【摘 要】
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森林生态系统作为陆地生态系统的主体,是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球碳循环、缓解大气中温室气体浓度上升以及减缓全球气候变化等方面具有不可替代的作用。森林净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）作为地表循环的重要组成部分,能够直接反映自然环境条件下森林的生产能力,是评价森林生态可持续发展的重要指标之一,是判断生态系统碳汇和其它生态调节功能大小的主要因子。因此,在全
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森林生态系统作为陆地生态系统的主体,是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球碳循环、缓解大气中温室气体浓度上升以及减缓全球气候变化等方面具有不可替代的作用。森林净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）作为地表循环的重要组成部分,能够直接反映自然环境条件下森林的生产能力,是评价森林生态可持续发展的重要指标之一,是判断生态系统碳汇和其它生态调节功能大小的主要因子。因此,在全球气候变暖背景下,开展区域和全球森林NPP的研究,不仅可以为陆地碳循环研究提供理论基础,还可以为区域森林中长期可持续经营规划提供科学依据。本研究以广东省韶关市为研究区,利用1997年Landsat-5 TM、2002年Landsat-7 ETM+SLC-on、2007年Landsat-7 ETM+SLC-off、2012年Landsat-7 ETM+SLC-off、2017年Landsat-8 OLI影像以及相应年份森林资源连续清查固定样地数据为主要信息源,选用随机森林、多元线性回归和BP神经网络等3种模型,对研究区森林NPP进行估测并分析森林NPP时空变化、驱动因素。研究内容主要包括3部分:第一,分不同森林类型、林种进行样地森林NPP统计分析,针对乔木林分龄组进行森林NPP统计分析;第二,针对不同模型选用不同方法对基础变量进行筛选,对不同模型进行精度评价与验证,以此得到最优模型并估测研究区森林NPP;第三,分析研究区森林NPP时空动态变化以及驱动因素。研究结果表明:（1）研究区森林NPP呈上升趋势但林种结构与龄组结构需进一步优化。分森林类型进行统计,森林NPP大小依次为:竹林＞阔叶混交林＞针叶混交林＞阔叶纯林＞针阔混交林＞针叶纯林＞灌木林。分林种进行统计,森林NPP由大到小依次是:特种用途林、用材林、防护林、薪炭林和经济林。分龄组进行乔木林样地统计,森林NPP大小依次为:中龄林、近熟林、幼龄林、成熟林和过熟林。（2）分森林类型进行面积统计,1997年针叶林面积占比最大,1997-2002年针叶林面积不断下降,阔叶林与阔叶混交林面积不断增加,2002年阔叶林成为面积占比最大的森林类型;2002-2017年,阔叶林面积下降,阔叶混交林面积依然上升,2017年阔叶混交林成为面积占比第一的森林类型。乔木林分龄组进行面积统计,1997-2017年研究区内幼、中龄林面积占比一直处于优势地位,甚至处于增长状态。（3）影像的纹理特征、地形因子以及冠层密度对于森林NPP的建模估测有重要意义。随机森林模型和BP神经网络使用基于变量重要性排序法进行变量筛选,多元线性回归使用逐步回归法进行变量筛选,所选择的变量中,纹理特征中的对比度与平均值变量对于各个模型均具有重要作用。（4）3种模型进行比较,随机森林模型对于研究区森林NPP的估测精度更高,预测精度的决定系数在0.492-0.660之间。基于随机森林模型进行研究区森林NPP空间制图并分为低等级、中低等级、中等级、中高等级和高等级5级处理,结果显示1997年研究区森林NPP中低等级和中等级占比最高,1997-2017年研究区中低等级和中等级面积不断下降,中高等级面积不断上升,但直到2017年研究区森林NPP低等级、中低等级和中等级面积仍占主要比重。（5）研究区1997年、2002年、2007年、2012年和2017年森林NPP呈现增长趋势,森林NPP均值分别为5.66 t·hm-2·a-1、7.68 t·hm-2·a-1、8.17 t·hm-2·a-1、8.25 t·hm-2·a-1和10.52t·hm-2·a-1。1997-2017年森林NPP空间聚集性增大,中心由中西部地区向西南方向移动。研究区内森林NPP增长区域占69.86%,主要位于山地丘陵地区;负增长区域占30.12%,主要为城镇建成区。研究区森林NPP的时空动态变化受到林业政策、人为活动和经济发展影响较大。（6）林分因子对于研究区森林NPP的影响最大,其次是林下因子和环境因子。其中林分因子和环境因子与森林NPP呈正相关关系,而林下因子由于林下植被生长所需的养分和空间与森林植被存在竞争关系故呈现负相关关系。研究区森林NPP与林分因子中平均胸径和平均树高相关性最高,与林下因子中土壤质地相关性最高,与环境因子中坡度相关性最高。
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