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植被是陆地生态系统的重要组成部分,在全球气候变化背景下,植被净初级生产力作为衡量气候变化对生态系统影响的重要指标,对区域碳平衡、生态环境健康发展尤为重要。本文以我国的“绿色生态屏障”长江流域作为研究区域,收集了气象数据、归一化植被指数(NDVI)、植被类型等数据,并借助CASA模型估算了近21年间研究区逐月、逐年的植被净初级生产力(NPP),揭示时空演变格局。选取自然、人为因子,利用地理探测器定量研究了各单因子、交互因子对研究区植被净初级生产力时空分异的解释力。根据CMIP6气候模式数据对未来气候情景下2021~2050年研究区的气温、降水、植被净初级生产力进行预测,为未来气候政策制定、植被监测以及生态建设提供理论依据。得到的结论主要如下:(1)长江流域上游植被NPP均值在454.85~543.66g C·m-2·a-1之间,中游在529.72~660.42g C·m-2·a-1之间,下游在538.84~620.62g C·m-2·a-1之间,各子流域与总流域植被NPP均值在21年间都呈波动上升趋势。月、季尺度来看,上游植被NPP均值、总量月变化呈现单峰型,峰值出现在7月;中游、下游植被NPP均值、总量的月变化呈双峰型,最高峰均出现在9月,次高峰出现在5月;季节NPP均值为夏季(219.44g C·m-2)>春季(163.58g C·m-2)>秋季(143.33g C·m-2)>冬季(54.64g C·m-2),且春季NPP增速最大。长江流域植被长势趋好,NPP总体上呈良性态势发展。(2)NPP分布状况主要表现为:NPP均值为中游(597.59g C·m-2·a-1)>下游(586.36g C·m-2·a-1)>上游(506.12g C·m-2·a-1),NPP总量为上游(585.54Tg C)>中游(346.12Tg C)>下游(181.62Tg C),面积最大的上游流域NPP总量占全流域的53%;空间上NPP由东南向西北减少,高值集中于金沙江南部;子流域中NPP均值最大的为乌江流域(736.81g C·m-2·a-1),最小的为金沙江石鼓以上(187.84g C·m-2·a-1),洞庭湖水系对整个研究区NPP总量贡献最大(190.26Tg C)。研究区内74.65%的区域NPP呈增加趋势,而下游NPP减少区域面积最大,上游流域植被NPP增加区域(34.4%)大于下游(22.7%)、中游(21.5%),其中四川盆地、西南部乌蒙山附近是极显著增加区域。NPP总体较稳定,不稳定地区零星分布于四川盆地、汉江附近、长江流域下游入海口附近,集中于川中城市地区。(3)气候因子与NPP的关系来看,21年间长江流域气候趋于暖湿化发展,气温、降水均呈增加趋势,太阳辐射呈微下降趋势,与气温、降水、太阳辐射呈正相关的区域分别占84.02%、63.32%、53.80%,与气温的正相关更明显。从地形因子与NPP的关系来看,植被NPP随海拔、坡度均呈先增加后下降趋势,海拔2200~2500m内植被NPP均值最高,200m以下的平原地区植被NPP总量最高,2~15°坡度范围内NPP增加幅度最大,5~15°区域是植被改善的最主要区域,NPP总量最高。就人类活动对NPP的影响而言,土地利用类型转化带来的NPP净增加量为50.15Tg C,各土地利用类型向林地、草地转化带来的NPP总量增加占总增长的42.2%、23.7%,表明长江流域植树造林等生态措施成效显著。(4)从上游至下游,主导因子逐渐由自然因子向人为因子过渡。上游流域NPP空间分异的主导单因子为海拔、气温、降水,解释力分别为0.728、0.723、0.515,交互因子中海拔、气候因子的协同作用主导了上游流域NPP空间格局演变,其中解释力位居前三的是海拔∩气温(0.788)、气温∩太阳辐射(0.786)、海拔∩太阳辐射(0.786);中游主导单因子土地利用(0.184)、坡度(0.183)、海拔(0.180),主导交互因子为海拔∩降水(0.336)、海拔∩太阳辐射(0.306)、土地利用∩太阳辐射(0.299),且土地利用因子对中游NPP的影响开始逐渐显现;下游主导单因子为土地利用(0.278)、坡度(0.230)、降水(0.219),主导交互因子为土地利用∩降水(0.376)、土地利用∩太阳辐射(0.366)、土地利用∩坡度(0.353),中、下游各因子间的作用更为复杂化、多样化。(5)气候、NPP未来预测:时间上来看,长江流域2021~2050年气候呈现暖湿化趋势,在SSP1-2.6低排放情景下,未来气温将增加0.26°C/10a,降水增长趋势为14.9mm/10a,未来NPP均值较基准期的增加量为118.03g C·m-2·a-1;在SSP2-4.5中等排放情景下将升温0.32°C/10a,降水增长5.3mm/10a,NPP均值较基准期的增加量为148.88g C·m-2·a-1;在SSP5-8.5高排放情景下,气温将增加0.47°C/10a,降水增长28.8mm/10a,未来NPP均值较基准期的增加量为162.03g C·m-2·a-1,在高排放情景下气温、降水随时间增长更为迅速,NPP增长量更大。空间上来看,未来三种气候情景下全域气温都呈增加趋势,西南部的金沙江-横断山附近增温最为剧烈,上游区域降水增加趋势高于下游。子流域中,岷沱江流域、金沙江石鼓以下在未来三种情景下都是NPP增长最快的流域;在SSP1-2.6、SSP2-4.5情景下,鄱阳湖水系未来NPP增长最慢,SSP5-8.5情景下,洞庭湖水系NPP呈不显著下降趋势。