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[期刊] 地理科学进展
[作者]
高艳妮 于贵瑞 张黎 刘敏 黄玫 王秋凤
净初级生产力(NPP)作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为(2.828±0.827)PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
洪长桥 金晓斌 陈昌春 王慎敏 杨绪红 项晓敏
净初级生产力(NPP)是衡量碳循环、指导土地利用、评估生态安全、指示环境变化、反映粮食安全等的重要参量,其估算受模型构建机理和生态系统关键地表参数输入的影响。近年来,随着遥感数据的不断丰富和遥感处理技术的快速发展,集成遥感数据的NPP估算模型相较于仅采用气候、土壤等传统观测数据的非遥感模型,在分析时空异质性等方面的优势日益凸显。本文基于Web of Science和CNKI两大数据库,采用文献统计分析方法,系统回顾NPP研究概况及国内外集成遥感数据的NPP估算模型的近期进展;并将集成遥感数据进行NPP估算的模型分为统计模型、光能利用率模型、过程模型及耦合模型四类;重点阐述了各类遥感估算模型的机理、差异性、适宜性及局限性;最后,在分析NPP遥感估算面临困境和科学挑战的基础上,从机理与影响因素、数据基础、参数反演、时空尺度拓展、软硬件支撑等方面对未来研究进行了展望。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
洪长桥 金晓斌 陈昌春 王慎敏 杨绪红 项晓敏
净初级生产力(NPP)是衡量碳循环、指导土地利用、评估生态安全、指示环境变化、反映粮食安全等的重要参量,其估算受模型构建机理和生态系统关键地表参数输入的影响。近年来,随着遥感数据的不断丰富和遥感处理技术的快速发展,集成遥感数据的NPP估算模型相较于仅采用气候、土壤等传统观测数据的非遥感模型,在分析时空异质性等方面的优势日益凸显。本文基于Web of Science和CNKI两大数据库,采用文献统计分析方法,系统回顾NPP研究概况及国内外集成遥感数据的NPP估算模型的近期进展;并将集成遥感数据进行NPP估算
[期刊] 自然资源学报
[作者]
冯险峰 刘高焕 陈述彭 周文佐
陆地生态系统净第一性生产力的模拟已从统计模型发展到过程模型时代。过程模型从机理上对植物的生物物理过程以及影响因子进行分析和模拟,理论框架完整,结构严谨。论文从植物器官、个体、冠层、景观以及区域等不同尺度对过程模型进行分析。近年来,由于遥感和GIS技术的支持,使得遥感过程模型融合了遥感及时、准确、宏观、多尺度的优势而成为当前生产力模型的主攻方向。遥感过程模型可实现生态系统NPP的及时模拟和动态监测,便捷、准确地反映NPP的时空变化格局。而在NPP建模过程中,尺度转换是所面临的一个重要问题。不同尺度模型间扩展时,需要采取相应的数学手段进行尺度转换,同时遥感和GIS技术提供了尺度转换的有力工具。综观...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
李海亮 罗微 李世池 戴声佩 刘海清
建立基于MODIS数据的天然橡胶净初级生产力遥感估算模型,利用2009年生长季(4—12月)250 m分辨率的MODIS数据和气象数据估算海南阳江农场天然橡胶的生长季净初级生产力,通过天然橡胶的干物质分配率估算阳江农场天然橡胶的产胶潜力。用以树位为单元的地面实际干胶产量与已得到的天然橡胶林产胶潜力进行回归分析,建立天然橡胶干胶产量的估测模型。利用估产模型对阳江农场2010年7月的干胶产量进行模拟,用同期实际干胶产量对估产模型进行精度验证与实用性评价,结果显示7月估产模型均方根误差RMSE为1.78 g.m-2,相对均方根误差RMSEr为18.25%。研究表明,基于遥感信息和净初级生产力的天然橡...
