用类型;青藏高原地区生态脆弱性主要由气候、植被、地形和土壤因子的交互作用所控制,其中植被指数与水蚀模数的交互作用影响最大,而单一因子的解释力相对较弱。本文强调了基于IPCC脆弱性定义的单一指标体系评价方法评估生态脆弱性的有效性,相关研究结果可为青藏高原地区的生态脆弱性评估和生态保护提供参考。

典型自然源气溶胶沉降引起的海洋初级生产响应

大气沉降是陆源物质向海洋输入营养盐的重要方式,沙尘、野火和火山喷发均能够产生气溶胶,这些典型的自然源气溶胶在风场的作用下,能够进行远距离的输运,期间由于沉降作用进入海洋,为上层海洋提供限制性营养盐促进海洋浮游植物生长,提升海洋的初级生产力,促进碳循环过程。以海表叶绿素浓度作为海洋初级生产力的重要指标,通过海表叶绿素浓度的响应,探究沙尘、野火和火山这三种典型自然源气溶胶的传输路径及其沉降对海洋初级生产的影响。结果显示,海洋初级生产对气溶胶沉降的响应不仅与气溶胶排放类型有关,也与温度、动力过程、光合有效辐射等海域初级生产影响因素有关,体现了海洋初级生产对自然源气溶胶的敏感性,自然源气溶胶沉降所驱动的海洋初级生产在全球碳循环中具有重要的潜在影响。

微塑料对湖泊生态系统初级生产者的影响

塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险。浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础。同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群。了解湖泊浮游植物等初级生产者对微塑料的响应是探究微塑料对湖泊生态系统功能影响的重要基础。总结了全球湖泊生态系统微塑料的丰度、类型、尺寸、来源等分布特征,系统分析了微塑料暴露对浮游植物等初级生产者细胞结构、基因表达和生长,以及对浮游植物叶绿素a含量、光合活性的影响,并总结了其中的影响机制。总体而言,微塑料会降低初级生产者的叶绿素a含量,剂量越高、尺寸越小,这种抑制作用越强烈;同时,微塑料也会作用于初级生产者,造成细胞膜损伤、DNA损伤,调控其相关功能基因表达,抑制其生长和光合活性等。然而,湖泊生态系统微塑料的实际检出浓度远低于室内暴露实验中的添加剂量,微塑料结构和组分也更为复杂,野外观测结果与室内培养实验之间还不能建立直接的对应关系。因此,未来的相关研究应集中在如何有效联系野外观测结果与室内培养实验结果,进一步聚焦建立可靠的、可应用推广的微塑料浓度与初级生产者之间的剂量-效应关系模型,探究微塑料对湖泊初级生产者的作用机制,为刻画微塑料对湖泊生态系统初级生产者及其功能的作用机制提供科学支撑。

玛纳斯河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素分析

【目的】探明新疆玛纳斯河流域植被净初级生产力(NPP)的时空变化规律及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据以及地形、气象因子和人类活动数据,运用Slope趋势分析、相关分析和地理探测器,分析玛纳斯河流域2001—2021年NPP的时空变化特征及其驱动因素。【结果】2001—2021年,玛纳斯河流域年平均NPP为125.63 g C/(m^(2)·a),2008年最低,为98.80 g C/(m^(2)·a),2016年最高,为163.98 g C/(m^(2)·a),NPP呈年际上升趋势。玛纳斯河流域NPP的空间分布格局呈北部和南部区域低而中部区域高的特征,近63.84%的区域NPP呈增加趋势,其中26.98%的区域NPP显著增加(P<0.05);19.31%的区域NPP显著下降(P<0.05)。NPP随着高程和坡度的增加呈上升趋势,最高值出现在玛纳斯河流域的低山林草区;NPP与气温和降水呈正相关。各因子对NPP的影响程度由高到低依次为高程>土地利用>降水>坡度>GDP>气温>人口密度>夜间灯光,其中高程与土地利用的交互作用对NPP的影响最大。【结论】玛纳斯河流域NPP存在明显的时空分异特征,高程、土地利用以及降水对NPP的时空分布格局具有重要影响。

