利用CASA模型估算我国植被净第一性生产力

基于地理信息系统和卫星遥感应用技术 ,利用 CASA模型估算了我国 1997年植被净第一性生产力及其分布。结果表明 :1997年我国植被净第一性生产量为 1.95 Pg C,约是世界陆地植被年净第一性生产力的 4.0 % ;我国植被净第一性生产力的主要分布趋势是从东南沿海向西北逐渐减小 ;其中海南岛南部、云南西南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区植被年净第一性生产力最大 ,达 90 0 g C· m- 2· a- 1以上 ,而西部塔克拉玛干沙漠地区植被年净第一性生产力最小 ,不足 10 g C· m- 2· a- 1。

草地净第一性生产力估算模型研究进展

草地净第一性生产力(NPP)直接反映了草地植物群落在自然环境条件下的生产能力,是草地碳循环的重要组成部分。利用数学模型估算草地NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法。在总结植被NPP估算模型的基础上,分析了气候相关统计模型、光能利用率模型、生态系统过程模型和生态遥感耦合模型各自的优缺点,讨论了各类模型在草地NPP中的研究现状,探讨了草地NPP模型研究中存在的问题,并进一步提出今后的发展方向。统计模型通过NPP与温度、降水等气候因子建立统计关系计算NPP,参数简单,但估算结果较粗;光能利用率模型以植被光合作用机理作为其理论基础,建立在植物光合作用过程和光能利用率的概念上,由于模型形式简单且可以直接利用遥感数据,使其倍受关注,但在具体求算过程中存在不确定性;过程模型从机理上对植物的生理生态过程进行模拟并对NPP的影响因子进行分析,更能揭示生物生产过程以及与环境相互作用的机理,但模型较复杂,实用性不强;生态遥感耦合模型能够利用遥感资料,克服了光能利用率模型和生态系统过程模型的不足,使其成为NPP模型的一个主要发展方向。草地植被NPP估算模型的研究相对薄弱,专门针对草地NPP建模的研究较少。建立具有自主知识产权的中国草地NPP模型是一项即具有重要意义又具有挑战性的工作。

县域植被净第一性生产力遥感估算模型及应用

植被净第一性生产力是评价地表植被状况的重要指标之一,对分析和评价全球和区域生态环境、碳循环等变化具有重要作用。该研究借助CASA模型机理以及气象学方法,建立县级区域净第一性生产力(NPP)遥感估算模型,并以房山区为应用案例,分析了北京市郊区1992年、2001年、2004年3年间8月份净第一性生产力的变化。分析结果表明,研究区3年间8月份的NPP分别为152.01g.m-2.mon-1、142.83g.m-2.mon-1、96.32g.m-2.mon-1;单位面积上的NPP年际间的变化主要受降雨量的影响,而区域NPP总量年际间的变化则要受降雨量和土地利用方式等因素共同影响。本模型估算结果与前人研究结果基本一致,可以利用本模型估算县域NPP。

陆地生态系统净第一性生产力过程模型研究综述

陆地生态系统净第一性生产力的模拟已从统计模型发展到过程模型时代。过程模型从机理上对植物的生物物理过程以及影响因子进行分析和模拟,理论框架完整,结构严谨。论文从植物器官、个体、冠层、景观以及区域等不同尺度对过程模型进行分析。近年来,由于遥感和GIS技术的支持,使得遥感过程模型融合了遥感及时、准确、宏观、多尺度的优势而成为当前生产力模型的主攻方向。遥感过程模型可实现生态系统NPP的及时模拟和动态监测,便捷、准确地反映NPP的时空变化格局。而在NPP建模过程中,尺度转换是所面临的一个重要问题。不同尺度模型间扩展时,需要采取相应的数学手段进行尺度转换,同时遥感和GIS技术提供了尺度转换的有力工具。综观我国NPP研究的发展,起步晚、发展快是其特点。虽然取得了大量的研究成果,但过程模型的建模方面还很不足,这是一个亟待解决的问题。

