2000-2013年内蒙古陆地植被NPP时空变化及其对气候的响应

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本文采用光能利用率CASA模型作为基础,利用2000-2013年间月尺度的MODIS NDVI数据、温度、降水量、太阳辐射数据以及不同植被类型等资料,结合遥感和地理信息系统技术,估算了近14年生长季(4-10月份)的内蒙古陆地植被净初级生产力,并探讨了植被净初级生产力与气候的响应关系,从而得到以下结论:1.2000-2013年间内蒙古陆地植被净初级生产力生长季NPP呈增加趋势,从2000年的250.16 gC/m2/yr增加到2013年的321.03 gC/m2/yr,增加速率为3.78/a。尤其在2011年以后,NPP急剧增加,在2013年达到最高值。从季节变化趋势看,春季、夏季和秋季平均NPP均呈增加趋势,其中夏季NPP的增加速率最大(2.51/a)。并且从NPP与气候因子的相关性可知,生长季和季节NPP的变化主要是受到同期降水量和温度变化的影响,其中降水量是导致内蒙古陆地植被NPP增加的主要因素,而温度在某种程度上限制NPP的增加。2.2000-2013年间内蒙古不同植被类型NPP均值具有较大的差异,在内蒙古东北部半湿润地区的落叶阔叶林和落叶针叶林地区由于受到充足的阳光和充沛的降水条件,该两种植被类型的NPP均值相对较高,分别为648.47gC/m2和506.59 gC/m2。而分布在干旱和半干旱地区的灌丛(354.83 gC/m2)、农作物植被(348.43 gC/m2)、疏林(321.76 gC/m2)、草原(286.86 gC/m2)和荒漠(49.92 gC/m2)地区由于受到较高的温度和较低的降水量的影响NPP均值相对较低。从内蒙古不同植被类型生长季和季节平均NPP变化趋势看,14年间7种不同植被类型的生长季平均NPP均呈现增加趋势。其中荒漠地区生长季NPP增长速率最慢,增加速率为0.75/a。在季节NPP变化趋势当中,除了落叶针叶林秋季NPP呈下降趋势之外其他植被类型在春、夏、秋季中均呈现增加趋势。3.从2000-2013年生长季NPP空间分布来看,呈东高西低,由东北向西南递减的分布趋势,与该地区降水量和温度的变化趋势相一致。占整个研究区总面积92.57%的地区均呈现增加趋势。其中极显著和显著增加的地区主要分布在大兴安岭北部部分地区、呼伦贝尔高原西部地区、西辽河平原和科尔沁沙地东部、浑善达克沙地南部和锡林郭勒高原中部部分地区、毛乌素沙地中东部地区、库不齐沙漠南缘、巴丹吉林沙漠西南部和中央戈壁部分地区。而显著减少的地区非常少,只占研究区总面积的0.29%。从季节npp的空间变化趋势来看,各季节npp呈增加趋势的面积均大于呈减少趋势的面积。其中,夏季npp呈极显著增加趋势的面积最大,占整个研究区总面积的7.61%。而秋季npp呈显著减少趋势的面积最大,占整个研究区总面积的0.81%。由不同植被类型空间变化趋势可知,2000-2013年间内蒙古不同植被类型生长季npp呈增加趋势的面积均大于呈减少趋势的面积。从季节npp变化趋势可以看出,除了落叶针叶林秋季npp呈增加趋势的面积小于呈减少趋势的面积之外,其它植被类型的春季、夏季和秋季npp呈增加趋势的面积均大于呈减少趋势的面积。4.从内蒙古陆地植被净初级生产力对气候响应分析可知,内蒙古大部分地区生长季npp与降水量之间呈正相关关系,占研究区总面积的98.18%。主要是在内蒙古中部和北部呼伦贝尔草原地区npp与降水量呈极显著正相关关系。而生长季npp与温度之间的相关性除了呼伦贝尔高原北部和巴丹吉林沙漠地区呈正相关关系之外与其他地区均呈为负相关关系,占研究区总面积的84.7%。从季节尺度看,春季、夏季和秋季npp与降水量之间呈正相关关系的面积均大于与温度之间呈正相关关系的面积。并且在季节尺度上,春季、夏季和秋季npp与降水量之间呈极显著负相关的面积特别少,分别只占研究区总面积的0.01%、0.02%和0.05%。这表明,在内蒙古地区季节降水量是促进季节npp增长的主要因素,对降水量的响应比温度更加敏感。不同植被类型生长季npp与降水量的相关性均比与温度的相关性要好,与降水量呈正相关关系的面积远大于与温度呈正相关关系的面积。其中阔叶针叶林和落叶阔叶林地区生长季npp与温度呈正相关关系的面积大于呈负相关关系的面积。从不同植被类型各季节npp与气候因子的相关关系可知,7种植被类型春夏秋季的npp与降水量呈正相关关系的面积均大于呈负相关关系的面积。5.内蒙古陆地植被每月npp与前期降水和温度的相关分析表明,在植被返青阶段(4-5月),降水量对植被npp的影响并不显著,而温度与后期植被npp之间有较高的相关性。而6月份之后降水量和温度均对植被NPP的增长至关重要,关系密切。从不同植被类型NPP对气候因子的滞后响应分析可知,除了落叶针叶林其它植被类型NPP与前期一定时间内积累的降水量之间具有显著的正相关关系。因此,在植被NPP的变化过程中前期降水量具有至关重要的作用。
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