论文部分内容阅读
伴随着21世纪“西部大开发”战略的实施和“一带一路”重大倡议的提出,西北地区迎来了前所未有的发展机遇,同时也给西北地区生态环境带来更大挑战,因此,加强保护西北地区的生态环境至关重要。植被NPP不仅反映了植物的生产能力,而且是衡量陆地生态环境的重要表征参数。深入研究全球变化背景下西北地区气候变化和人类活动对植被NPP的影响,对促进植被恢复、维系生态安全、保护区域生态环境、建立人与自然和谐相处的生态环境具有重要意义。因此,本研究以西北地区为研究区,基于MODISNDVI数据、气象数据、土地利用数据、高程数据等,分别利用CASA模型和变异系数法计算实际NPP(NPPA)和潜在NPP(NPPP),并将实际NPP和潜在NPP的差作为人类活动对植被NPP的影响(NPPH),在此基础上,对西北地区2000—2016年植被实际NPP的时空变化、土地利用变化对植被实际NPP的影响、气候变化和人类活动对植被NPP变化的相对贡献以及不同气候和人类因子对西北地区植被实际NPP的影响进行了分析。主要研究结论如下:(1)从时间变化上看,2000—2016年间,西北地区的NPPA年均值和年总量均呈现增加的趋势,且不同省份和不同植被类型的植被NPPA均呈现波动增加的趋势。从空间分布上看,西北地区植被NPPA年均值基本呈现从东南向西北逐渐递减,而后在新疆西北部的阿尔泰山和天山递增的趋势。从空间变化趋势上看,西北地区植被NPPA主要以增加的趋势为主,增加较为显著的地区主要分布在东南部地区。从空间变化的稳定性来看,整个西北地区植被NPPA变化处于一个相对不稳定的状态,并且变化的稳定性存在显著的空间差异。从植被NPPA的未来变化趋势看,西北地区植被改善的区域在未来主要呈现弱改善到退化和持续改善的变化趋势,植被退化的区域主要呈现弱退化到改善的变化趋势。(2)从不同土地利用类型变化对植被NPPA变化的相对贡献率来看,持续不变的土地利用类型贡献较大,其中草地的贡献最大;而变化的土地利用类型仅贡献了 2.9%,本研究对土地利用类型变化贡献的2.9%进一步研究发现,草地到耕地的变化贡献最大,其次为未利用地到耕地的变化,同时耕地到林地和草地的变化对植被NPPA变化的贡献也相对较大。从单位面积上土地利用类型变化对植被NPPA的影响来看,耕地向灌丛、林地和草地以及草地向灌丛的转化单位面积上对植被NPPA增加的影响最大。(3)从气候因子对植被NPPA的影响来看,发现西北地区绝大部分地区植被NPPA与气温之间呈正相关,仅少部分地区呈现负相关;绝大部分地区植被NPPA和降水之间呈正相关,特别是原本降水较少的西北地区西北部正相关更加明显;96.45%的区域植被NPPA与太阳辐射之间呈正相关,特别是黄土高原和秦巴山区,与太阳辐射的正相关更加明显;植被NPPA与日照时数、相对湿度之间正相关和负相关的区域面积比例相当;植被NPPA与年均风速之间的负相关比例大于正相关比例。(4)从人类活动对植被NPP影响的空间分布上看,人类活动对植被NPP负影响较强的区域主要分布在山脚下的林地向耕地的过渡区域,而人类活动正影响比较强的区域主要分布在塔里木河、石羊河等沙漠中的绿洲区域、祁连山西北部以及三江源地区;从变化趋势上看,西北地区人类活动对植被NPP的影响变化为正的区域占总面积的52.35%,其中变化为正比较显著的区域主要分布在陕北地区、陕南的大巴山、陕西省的东南部以及塔里木河的绿洲和天山北部的耕地地区,变化为负的区域占总面积的48.65%,人类活动对植被NPP影响值变化为负明显的区域主要分布在城镇周边地区。(5)根据气候变化和人类活动对西北地区植被NPP变化中相对贡献的空间分布,发现气候变化是植被NPPA增加的主导因素,而人类活动是植被NPPA减少的主导因素;不同土地利用类型变化中气候变化和人类活动对植被NPPA增加的贡献中,在保持持续不变的土地利用类型中气候变化的贡献均大于人类活动的贡献,而人类活动对其它土地利用类型向耕地的转化以及未利用地到林地、灌丛的转化中植被NPPA的增加的贡献显著;而在不同土地利用类型变化中气候变化和人类活动对植被NPPA减少的贡献中,人类活动贡献明显。对西北地区NPPA影响显著的因子为乡村人口数量、有效灌溉面积、农用化肥施用量、气温和降水;对新疆地区植被NPPA影响显著的因子为降水、有效灌溉面积和农用化肥施用量;对青海植被NPPA影响显著的因子为气温、乡村人口数量、农用化肥施用量、年末牲畜数量;对甘肃植被NPPA影响显著的因子为农用化肥施用量、乡村人口数量和有效灌溉面积;对宁夏植被NPPA影响显著的因子为有效灌溉面积、乡村人口数量、农用化肥施用量和降水;对陕西植被NPPA影响显著的因子为乡村人口数量、农用化肥施用量、太阳辐射、年末牲畜数量。