应用三种模型对浙江省植被净第一性生产力(NPP)的模拟与比较

运用Miami模型、Thornthwaite模型以及综合模型,计算浙江省植被NPP,并与国际生物学计划(IBP)推荐值进行比较,旨在找出最适用于浙江省的一种植被NPP计算模型;分别分析三种模型模拟的植被NPP的年际及年代际变化特征;利用站点的经纬度、DEM及其衍生数据建立多元回归方程对浙江省植被NPP进行空间插值,并分析其空间分布特点。结果显示:(1)综合模型模拟的浙江省植被NPP与国际生物学计划(IBP)推荐值最接近,为952.722～1376.971g.m-2.a-1,并且NPP随时间呈波动上升趋势;20世纪60-70年代植被NPP增幅最大,为33.31g.m-2.a-1;(2)对于三种模型,北部嘉兴市的植被NPP最小,南部温州市的植被NPP最大;植被NPP的空间分布形态一致,全省范围内均表现为西北低、东南高;(3)比较得出,综合模型在模拟计算浙江省NPP时更具有实用性。

自然植被净第一性生产力模型的改进

在Miami模型和Thornthwaite模型的基础上 ,采用直接搜索法改进了自然植被净第一性生产力模型。该模型优于Miami模型和Thornthwaite模型 ,便于估算自然植被的净第一性生产力 ,为合理利用气候资源、充分发挥气候生产潜力。

自然植被净第一性生产力模型初探

本文根据植物的生理生态学特点及联系能量平衡方程和水量平衡方程的区域蒸散模式建立了联系植物生理生态学特点和水热平衡关系的植物的净第一性生产力模型：该模型的建立为宏观地确定地带性景观的生产潜力、植物净第一性生产力的区域分布和全球分布，以及全球变化的影响提供了理论基础，对于合理地利用气候资源，扬长避短，充分发挥气候生产潜力。

植被净第一性生产力遥感过程模型研究

NPP模型现在已经发展到遥感过程模型时代。通过3种主要的遥感过程模型(CASA、BIOME-BGC和BEPS模型)进行阐述和分析,探讨了这几种模型的优势和主要存在的问题。

植被净第一性生产力模型研究进展

建立符合实际情况的植被净第一性生产力模型 ,可以为研究土地承载力和制定人口、环境、资源协调发展战略和规划提供科学依据。详述了植被净第一性生产力模型的国内外研究进展 ,并对现有的自然植被和作物生产力模型进行了简要评价 ,比较其优劣 ,指出了今后的发展方向 :建立植被叶面积指数与生物生产力区域遥感动态模型 ;在全球变化背景下 ,研究生物生产力的变化趋势尤为重要 ;对于作物生长模型应组建模型运行所需的各类数据库。

基于NDVI的中国天然森林植被净第一性生产力模型

根据叶面积指数、归一化植被指数 (N DVI)建立了中国森林植被净第一性生产力 (N PP)模型 :N PP=- 0 .6 394- 6 7.0 6 4ln(1- N DVI)经我国 13组森林植被生产力数据的验证表明 ,该模型的预测结果与实测值相符较好。通过与 Chikugo模型和综合模型 (周广胜等 ,1996 )预测结果的比较 ,该模型在总体上优于 Chikugo模型和综合模型。表明基于 N DVI的净第一性生产力模型对我国森林植被有良好的适应性 。

贵州省喀斯特地区植被净第一性生产力的估算

在构建光能利用率模型的基础上,依托遥感手段,利用MODIS数据和气象资料,完成了贵州省喀斯特地区2001年植被净第一性生产力(NPP)的估算,并通过喀斯特地区与非喀斯特地区植被NPP的对比,重点研究了喀斯特地区植被NPP的时空变化特征,得到以下主要结论:(1)喀斯特地区与非喀斯特地区的植被NPP在时空分布上存在明显差异,非喀斯特地区的NPP平均值高出喀斯特地区约13.3%。(2)非喀斯特地区的NPP频度分布呈似双峰型,而喀斯特地区的NPP值似正态分布。(3)年内植被NPP的最高值和最低值均出现在7月和1月,但喀斯特地区比非喀斯特地区的整体波动性大。(4)喀斯特地区植被NPP的季相空间变化显著,石漠化较为严重的地区其植被NPP明显小于其它地区,且季间差异较明显。

