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蒸散是地表能量平衡与水量平衡过程的重要组成部分，准确估算或模拟区域蒸散量的时空格局特征对于评价区域水循环和水平衡功能、揭示其影响机理、提高生态系统生产力和促进区域可持续发展具有重要意义。随着人口不断增长，对粮食的需求量越来越大，然而农业生产中可利用的水资源却逐渐减少，缓解这种局势的最有效方法就是通过获取精确的地表蒸散数据以制定有效的灌溉措施，发展节水农业，加强水资源管理，从而达到提高水分利用效率的目的，让更少的水资源生产出更多粮食。
松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地，土地资源丰富，但水资源相对不足，土地生产力偏低，水资源短缺已成为阻碍当地生态环境稳定发展及土地生产力提高的重要因素。本研究选择松嫩平原为研究区，以MODIS产品、气象资料为主要数据源，修正并建立适用于松嫩平原的遥感蒸散模型(SEBAL模型)与净初级生产力估算模型（CASA模型），并在ERDAS IMAGINE软件的Spatial Modeler模块中对遥感模型进行编程实现。通过运行模型估算了松嫩平原2000～2009年农作物生长季（5～9月）的实际蒸散量、净初级生产力，并在此基础上计算了水分利用效率。较为全面地分析了松嫩平原实际蒸散量、水分利用效率、净初级生产力等地表特征参数的时空格局，探讨了这些参数的影响因素及其与气候因子的关系。通过本研究取得的主要结论如下：
(1)通过遥感手段进行松嫩平原的区域蒸散量反演，发现遥感估算的实际蒸散量与涡动相关实测值量之间极显著正相关（n＝31，r=0.9045，P＜0.01），所选31个时相上实际蒸散量的平均估算误差为16.22％，该估算精度在SBEAL模型的正常误差范围之内，能满足区域蒸散量的研究需求。松嫩平原生长季的实际蒸散量具有较强的空间分异特性，呈明显的阶梯状变化，表现为从西南部向东部、东北部逐渐增加的总体变化趋势。2000～2009年生长季实际蒸散量的取值范围为540.65～669.31mm，多年平均值为605.43mm。近10年来，松嫩平原的气温、日照时数、风速表现为不同程度的下降趋势，大大减弱了地表获得的净辐射量及水汽运移能力，而降水量、相对湿度的年际波动较大，并无明显趋势性，在此条件下，松嫩平原实际蒸散量在总体上表现为下降趋势（n=10，r=-0.7693，P＜0.01）。实际蒸散量受土壤供水状态、气候条件、土地利用/覆被类型、植被覆盖等因素的综合影响，各月实际蒸散量的取值也大不相同。
(2)利用遥感估算的实际蒸散量、P-M公式计算的参考蒸散量改善了原始CASA模型中的土壤水分子模块，通过改进后的CASA模型、在月时间尺度上估算了松嫩平原2000～2009年生长季的净初级生产力。利用松嫩草地生态实验站2007～2008年生长季的涡动相关实测通量数据对净初级生产力的遥感估算结果进行验证，发现净初级生产力遥感估算值与涡动相关观测值具有较好一致性，确定性系数(R2)高达0.79。松嫩平原2000～2009年生长季的多年平均净初级生产力在35.13～678.71gC.m-2之间变化，从西南部向东部、东北部逐渐增加。在2000～2009年，松嫩平原生长季净初级生产力的波动较大，没有明显趋势性，平均值为304.59gC.m-。净初级生产力与同期降水量、气温、相对湿度以极显著正相关为主，与风速呈极显著负相关，与日照时数的相关性不明显。
(3)松嫩平原生长季的水分利用效率在0.04～0.78gC.mm-1.m-2之间变化，从西南部向东部、东北部逐渐增加。在2000～2009年内，松嫩平原生长季水分利用效率每年的取值存在差别，浮动在0.44～0.54gC.mm-1.m-2的范围内，多年平均值为0.50gC.mm-1.m-2，在总体上呈显著上升趋势（n=10，r=0.6936，P＜0.05）。各月水分利用效率的平均值、取值范围及空间分异情况存在很大差别，与气温、降水及太阳辐射的季节性变化相关。在月时间尺度上进行基于像元的相关分析，发现松嫩平原水分利用效率与降水量、气温、相对湿度的正相关性明显，与风速以负相关为主，与日照时数的相关性不明显。
(4)在松嫩平原内部，选择扎龙湿地生态系统、前郭水田生态系统、长岭草地生态系统三个典型区，通过特定时相的Landsat-TM/ETM+影像结合长时间序列的MODIS产品进一步分析典型区实际蒸散量、水分利用效率的时空格局及差异。由于计算过程中模型参数反演方法的差异，从MODIS产品估算的实际蒸散量略高于Landsat-TM/ETM+影像的反演结果，高估量与下垫面的土地利用/覆被类型密切相关。在土地利用/覆被类型、下垫面供水条件等因素的影响下，典型区的实际蒸散量及水分利用效率存在明显差别，发现实际蒸散量、水分利用效率均按照“前郭＞扎龙＞长岭”的顺序递减。三个典型区在2000～2009年的实际蒸散量以减少趋势为主，但净初级生产力仍能维持稳定水平，因此水分利用效率仍能保持良好的增长态势，有利于促进区域生态环境的良性发展。