[期刊] 资源科学
[作者]
卫亚星 王莉雯
提高净初级生产力(NPP)的估算精度,需要充分认识不同空间分辨率的遥感数据对NPP估算结果的影响差异,即NPP的空间尺度效应问题。本文借鉴了多种成熟的光能利用率NPP模型的优点,同时充分考虑了研究区生态环境的典型特点,建立了针对研究区域的基于光能利用率原理的植被净初级生产力遥感估算模型。选取了具有空间尺度代表性的4种遥感数据作为NPP遥感估算模型的输入参数,估算了4种空间分辨率的NPP模拟值,对比分析了这4种分辨率的土地覆盖类型空间格局的变化和NPP分布情况。结果表明:随着遥感数据空间分辨率的降低,NPP的模拟值呈逐渐增加的趋势,但其变化的程度差异较大。其中,分辨率由30m降低为1km时,NP...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
胡波 孙睿 陈永俊 冯丽超 孙亮
植被净生态系统生产力(NEP)和净第一性生产力(NPP)作为表征植被活动的关键变量,在全球变化研究及区域生态环境评价中起着很重要的作用。Biome-BGC是一个模拟生态系统植被和土壤中的能量、水、碳、氮的流动和存储的生物地球化学循环模型。论文利用2004年时间序列MODIS LAI遥感产品和气象数据,对黄淮海地区的NEP和NPP进行了模拟估算,由于Biome-BGC模型没有农作物生理生态参数,农作物模拟通过修改草地生理生态参数,并在增加施肥、灌溉和收割代码基础上实现。结果表明,2004年黄淮海地区NEP、NPP呈现南部大于北部的空间分布特征;不同植被类型平均NEP和NPP大小顺序分别为:混交林...
[期刊] 林业科学
[作者]
张冬有 冯仲科 李亦秋 张丽娟 董斌
以黑龙江省森林资源为研究对象,利用ETM+、DEM和气象数据等资料,以C-FIX模型为基础,估算黑龙江省2000年5—9月的森林植被NPP,并将估算结果与MODIS的NPP产品进行对比分析。结果表明:5—9月林地总NPP为69.75×1012gC,最大值出现在6月,占5—9月NPP总量的27.23%,6—8月是NPP的主要积累月份;有林地NPP占林地总量的87.44%,灌木林地占10.41%,疏林地占1.63%,其他林地占0.52%;MODIS的NPP产品与模型估算值之间的均方差根为17.12,模型模拟值误差为MODISNPP产品值的3.92%～5.85%,模型估算精度较高。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
宗玮 林文鹏 周云轩 芮建勋
湿地是具有丰富的生物多样性和较高生产力的生态系统,在全球碳循环中占有重要地位。湿地植被净初级生产力(NPP)是衡量湿地生态系统健康状况的重要指标。以上海崇明东滩湿地3种典型植被———芦苇、海三棱藨草、互花米草为研究对象,结合实地调查、实验室测定和遥感技术进行湿地植被净初级生产力估算研究。首先,设置湿地3种典型植被样方,测量植被鲜重、高度、密度、盖度和叶面积指数(LAI)等反映植被生物学特性的特征参数,按不同植被类型分别建立基于LAI的样方NPP回归模型;其次,利用一景相近时相的SPOT5影像,经过几何纠正和辐射定标后,采用面向对象分类方法对影像分类,同时,计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
王彧 黄耀 张稳 于永强 王平
利用我国若干代表性区域6种主要作物(水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜)生产力的田间试验及统计数据,对中国农业植被净初级生产力模型Crop鄄C进行了验证。结果表明,该模型能利用常规的气象和土壤资料、化肥氮施用量等较好地模拟我国6种作物主产区的净初级生产力,模拟值与观测值的相关系数(R2)为0.80(n=786)。将Crop鄄C模型与GIS空间数据库耦合,估计了1980—2000年中国农业植被净初级生产力。模拟结果表明,自1980年以来,中国农业植被净初级生产力呈增加趋势,从1980年的472.9TgC增加到2000年的607.2TgC,秦岭淮河以北的华北地区和西北部分地区增加最为明显。
关键词：
作物 模型 验证 地理信息系统
[期刊] 自然资源学报
[作者]
李雷 黄玫 顾峰雪 张黎
氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出...
