我国北方草地净初级生产力时空动态特征及其与水热因子的关系

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2021.08.021

草地学报 ›› 2021, Vol. 29 ›› Issue (8): 1779-1792.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2021.08.021

我国北方草地净初级生产力时空动态特征及其与水热因子的关系

任涵玉, 温仲明, 刘洋洋, 呼天明, 杨培志, 张伟, 郑诚, 巴桑参木决

西北农林科技大学草业与草原学院, 陕西杨凌 712100

收稿日期:2021-02-01 修回日期:2021-03-22 出版日期:2021-08-15 发布日期:2021-09-06
通讯作者: 温仲明,E-mail:zmwen@ms.iswc.ac.cn;刘洋洋,E-mail:hnlylcbtks@163.com
作者简介:任涵玉(1996-),女,汉,硕士研究生,主要从事草地生态的研究
基金资助:
西北农林科技大学博士科研启动项目（2452020186）；陕西省林业科学院科技创新计划专项（SXLK2020-0204）；中国博士后科学基金（2020M683594）资助

Spatial-temporal Dynamics of Grassland Net Primary Productivity and its Relationship with Hydrothermic Factors in Northern China

REN Han-yu, WEN Zhong-ming, LIU Yang-yang, HU Tian-ming, YANG Pei-hzi, ZHANG Wei, ZHENG Cheng, BASANG Can-mujue

College of Grassland Agriculture, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling, Shaanxi Province 712100, China

Received:2021-02-01 Revised:2021-03-22 Online:2021-08-15 Published:2021-09-06

摘要/Abstract

摘要： 为探讨我国北方草地净初级生产力（Net primary productivity，NPP）的变化及其影响因子，本研究利用光能利用率模型（Carnegie-ames-stanford approach，CASA）和遥感数据，模拟了2000—2015年我国北方地区的草地NPP时空动态格局，并对其动态变化的稳定性、持续性及其与气象因子的相关关系进行分析。结果表明：2000—2015年间我国北方草地NPP呈显著增长趋势，空间上表现为由东北向西北逐渐降低；草地NPP高值区主要集中在青藏高原东部、新疆北部，低值集中在青海省西南部及内蒙古中部等地；青海东部、甘肃南部和陕北地区的草地NPP呈显著增加，而新疆北部草地NPP显著减少；不同类型草地NPP在研究期限内均呈波动增加的趋势，其中坡面草地增长率最高；我国北方大部分地区草地NPP处于中等波动状态，青藏高原东北部的草地NPP较为稳定；未来青海省南部及东部，黄土高原中部和新疆北部地区的草地NPP将持续显著增加。总体而言，我国北方草地NPP与气温呈负相关关系，与降水呈显著正相关性关系。

关键词: 时空动态, 净初级生产力, 变异系数, Hurst指数, 水热因子

Abstract: Based on Carnegie Ames Stanford approach (CASA) model and multi-source remote sensing data, the spatial-temporal dynamics of net primary productivity (NPP) in northern China from 2000 to 2015 was simulated and analyzed in this study. The results showed that the grassland NPP exhibited a significant increasing trend. The distribution patterns of grassland NPP had obvious spatial heterogeneity and decreased from northeast to northwest. The high NPP values were mainly concentrated in the eastern Qinghai-Tibet Plateau, northern Xinjiang and northeast China, while the areas with low NPP values were concentrated in the south west Qinghai province and central Inner Mongolia. The regions with significant increased NPP were mainly in eastern Qinghai, southern Gansu and Northern Shaanxi, while the low NPP areas were mainly distributed in Northern Xinjiang. In terms of different grassland types, NPP of all grassland types showed an increasing trend during the study period;the highest growth rate was slope grassland. Most of the areas with a moderate fluctuation state in grassland NPP, and the stable regions were mainly distributed in the northeast of Qinghai-Tibet Plateau. Grassland NPP would continue to increase significantly in the south and east of Qinghai province, the central Loess Plateau and northern Xinjiang in the future. In general, the grassland NPP in northern China was negatively correlated with temperature, and positively correlated with precipitation.

Key words: Spatiotemporal dynamics, Net primary productivity, Coefficient of variation, Hurst index, Hydrothermic factors

中图分类号:

Q948.112

任涵玉, 温仲明, 刘洋洋, 呼天明, 杨培志, 张伟, 郑诚, 巴桑参木决. 我国北方草地净初级生产力时空动态特征及其与水热因子的关系[J]. 草地学报, 2021, 29(8): 1779-1792.

REN Han-yu, WEN Zhong-ming, LIU Yang-yang, HU Tian-ming, YANG Pei-hzi, ZHANG Wei, ZHENG Cheng, BASANG Can-mujue. Spatial-temporal Dynamics of Grassland Net Primary Productivity and its Relationship with Hydrothermic Factors in Northern China[J]. Acta Agrestia Sinica, 2021, 29(8): 1779-1792.

