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陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分,而植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环的关键环节,可以反映陆地生态系统生产力水平,也是表征生物圈与大气圈碳交换通量的重要参数。卫星遥感技术能够提供覆盖区域甚至全球的观测能力,在区域植被结构和生态系统监测方面正扮演着愈加重要的角色,为GPP估算提供了空间扩展的技术手段。黑河流域是我国西北地区第二大内陆河流域,近年来,在气候变化和人类活动的影响下,该区域生态环境不断恶化。因此,在黑河流域开展GPP遥感估算,并定量区分气候变化和人类活动对GPP变化的影响,对于该区生态文明建设具有重要研究意义。基于此,本文基于遥感影像、气象资料等多源数据,分别利用VPM模型和MODIS GPP算法估算黑河流域陆地生态系统GPP,进一步分析GPP时空分布特征,并深入探讨温度、降水和光合有效辐射等气候因子与GPP的相关性以及模型估算的不确定性,进而定量分析气候变化和人类活动对植被GPP的影响。本文的主要研究成果如下:(1)基于VPM模型和MODIS GPP算法对黑河流域GPP进行估算,并利用大野口关滩站点通量数据和日光诱导叶绿素荧光数据(Sun-induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)对估算结果进行验证。结果表明,在黑河流域南部植被类型丰富且长势较好的地区VPM模型估算精度高于MODIS GPP算法;从植被类型上看,农田、草地和稀疏植被VPM模型估算结果也均优于MODIS GPP算法,且农田GPP估算精度最好,草地次之,稀疏植被最差。(2)黑河流域GPP普遍在0～1000gCm-2a-1之间,空间上表现为南多北少,中下游植被稀疏且有大面积的戈壁和荒漠,除下游河道两岸和中游农田等覆盖地区,GPP普遍在50gCm-2a-1以下;上游植被类型相对丰富,GPP普遍在100gCm-2a-1以上。从季节分布特征来看,黑河流域夏季GPP最高,春秋次之,冬季最少,且年际GPP变化总体呈波动上升趋势,表明黑河流域的生态环境正逐渐改善。(3)黑河流域GPP与温度、降水、光合有效辐射等气候因子相关关系显著,其中,GPP与温度和光合有效辐射主要呈正相关,与降水主要呈负相关。光合有效辐射吸收比例(Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FPAR)、水分胁迫因子 Ws(Water stress,Ws)和温度胁迫因子Ts(Temperature stress,Ts)等模型参数不同计算方法会影响模型估算的结果,增加模拟结果的不确定性。其中,改变FPAR对GPP的影响最大,以EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)为基础计算得到的FPAR因子对流域北部的影响较大,造成该地区GPP数据缺失;改变Ts计算方法对GPP估算结果影响较小;以VPD(Vapor Pressure Deficit,VPD)为基础计算得到的Ws空间分布与基于LSWI(Land Surface Water Index,LSWI)计算得到的Ws空间分布相反,而估算得到的GPP空间分布与取值范围较接近,WS对GPP的影响较小。(4)对定量区分气候变化和人类活动对植被GPP的影响展开研究,将黑河流域植被类型按草地、农田和稀疏植被提取,分别评价其对气候变化和人类活动的响应。结果表明:黑河流域植被恢复区(73.5%)大于植被退化区(26.5%),其中,由气候变化主导植被恢复区面积为29.8%,由人类活动主导植被恢复区面积为41.2%,由二者共同主导植被恢复区面积为2.5%;在植被退化区中,由人类活动造成退化区面积为7.9%,由气候变化造成退化区面积为9%,由二者共同作用造成退化区面积为9.6%。因此,近年来,黑河流域生态系统GPP的波动增长状态主要受到人类活动的影响,其次是气候变化。