2000-2013年中国植被碳利用效率(CUE)时空变化及其与气象因素的关系

植被碳利用效率(CUE)是评估陆地碳循环的重要指标,探讨其动态特征对气候变化的响应对于陆地生态系统碳循环研究具有重要的指示意义。基于MOD17数据计算中国植被CUE,辅以地统计学理论,利用趋势分析、变异系数及相关性分析等方法,研究了2000—2013年中国植被CUE的时空变化特征,并结合气象要素数据剖析植被CUE对气候变化的响应。结果表明:全国植被年CUE在研究年限内总体上表现为轻微的增长趋势,具体表现为在2000—2007年以0.000 6的变化率呈现波动下降的趋势,而2007—2013年植被CUE呈现显著上升的变化趋势,该变化特征可归因于2007年气温及降水格局的改变;植被CUE空间分布具有明显的空间异质性,大体呈现西部高东部低的状态。CUE增加较明显的区域主要分布在内蒙古呼伦贝尔地区,青藏高原大部分地区,东部沿海地区以及台湾岛。而CUE呈减少趋势的区域分布范围较广,其中减少趋势较为明显的地区主要包括东北平原及华北华中的大部分地区,另江南地区及新疆部分地区也有零星分布。草地及森林区域植被CUE波动变化较小,表明该部分地区生态系统处于良性循环。不同植被类型的CUE均值表现为:草地(0.21)>农田(0.14)>森林(0.09)>灌丛(0.06)。全国大多数地区植被CUE与降水呈正相关,而与气温则呈负相关,而这种相关性会随着区域气候格局及植被类型的变化而变化。总体上,全国植被CUE的增加主要归因于降水量的增加,而气温的升高则造成植被CUE的降低。

天山北坡山地生态系统植被碳利用效率时空动态及其影响因素

植被碳利用效率(CUE)是衡量生态系统固碳能力重要指标,对评估区域植被碳汇能力具有重要意义。本研究以天山北坡山地生态系统阜康林区为对象,基于2000—2020年的遥感影像和DEM数据,结合路径分析,研究了近21年来植被CUE时空分布特征及影响因素。结果表明:阜康林区植被CUE为0.42~0.74,年均为0.6,其中亚高山草甸带最高,中山森林带最低,具有明显的垂直地带性分异特征,且随海拔呈先降低后增高的“抛物线”分布模式,与净初级生产力(NPP)、总初级生产力(GPP)呈现相反的趋势。年际变化上,区域植被CUE变化不大(P>0.05),增加的区域仅占总面积的8.72%,主要分布在中山森林带,表明长期的森林抚育管理促进了中山森林带的植被CUE增加。禁牧区与非禁牧区范围的植被CUE年际间变化不大(P>0.05),表明目前禁牧管理措施对林区植被CUE的影响较弱。在坡向上,CUE的分布具有明显的空间异质性,在低山草原带和中山森林带,阳坡的CUE最高,在亚高山草甸带半阳坡的CUE最高。降水量、气温和NDVI的增加会直接导致CUE减少,而蒸散发增加间接导致CUE的减少,且禁牧区内自然因素对CUE的影响作用小于非禁牧区。

2000—2015年中国东北森林生产力和碳素利用率的时空变异

中国东北森林生态系统是重要的碳汇功能区,也是对环境变化响应的敏感区,分析其植被生产力和碳素利用效率的变化特征及其对气候变化的响应对于区域碳收支的准确评估和预测具有重要意义.本研究利用MODIS的长期监测数据,结合植被类型分布数据,对中国东北森林生态系统2000—2015年生产力(净初级生产力NPP、总初级生产力GPP)和碳素利用率(NPP/GPP)时空变化特征进行分析.结果表明:研究期间,东北森林生态系统平均NPP和GPP分别为346.4和773 g C·m^(-2)·a^(-1),平均NPP/GPP为0.45.不同森林类型的NPP和GPP依次为针阔混交林>落叶阔叶林>针叶林,NPP/GPP在不同森林类型间无显著差异.NPP和GPP呈现出东南高、西北低的空间分布特点.2000—2015年间,东北森林生态系统NPP、GPP和NPP/GPP呈波动增加趋势,固碳能力逐步增强.NPP、GPP和NPP/GPP的变化趋势和变化速率表现出空间差异性,在大兴安岭南部地区显著增加,在大兴安岭北部地区显著下降,其余区域呈微弱增加趋势.与气候因子的相关性分析表明,年降水量的增加是驱动东北森林生态系统NPP、GPP和NPP/GPP波动增加的主要因素.