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参考文献

[1] 康振山, 张莎, 白雲, 等. 内蒙古草地净初级生产力时空变化及其对干旱的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(1):156-65
[2] 郭婧, 张骞, 宋明华, 等. 黄河上游草地生态现状及功能提升技术[J]. 草地学报, 2020, 28(5):1173-1184
[3] Zhao M S, Running S W. Drought-Induced Reduction in Global Terrestrial Net Primary Production from 2000 Through 2009[J]. Science, 2010, 329(5994):940-943
[4] 刘洁, 孟宝平, 葛静, 等. 基于CASA模型和MODIS数据的甘南草地NPP时空动态变化研究[J]. 草业学报, 2019, 28(6):19-32
[5] Melillo J M, Mcguire A D, Kicklighter D W, et al. Global climate change and terrestrial net primary production[J]. Nature, 1993, 363(6426):234-240
[6] 李元春, 侯蒙京, 葛静, 等. 甘南和川西北地区草地植被NDVI变化及其驱动因素研究[J]. 草地学报, 2020, 28(6):1690-1701
[7] Goetz J S, Prince S D, Goward S N, et al. Satellite remote sensing of primary production:an improved production efficiency modeling approach[J]. Ecological Modelling, 1999, 122(3):239-255
[8] 朱玉果, 杜灵通, 谢应忠, 等. 2000-2015年宁夏草地净初级生产力时空特征及其气候响应[J]. 生态学报, 2019, 39(2):518-529
[9] 穆少杰, 李建龙, 杨红飞, 等. 内蒙古草地生态系统近10年NPP时空变化及其与气候的关系[J]. 草业学报, 2013, 22(3):6-15
[10] 付刚, 沈振西, 张宪洲, 等. 基于MODIS算法的藏北高寒草甸的光能利用效率模拟[J]. 草业学报, 2012, 21(1):239-247
[11] 朴世龙, 方精云, 郭庆华. 利用CASA模型估算我国植被净第一性生产力[J]. 植物生态学报, 2001, 25(5):603-608, 644
[12] 高清竹, 万运帆, 李玉娥, 等. 基于CASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局[J]. 应用生态学报, 2007, 18(11):2526-2532
[13] 朱文泉, 潘耀忠, 张锦水. 中国陆地植被净初级生产力遥感估算[J]. 植物生态学报, 2007, 31(3):413-424
[14] Piao S L, Fang J Y. Terrestrial net primary production and its spatio-temporal patterns in Qinghai-Xizang Plateau, China during 1982-1999[J]. Journal of Natural Resources, 2002, 17(3):373-380
[15] 杨勇, 李兰花, 王保林, 等. 基于改进的CASA模型模拟锡林郭勒草原植被净初级生产力[J]. 生态学杂志, 2015, 34(8):2344-2352
[16] 周伟, 牟凤云, 刚成诚, 等. 1982-2010年中国草地净初级生产力时空动态及其与气候因子的关系[J]. 生态学报, 2017, 37(13):4335-4345
[17] Chen S Y, Shi Y Y, Guo Y Z, et al. Temporal and spatial variation of annual mean air temperature in arid and semiarid region in northwest China over a recent 46 year period[J]. Journal of Arid Land, 2010, 2(2):87-97
[18] 何航, 张勃, 侯启, 等. 1982-2015年中国北方归一化植被指数(NDVI)变化特征及对气候变化的响应[J]. 生态与农村环境学报, 2020, 36(1):70-80
[19] 胡实, 莫兴国, 林忠辉. 未来气候情景下我国北方地区干旱时空变化趋势[J]. 干旱区地理, 2015, 38(2):239-248
[20] 刘洋洋, 章钊颖, 同琳静, 等. 中国草地净初级生产力时空格局及其影响因素[J]. 生态学杂志, 2020, 39(2):349-363
[21] 赵伟. 北方六省草地生产力时空动态及气候驱动因子分析[D].杨凌:西北农林科技大学, 2018:8-9
[22] Ran Y H, Li X, Lu L. Evaluation of four remote sensing based land cover products over China[J]. International Journal of Remote Sensing, 2010, 31(2):391-401
[23] 朱文泉, 潘耀忠, 龙中华, 等. 基于GIS和RS的区域陆地植被NPP估算——以中国内蒙古为例[J]. 遥感学报, 2005, 9(3):300-307
[24] 史瑞琴. 气候变化对中国北方草地生产力的影响研究[D]. 南京:南京信息工程大学, 2006:33
[25] 邓兴耀, 姚俊强, 刘志辉. 基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化[J]. 干旱区研究, 2017, 34(1):10-19
[26] 沈贝贝. 基于CASA模型的呼伦贝尔草原NPP模拟与分析[D]. 北京:中国农业科学院, 2019:25-26
[27] 孙成明, 刘涛, 田婷, 等. 基于MODIS的南方草地NPP遥感估算与应用[J]. 草业学报, 2013, 22(5):11-17
[28] Paruelo J M, Epstin H E, Lauenroth W K, et al. ANPP estimates from NDVI for the central grassland region of the United States[J]. Ecology, 1997, 78(3):953-958
[29] Raymood E, Hunt J R. Relationship between woody biomass and PAR conversion efficiency for estimating net primary production from NDVI[J]. International Journal of Remote Sensing, 1994, 15 (8):1725-1730
[30] Zhu W Q, Pan Y Z, He H, et al. Simulation of maximum light use efficiency for some typical vegetation types in China[J]. Chinese Science Bulletin, 2006, 51(4):457-463
[31] 焦珂伟, 高江波, 吴绍洪, 等. 植被活动对气候变化的响应过程研究进展[J]. 生态学报, 2018, 38(6):2229-2238
[32] 方精云, 朴世龙, 贺金生, 等. 近20年来中国植被活动在增强[J]. 中国科学(C辑:生命科学), 2003, 33(6):554-565, 578-579
[33] 王姝, 张艳芳, 位贺杰, 等. 生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其固碳释氧价值[J]. 中国沙漠, 2015, 35(5):1421-1428
[34] Lin X H, Han P F, Zhang W, et al. Sensitivity of alpine grassland carbon balance to interannual variability in climate and atmospheric CO₂ on the Tibetan Plateau during the last century[J]. Global and Planetary Change, 2017, 154(5):23-32
[35] 孙庆龄, 李宝林, 周成虎, 等. 三江源植被净初级生产力估算研究进展(英文)[J]. Journal of Geographical Sciences, 2017, 27(2):161-182
[36] 郑凌云. 基于卫星遥感与BEPS生态模式的藏北草地变化及NPP动态研究[D]. 北京:中国气象科学研究院, 2006:54-56
[37] 张军, 刘菊红, 王忠武, 等. 内蒙古荒漠草原植物群落特征对放牧利用和降水条件的响应[J]. 中国草地学报, 2020, 42(6):67-74