[期刊] 资源科学
[作者]
肖桐 王军邦 陈卓奇
三江源区作为青藏高原的一部分,在目前日益加剧的全球变暖和人类活动现状下,其内部的草地生态系统发生了明显的退化现象,这种退化过程极大的影响了下游地区的生态安全。本文从生态系统最基本的净初级生产力(NPP)出发,利用IPCC提供的生态系统脆弱性的概念,建立了三江源地区基于NPP的脆弱性空间分布格局,同时对其进行了脆弱性等级划分,发现脆弱度等级随平均高程的增加而增高,根据插值得到的降雨量和湿润指数的空间分布,发现中度以上脆弱度主要分布在500mm等降雨量线以西,重度以上脆弱度主要分布在400mm等降雨量线以西,极度脆弱区主要分布在350mm等降雨量线以西。可见该区的脆弱度与降雨量有很大关系。湿润指数...
关键词：
脆弱性 三江源 草地生态系统 NPP
[期刊] 地理科学进展
[作者]
崔林丽,史军,唐娉,高志强
了解不同季节陆地净初级生产力(NPP)的变化及与气候的相互关系以及在不同地类的差异对深刻理解我国陆地生态系统对全球气候变化的响应和陆地碳循环研究具有重要意义。本文使用1981～2000年间GLO～PEM模型模拟的我国陆地NPP数据和同期气温、降水以及土地利用数据.研究不同季节我国陆地植被NPP的变化。结果表明,在1981～2000年期间,四个季节的NPP都呈显著增加趋势,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节。耕地在春、夏和秋季NPP增长和增长率最高,林地冬季NPP增长最多而水域冬季NPP增长率最高。夏季NPP增长最高的区域分布于我国东部的多数地区、内蒙古东部、四川盆地、贵州东部、藏南和新疆西部:夏季NPP降低最多的区域分布于在呼伦贝尔高原、鄂尔多斯高原、黄土高原、青藏高原东部和新疆西北部。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘惠良 刘红峰
【目的】洞庭湖生态系统价值是洞庭湖区、湖南省及长江中下游经济社会的重要保障，研究目的在于加强洞庭湖生态系统的保护和修复，科学开发和利用其服务功能，为促进区域经济社会稳健发展提供参考依据。【方法】采用净初级生产力标准来测量生态系统服务价值，运用经典柯布·道格拉斯生产函数，通过协整与误差修正模型分析了1978—2020年洞庭湖生态系统服务对洞庭湖区（湖南省）经济增长的影响，并评估出净初级生产力的边际价格。【结果】洞庭湖生态系统服务对区域经济增长具有明显正向驱动作用，得出净初级生产力每提高1%促进真实GDP增长0.026 9%；在洞庭湖生态系统服务的作用下，区域经济增长以每年2.2%的速度熨平系统运行中短期的非均衡状态并向经济增长的长期均衡状态迭进，通过协整模型的计量得出洞庭湖区生态系统服务净初级生产力平均边际价格为347.5元/10~6 kgC（以1978年价格为基准），结果显示边际价格主要受到洞庭湖区生态系统服务的弹性影响。【结论】洞庭湖生态系统服务对促进区域经济增长的平稳运行具有明显保障和调整作用。本研究中得到的洞庭湖生态系统服务价值对洞庭湖区及湖南省经济增长的测量数值是一个最低值，同样，得到的净初级生产力的边际价格也是一个最低值，在真实的国民经济社会的生产、生活中，实际值将大于本研究得出的计量值。
[期刊] 生态经济
[作者]
赵庆建 温作民 蔡志坚
针对森林生态系统生产力适应性管理问题,基于数量生态学、生态经济学等理论和方法,建立了多智能体管理与优化决策模型。模型中将森林生态系统划分为多个单元,分别建立智能体,并在此基础上建立了由同类单元构成的区域适应性管理智能体和系统适应性管理智能体。除考虑气候变化、火灾、病虫害、人类破坏活动等对森林生产力的影响外,首次将适应性管理措施对生产力相关因子的作用纳入模型;同时,鉴于森林生态系统分散管理的现状,建立了动态双层优化决策模型。文章还提出了森林生态系统生产力适应性管理的生态效益和经济效益价值计算模型。
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