黄土高原丘陵沟壑区小流域植被净第一性生产力模型

构建了机理性植被净第一性生产力模型(Vegetation- Soil- Integrated- Model,VSIM) ,该模型将土壤水分动态过程与植被生长过程相耦合,用以分析黄土高原丘陵沟壑区土壤水分对植被生产力的影响。模型考虑了叶片尺度上气孔导度对净光合过程和蒸腾过程的影响,在此基础上通过考虑植被冠层结构和地形因素的影响对模型进行尺度转换,并以位于黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟流域的观测数据对模型进行参数化和验证。结果表明对于生物量的模拟草本和半灌木比乔、灌木好,主要植被类型L AI的季节变化与观测结果具有很好的一致性,模型能够反映出流域降雨-产流过程,并且基本上也能够反映土壤水分的时空变化范围。模拟结果表明,刺槐林和苹果林属于高光合-低蒸腾类型,农作物、白羊草群落和达乌里胡枝子群落属于高光合-高蒸腾类型,铁杆蒿群落和茭蒿群落属于低光合-低蒸腾类型,而沙棘灌丛和柠条灌丛的净第一性生产力居中,但蒸腾量较高。流域内土壤水分在多年序列上基本平衡,而在不同的水文年表现出失衡。其中刺槐林、苹果林和沙棘灌丛的多年平均土壤水分在年内存在少量亏缺,铁杆蒿群落和茭蒿群落略有增加,而其它植被类型基本保持平衡。丰水年不同植被类型土壤含水量都明显高于欠水年,土壤水分含量的变化在丰水年表现为盈余,而在?

利用CASA模型模拟西南喀斯特植被净第一性生产力

基于SPOT NDVI遥感数据并结合数字高程模型、气象数据和植被参数,利用实测植被生产力计算和修正最大光能利用率,通过改进CASA过程模型,估算了中国西南喀斯特地区1999—2003年的植被净第一性生产力(NPP)。结果表明:(1)改进后的CASA模型模拟的植被NPP与实测值相关性显著,可较好用于西南喀斯特植被的NPP估算;(2)西南8省市区1999—2000年喀斯特和非喀斯特植被的NPP有轻度增加,但空间变化不显著,2001年低值区范围增加,2002年NPP高值区的范围明显扩大,随后在2003年又降低,但仍高于2001年;(3)5a间西南喀斯特地区年NPP的变化范围是381.7—439.9 gC m-2 a-1,平均值为402.34 gC m-2 a-1,逐年NPP波动中呈现总体增长趋势,平均增加值为9.93 gC m-2 a-1,5a总增加量为11TgC,但非喀斯特地区的年NPP平均值和增加值都大于喀斯特地区;(4)5a间喀斯特地区的热带森林、亚热带森林、灌丛和草地的逐年NPP均小于非喀斯特地区,温带森林和农业植被则相反;这6种典型植被年NPP均呈增加趋势,热带森林的增加值最大,草地最小,非喀斯特地区植被NPP的增长趋势相似,但每种植被的年NPP增加值均大于喀斯特地区。西南喀斯特地区植被NPP的时空变化与气温、降水和太阳辐射的变化有关,而喀斯特植被NPP低于非喀斯特地区,则主要由喀斯特地区水分匮缺、土壤贫瘠等恶劣条件而抑制植物生长造成的。

基于气象模型的黑龙江省植被净第一性生产力

植被净第一性生产力(Net primary productivity,NPP)反映了植物每年通过光合作用所固定的有机物总量,在全球变化中占有重要地位。利用黑龙江省1998—2007年逐日气象资料,采用Miami气象模型,研究了黑龙江省1998—2007年间植被NPP的动态变化及时空特征,分析了NPP与年平均气温和年降雨的关系。结果表明:1998—2007这10a间黑龙江省NPP在波动中呈现增加趋势,除1998年外,NPP值从1999年的689.52g/(m2.a)增加到2007年的695.67g/(m2.a),平均每年增加0.615g/(m2.a),其平均值为752.93g/(m2.a)。NPP的空间分布与年均温度及年均降雨量的空间分布具有一致的变化趋势,黑龙江省中、东南部湿润且热量较好地区,NPP值较高;西部干旱地区和北部大兴安岭寒温带热量资源匮乏地区,NPP值较低。NPP与年平均温度及年降水量呈极显著的正相关。

植被净第一性生产力模型研究进展

论述了植被净第一性生产力模型的国内外研究进展 ,并对现有的自然植被和作物生产力模型进行了简单评价 ,比较其优劣 ,指出了今后的发展方向 :建立植被叶面积指数与生物生产力区域遥感动态模型 ;在全球变化的背景下 ,研究生物生产力的变化趋势尤为重要 ;

