安徽省植被净初级生产力时空变化及其影响因素研究

来源 :安徽师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yoursbin
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安徽省位于我国的东部季风区,水热组合条件优越。近些年,安徽省经济处在快速发展及国民环保理念日益强化时期,土地利用与覆被变化处在不断调整之中。在植被净初级生产力的众多影响因素中,以气候及人类活动的影响居主要地位。然而两者对植被NPP的影响程度具有差异性。本文基于CASA模型,利用2001-2016年MODIS 13A1-NDVI数据、降水、温度和太阳辐射数据,对安徽省陆地生态系统进行模拟,且结合境内土地利用与覆被(LUCC)数据,分析长时间序列下区域内NPP的时空分布格局与动态变化特征,探讨NPP变化的驱动力因素,并定量分析影响因素的相对贡献度。研究结果如下:(1)2001-2016年安徽省植被NDVI在年际变化上总体呈上升趋势,其波动范围在0.46~0.53之间;年内变化趋势上呈“双峰型”,最高峰、次高峰分别出现在7、4月;四季变化上四季均呈微弱上升趋势,总体来说,其值从高到低的季节排序依次为夏季、春季、秋季、冬季。16年间安徽省植被NDVI在空间变化上均存在明显的“空间异质性”,高值区主要分布在安徽南部及西部即皖南山区及皖西大别山区等;中值区主要分布在安徽北部与中部,如皖北平原、江淮丘陵地区等,低值区主要集中分布在长江沿线、巢湖及淮河干流地区。然而,其空间分布在年际变化上没有出现明显差别。研究期间,安徽省大部分地区(11.37×104km2,81.18%)植被NDVI处于增加趋势,植被生长状况大幅度改善。植被NDVI与降水及气温均呈正相关关系的面积占研究区域的大部分;植被NDVI与降水、气温的相关性多年均值分别约为0.44、0.60,总体上均呈下降趋势。然而,安徽省植被NDVI与气温的相关性均高于降水。(2)2001-2016年,除城镇与建设用地,其余7种土地利用类型植被NDVI值从高到低依次为林地>草地>农用地/自然植被交错区>耕地>湿地>低植被覆盖区>水体,且均呈微弱上升趋势。2016年与2001年相对比,安徽省三大区域植被NDVI均值均有不同幅度的增长;与降水的相关性系数中,皖北地区呈明显下降趋势,其它两个地区反之;与气温的相关性系数中,皖南地区呈上升趋势,其它两个地区反之。总体上来说,安徽省三大区域植被NDVI与气温的相关性均高于降水,除2001年的皖北地区例外。(3)2001-2016年安徽省植被NPP均值、NPP总量在年际变化上均呈上升趋势。植被NPP均值由2001年的206.20gC/(m2·a)波动增加为2016年的226.21gC/(m2·a);植被NPP总量由2001年的288.75×1011gC/a波动增加为2016年的316.77×1011gC/a。年内变化中,安徽省植被NPP均值呈“单峰型”,最大值约为45.01gC/(m2·a),出现在7月。四季变化中,全省植被NPP总量从高到低的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季。四季年际变化中,夏季植被NPP略呈下降趋势,其他三个季节反之。(4)16年间,安徽省植被NPP在空间分布上均表现为南北多、中间少的特点,然而其年际变化幅度差异不大。从各年植被NPP取值范围分组面积比例来看,植被NPP在200~250、250~300及>300gC/(m2·a)等高值区域的比例均呈上升趋势,其他范围内的比例呈下降趋势。在植被NPP年内变化的空间分布中,因受物候规律的影响,安徽省全区域植被NPP均存在从低到高再到低的分布过程。其中最为明显的区域为以农作物为主要覆被类型淮北平原,而变化幅度最小的为以自然林地为主要覆被类型的皖南山区。研究期间安徽省植被NPP变化量中,表示植被NPP增长的三个区间的面积之和(79.71%)远远超过表示植被NPP退化的区域面积之和。其中植被NPP增长量在0~50gC/(m2·a)区间的土地面积最多,约达91769 km2,约为总区域面积的65.53%,空间上遍布全省。(5)2001-2016年研究区植被NPP总的变化趋势的波动范围在-18.67~14.78之间,处在增加状态的区域面积共达96091.25km2,约占研究区面积的68.70%。其中大部分区域(67.23%)处在轻微增加状态。植被NPP处在减少在趋势下的土地面积较少,主要分布在长江沿线,而淮北平原区、皖中丘陵区及皖南山区分布较为零散。研究期间,相对于降水量,安徽省植被NPP与气温的相关性略高一些,两者pearson相关系数在年际变化上均呈下降趋势,多年均值分别为0.54、0.79。然而,NPP与降水量相关性的下降幅度较气温略大一些。(6)2001-2016年间,安徽省土地面积增加主要以林地、城镇与建设用地及湿地为主的土地利用类型,增加量分别为1687.75、1007.00、754.00km2;减少主要以耕地、农用地/自然植被交错区及草地,减少量分别为2025.25、908.00、548.75km2。研究期间,安徽省不同土地利用类型植被NPP总量从高到低排序均为:耕地>草地>林地>农用地/自然植被交错区>水体>湿地>低植被覆盖区。2016年与2001年相比,皖北地区土地利用与覆被变化面积最少,皖中地区较多,皖南地区最多。其中皖北地区增加的面积中主要以城镇与建设用地(239.25km2)及湿地(122km2)为主,减少的面积中主要以耕地(275.50km2)与草地(104.00km2)为主;皖中地区增加的面积中主要以林地(580.00km2)、城镇与建设用地(450.50km2)及湿地(417.00km2)为主,减少的面积中主要以耕地(785.25km2)、农用地/自然植被交错区(369.00km2)及草地(307.00km2)为主;皖南地区增加的面积主要为林地(1105.25km2)、城镇与建设用地(316.75km2)、湿地(21.75km2),减少的面积中主要以耕地(945.25km2)、农用地/自然植被交错区(551.50km2)及草地(137.00km2)为主。(7)日益暖湿化的气候变化与日渐环保的人类活动均会促进安徽省植被NPP呈增加趋势,然而在相对贡献上,气候变化对安徽省植被NPP的增加的影响力度更大一些,其中原因主要与城市化进程的日益加快促使区域内气候呈暖湿性变化密切相关。
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