NPP Spatio-Temporal Evolution and Its Influencing Factors in the Three-River Headwaters from 2000 to 2023 Based on MODIS NPP

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2025.09.024

Acta Agrestia Sinica ›› 2025, Vol. 33 ›› Issue (9): 3003-3013.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2025.09.024

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NPP Spatio-Temporal Evolution and Its Influencing Factors in the Three-River Headwaters from 2000 to 2023 Based on MODIS NPP

LI Wen-jing¹, LI Wen-long², XIONG You-cai³, LUO Qiong⁴, WANG Wen-Ying^1,5

1. College of Geography Science, Qinghai Normal University, Xining, Qinghai Province 810008, China;
2. College of Grassland Agricultural Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu Province 730000, China;
3. College of Ecology, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu Province 730000, China;
4. College of Life Science, Qinghai Normal University, Xining, Qinghai Province 810008, China;
5. Academy of Plateau Science and Sustainability People's Government of Qinghai Province & Beijing Normal University, Xining, Qinghai Province 810008, China

Received:2024-10-15 Revised:2024-12-12 Online:2025-09-15 Published:2025-09-22

基于MODIS NPP的2000—2023年三江源地区植被NPP时空演变及影响因素研究

李文静¹, 李文龙², 熊有才³, 罗琼⁴, 王文颖^1,5

1. 青海师范大学地理科学学院, 青海西宁 810008;
2. 兰州大学草地农业科技学院, 甘肃兰州 730000;
3. 兰州大学生态学院, 甘肃兰州 730000;
4. 青海师范大学生命科学学院, 青海西宁 810008;
5. 青海省人民政府-北京师范大学高原科学与可持续发展研究院, 青海西宁 810008

通讯作者: 罗琼，E-mail：Qiongluo812@163.com；王文颖，E-mail：wangwy0106@163.com
作者简介:李文静（1994-），女，汉族，甘肃金昌人，博士研究生，主要从事青藏高原生态环境保护研究，E-mail：lwenjingjing@163.com
基金资助:
国家重点研发计划（2023YFF1304305）；111引智基地（D23029）资助

Abstract

Abstract: Clarifying the current status and driving forces of vegetation Net Primary Productivity （NPP） changes in the Three-River Headwaters region can provide a scientific foundation and decision-making reference for future vegetation restoration and the dynamic adjustment of ecological projects. In this study， based on MODIS NPP data， we analyzed the vegetation NPP changes and its influencing factors in the Three-River Headwaters region using trend analysis， stability analysis， residual analysis， bias correlation analysis and geodetector， etc. The results showed that the overall NPP and the NPP of various vegetation types in the Three-River Headwaters region exhibited an upward trend from 2000 to 2023， with an average growth rate of 1.38 g·m^-2·a^-1 C. Spatially， it displayed a distribution pattern characterized by higher values in the southeast and lower values in the northwest， with 97.92% of the region experiencing an increase in NPP， and the overall fluctuation remained stable. Vegetation NPP in different areas of the Three-River Headwaters region exhibited varying response patterns to temperature and precipitation， although temperature exerted a more significant impact on vegetation NPP in this region. Both climate change and human activities had positive effects on vegetation NPP in the Three-River Headwaters region， and the impacts of human activities on vegetation NPP were both positive after 2018. In Factor-detector detection， the average explanatory power of altitude and temperature exceeded 50%， while precipitation， land use， and population also demonstrated over 50% explanatory power in interaction-detector.

Key words: MODIS NPP, The Three-River Headwaters, Spatiotemporal evolution, Influencing factors

摘要： 明晰三江源地区植被NPP变化的现状和驱动力，可为未来植被恢复和生态工程的动态调整提供科学依据和决策参考。本研究基于MODIS NPP数据，采用趋势分析、稳定性分析、残差分析、偏相关分析及地理探测器等方法，分析了三江源地区植被NPP变化及影响因素。结果表明：2000—2023年，三江源地区总体NPP和各植被类型NPP均呈增加趋势，整体增速为1.38 g·m^-2·a^-1 C，在空间上呈东南部高西北部低的分布格局，其中97.92%的区域为NPP增加区，整体波动情况稳定。三江源地区不同区域植被NPP与气温和降水具有不同的响应关系，但气温对该地区植被NPP的影响更大。气候变化和人类活动对三江源地区植被NPP的影响均表现为正向影响，其中人类活动对植被NPP的影响在2018年以后均表现为正向影响。单因子探测中海拔和气温的平均解释力在50%以上，但较单因子探测而言，交互探测中降水、土地利用以及人口的解释力也均在50%以上。

关键词: MODIS NPP, 三江源地区, 时空演变, 影响因素

CLC Number:

K903

LI Wen-jing, LI Wen-long, XIONG You-cai, LUO Qiong, WANG Wen-Ying. NPP Spatio-Temporal Evolution and Its Influencing Factors in the Three-River Headwaters from 2000 to 2023 Based on MODIS NPP[J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(9): 3003-3013.