草地净第一性生产力估算的研究进展

草地净第一性生产力(NPP)是全球变化与陆地生态系统研究的核心内容之一。草地NPP的模拟方法从站点实测法、统计模型发展到了机理性的过程模型,NPP的站点实测数据为统计模型和过程模型模拟结果提供参考。统计模型通过NPP和温度、降雨等气候因子或者直接与遥感获得的植被指数建立统计关系计算NPP;过程模型从机理上对植物的生物生理过程进行模拟并能够对NPP的影响因子进行分析,主要过程包括了光合作用、生长和维持呼吸、蒸散、氮吸收和释放、光合物质分配与分解,和季相变化等。遥感过程模型通过遥感手段获得地表覆盖状况、植被冠层结构变量值(如LA I)、地表反射率、地表辐射温度及土壤水分状况等作为重要参数应用到模型中,改善了模拟结果的时空精度,成为当前草地生产力模型的主要研究方向。最后对遥感监测草地NPP研究中存在的问题进行了分析并提出了展望。

塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力模型研究

根据野外实测的植被生产力资料及计算所得的测定样地地下水潜水蒸发量数据。建立了估算塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力（ＮＰＰ）的模型：Ｙ＝０．０３２４＋０．００３７Ｅ。（１－ｈ／ｈ。）＾２该模型表明：在一定的气候和土壤条件下，盐化草甸植被净第一性生产力随地下水埋深的增加而逐渐下降，对模型的灵敏度分析表明，当地下水埋深ｈ〈３．３ｍ时，盐化草甸植被净第一性生产力对地下埋深的变化不甚敏感。

基于IBIS模型的东北森林净第一性生产力模拟

集成生物圈模型(the integrated biosphere simulator,IBIS)作为目前最复杂的基于动态植被模型的陆面生物模型之一,已经成为模拟大尺度(全球区域)的植被地理分布、净第一性生产力和碳平衡以及预测气候变化对陆地生态系统潜在影响的有效工具。应用IBIS模型对2004～2005年大小兴安岭的植被净第一性生产力(netprimaryproductivity,NPP)进行了定量估算,模拟与研究了大小兴安岭森林生态系统植被NPP的空间分布格局以及不同植被类型的NPP季节变化特征,结果表明:大小兴安岭森林植被年均NPP值为494.7gCm-.2a-1,年吸收0.06Pg的大气碳。研究区年均NPP的空间分布主要受热量条件的影响,大兴安岭地区基本上呈现出由北向南增加的趋势,小兴安岭地区除单位面积年均NPP大于1.1kgCm-2.a-1在小兴安岭北部孙吴和逊克地区分布外,基本上呈现出均匀分布的趋势。加强基础数据研究的同时如何根据中国的实际合理确定模型参数,使模型在我国典型生态系统中应用是值得进一步研究的。

利用气候模型估算大兴安岭地区植被净第一性生产力

对大兴安岭地区及其周围8个气象站点年降水量和年平均气温进行反距离权重插值,并代入Thornthwaite Memorial模型来估算1990年和2010年大兴安岭地区的植被净第一性生产力,获得这两项气候因子及植被净第一性生产力空间分布图,进一步对其动态变化及空间分布情况进行分析。

北京房山区8月份净第一性生产力变化分析

净第一性生产力是评价地表植被状况的重要指标之一,对分析和评价全球和区域生态环境、碳循环等变化具有重要作用.该文借助在CASA模型机理以及区域太阳辐射估算模型基础上建立的区域净第一性生产力估算模型,以房山区为例,分析了北京市郊区19922、001、2004年3年间8月份净第一性生产力的变化.分析结果表明,研究区3年间8月份的NPP分别为152.01、142.83、96.32 g/(m2.月);由于受到各种因素的影响,3年间8月份NPP结构构成不同,1992和2001年均以较高产区的NPP产量最高,其次是高产区和中产区,而2004年则以中产区的NPP产量最高,其次是高产区和低产区,而较高产区的NPP产量最低;1992和2001年各产量水平区的NPP总量在全区NPP总量中的比重,随NPP分区产量水平的提高而逐步提高,较高产区的NPP产量比重分别为:1992年42.26%,2001年37.54%;2004年各产量水平区所占比重变化较大,以中产区最高,占全区NPP总量的42.39%,其次是高产区和低产区,而以较高产区的NPP产量比重最低;通过逐步回归分析可知,在影响研究区NPP变化的各气候因素中,以平均风速、降雨量和实际日照时数影响最为显著,其中尤以降雨量的影响最大.