广西典型沙生红树林总初级生产力变化特征及其对气象因子的响应

红树林是海岸带生态系统中单位面积总初级生产力最高的植被生态系统。广西红树林总面积位居全国第二位,研究红树林GPP变化特征,深入探究其对气象因子的敏感性,以期为全面了解红树林碳循环动态和制定相应气候变化适应策略提供科学依据,为红树林的保育管理和生态修复提供参考。目前,尚未见有基于涡度相关技术开展广西红树林GPP研究的相关成果。以广西北海市沙生红树林为研究对象,研究区同时也是红树林生态修复区,采用涡度相关技术结合冠层实景观测技术,系统分析红树林GPP的月平均日变化特征、季平均日变化特征、月累积变化特征及年累积变化特征,并利用单因子相关分析和多因子通径分析,研究光合有效辐射、气温、地表5 cm温度、饱和水汽压差和降雨量在日、月尺度与GPP的响应模型。结果表明,GPP的平均日变化曲线在月和季尺度上呈倒“U”型分布,月累积年内呈现“双峰一谷”的变化趋势,春季和秋季为波峰,夏季为波谷;红树林冠层植被指数的分析表明,夏季波谷是由于虫害爆发导致GPP下降。2019-2022年GPP年累积分别为1.28×10^(3)、1.29×10^(3)、1.36×10^(3)、1.38×10^(3)g∙m^(-2)∙a^(-1)(以C计,下同),年累积量均值为1.33×10^(3)g∙m^(-2)∙a^(-1),GPP呈缓慢增加的趋势,但GPP显著小于东南沿海观测站点,这与研究区的土壤类型、群落结构以及观测站区域外部扰动有关。对红树林GPP产生直接影响最大的气象因子为光合有效辐射和气温,产生间接影响最大的因子为地表5 cm温度。综上,北海沙生红树林GPP与东南沿海相比较弱,随着生态修复工作的实施,GPP缓慢递增,但病虫害对红树林GPP影响较大,应及时开展病虫害防治工作,有利于红树林碳汇功能的提升。

中国北方农牧交错带净初级生产力时空分异特征

为了解我国北方农牧交错带自然环境条件下的植被群落生产能力.基于2000—2020年的遥感数据和气象数据,利用光能利用率模型(CASA)估算了北方农牧交错带内植被净初级生产力(NPP),并对时空特征变化进行分析.结果表明:(1)北方农牧交错带内多年年均植被NPP,在东北部呈中间低四周高的分布;而在中南部植被NPP的分布呈现自南、东南向北、西北减少的分布特征.(2)2000—2020年北方农牧交错带单位面积年均植被NPP为234.33 gCm^(-2)a^(-1),年均植被NPP总量为167.90×10^(12)gCm^(-2)a^(-1).(3)研究时间段内植被NPP变化以波动增加为主,其变化范围190.91~284.09 gCm^(-2)a^(-1);与2000年相比,2020年NPP增加了42.05%.(4)植被NPP增加的区域占总面积的86.98%;减少的区域占总面积的2.06%.植被NPP的时空分布特征表明了中国北方农牧交错带内植被生态系统整体得到改善.

2005—2020年海南岛植被净初级生产力(NPP)时空变化特征分析

基于MODIS遥感数据提取的海南岛NPP数据,结合气象因子数据,统计并对比分析了2005—2020年海南岛主要植被NPP变化及其气候响应关系。结果表明:16年间海南岛植被NPP整体呈现在波动中缓慢增加趋势;NPP空间分布呈现自中南向四周沿海递减,16年间大部分地区NPP值基本不变,沿海地区增长明显,中北部区域有所降低;NPP与气温呈负相关,与降水呈正相关,NPP对温度变化响应的敏感度高于降水,不同植被类型NPP对气温和降水相关性排序为草地>林地>耕地。研究结果可为海南岛植被碳储量状况及生态环境调节与修复提供数据支持。

人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟——以宁夏盐池县荒漠草原区为例

荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)如何响应全球气候变化,不仅是全球变化生态学研究的核心问题,也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性。利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环(Biome⁃BGC)模型和气象环境驱动数据,考虑不同气候变化情景和未来趋势,模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET对气候变化的响应。结果表明:(1)增温会显著抑制生态系统的GPP,大幅度的增温(3℃)会导致GPP急剧下降,但增温对ET的抑制作用非常微弱;(2)降水是限制ET变化的重要因素,相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ET小幅下降,降水多寡则更直接地控制着生态系统的ET大小;(3)中国西北地区未来气候的“暖湿化”趋势和大气CO_(2)浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合驱动效应,增强陆地和大气间的碳水交换通量。研究成果可为干旱半干旱区应对全球变化及指导地方政府制定生态保护修复政策提供科学依据。