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[1]	黄小涛, 姚步青, 马真, 周华坤. 青海高原草地净初级生产力和降水利用效率时空特征[J]. 草地学报, 2021, 29(S1): 19-26.
[2]	孙应龙, 延昊, 赵晓凤, 陈紫璇, 曹云. 2011-2020年夏季全国草原净初级生产力时空变化及其气象影响评估[J]. 草地学报, 2021, 29(4): 848-854.
[3]	张美玲, 陈全功, 闫培洁. 中国天然草地净初级生产力时空分布[J]. 草地学报, 2018, 26(5): 1124-1131.
[4]	闫俊杰, 张静, 雷雨, 沙吾丽·达吾提拜, 吕光辉. 2000-2016年新疆伊犁河谷草地NDVI变化趋势分析[J]. 草地学报, 2018, 26(4): 859-868.
[5]	张巧凤, 刘桂香, 于红博, 包玉海. 基于MOD16A2的锡林郭勒草原近14年的蒸散发时空动态[J]. 草地学报, 2016, 24(2): 286-293.
[6]	刘文亭, 卫智军, 吕世杰, 孙世贤. 中国草原生态化学计量学研究进展[J]. 草地学报, 2015, 23(5): 914-926.
[7]	贾曼莉, 郭宏, 杜毅飞, 王海涛, 李会科, 曹卫东. 生草对渭北黄土高原苹果园土壤呼吸的影响[J]. 草地学报, 2014, 22(3): 518-527.
[8]	刘冬伟, 史印涛, 王明君, 崔国文. 放牧对三江平原小叶章草甸初级生产力及营养动态的影响[J]. , 2013, 21(3): 446-451.
[9]	朱玲玲, 戎郁萍, 王伟光, 马磊. 放牧对草地生态系统CO₂净气体交换影响研究概述[J]. , 2013, 21(1): 3-10.
[10]	李英年, 王勤学, 杜明远, 赵亮, 徐世晓, 唐艳鸿, 于贵瑞, 赵新全, 古松. 草毡寒冻雏形土有机质补给、分解及大气CO₂通量交换[J]. , 2006, 14(2): 165-169.
[11]	汪诗平, 王艳芬, 李永宏, 陈佐忠. 不同放牧率对草原牧草再生性能和地上净初级生产力的影响[J]. , 1998, 6(4): 275-281.