李文静, 李文龙, 熊有才, 罗琼, 王文颖. 基于MODIS NPP的2000—2023年三江源地区植被NPP时空演变及影响因素研究[J]. 草地学报, 2025, 33(9): 3003-3013.

References

[1] 黄小涛，姚步青，马真，等. 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] FALKNER R. The Paris Agreement and the new logic of international climate politics[J]. International Affairs， 2016， 92（5）： 1107-1125
[3] HAO L， WANG S， CUI X， et al. Spatiotemporal dynamics of vegetation net primary productivity and its response to climate change in Inner Mongolia from 2002 to 2019[J]. Sustainability， 2021， 13（23）： 13310
[4] SONG Y， LIANG T， ZHANG L， et al. Spatio-temporal changes and contribution of human and meteorological factors to grassland net primary productivity in the Three-Rivers Headwater Region from 2000 to 2019[J]. Atmosphere， 2023， 14（2）： 278
[5] 常屹冉，张弛，魏嘉诚，等. 气候变化和人类活动对内蒙古植被净初级生产力的影响[J]. 草地学报， 2023， 31（11）： 3444-3452
[6] 冯险峰，孙庆龄，林斌. 区域及全球尺度的NPP过程模型和NPP对全球变化的响应[J]. 生态环境学报， 2014， 23（3）： 496-503
[7] MA B， JING J， LIU B， et al. Assessing the contribution of human activities and climate change to the dynamics of NPP in ecologically fragile regions[J]. Global Ecology and Conservation， 2023， 42： e02393
[8] 朱文泉，陈云浩，徐丹，李京. 陆地植被净初级生产力计算模型研究进展[J]. 生态学杂志， 2005（3）： 296-300
[9] 吕鑫，王卷乐，康海军，等. 基于MODIS NPP的2006—2015年三江源区产草量时空变化研究[J]. 自然资源学报， 2017， 32（11）： 1857-1868
[10] GUO B， ZANG W， HAN B， et al. Spatial and temporal change patterns of net primary productivity and its response to climate change in the Qinghai-Tibet Plateau of China from 2000 to 2015[J]. Journal of Arid Land， 2020， 12（1）： 1-17
[11] XIA L， WANG F， MU X， et al. Water use efficiency of net primary production in global terrestrial ecosystems[J]. Journal of Earth System Science， 2015， 124（5）： 921-931
[12] 陈美祺，邵全琴，宁佳，等. 青藏高原不同生态地理区生态恢复状况分析[J]. 草地学报， 2023， 31（4）： 1211-1225
[13] ZHANG F， HU X， ZHANG J， et al. Change in alpine grassland npp in response to climate variation and human activities in the Yellow River Source Zone from 2000 to 2020[J]. Sustainability， 2022， 14（14）： 8790
[14] ZHANG X， NING J. Patterns， trends， and causes of vegetation change in the Three Rivers Headwaters Region[J]. Land， 2023， 12（6）： 1127
[15] FENG X， ZHAO Z， MA T， et al. A study of the effects of climate change and human activities on NPP of marsh wetland vegetation in the Yellow River source region between 2000 and 2020[J]. Frontiers in Ecology and Evolution， 2023， 11： 1123645
[16] 左婵，王军邦，张秀娟，等. 三江源国家公园植被净初级生产力变化趋势及影响因素[J]. 生态学报， 2022， 42（14）： 5559-5573
[17] WANG Z， DONG C， DAI L， et al. Spatiotemporal evolution and attribution analysis of grassland NPP in the Yellow River source region， China[J]. Ecological Informatics， 2023， 76： 102135
[18] 钱前，张秀娟，王军邦，等. 2005-2017年青海三江源区草地家畜承载力时空格局研究[J]. 草地学报， 2021， 29（6）： 1311-1317
[19] ZHU P， LIU G， HE J. Spatio-temporal variation and impacting factors of NPP from 2001 to 2020 in Sanjiangyuan region， China： A deep neural network-based quantitative estimation approach[J]. Ecological Informatics， 2023， 78： 102345
[20] 朱美婷，张美玲，贾晓楠，等. 基于Daycent模型的三江源地区草地NPP估算及其对气候变化的响应[J]. 草原与草坪， 2023， 43（2）： 13-21
[21] 曾纳，任小丽，何洪林，等. 三江源国家公园草地地上生物量时空动态及其气候影响[J]. 生态学报， 2023， 43（3）： 1175-1184
[22] 王金杰，赵安周，胡小枫. 京津冀植被净初级生产力时空分布及自然驱动因子分析[J]. 生态环境学报， 2021， 30（6）： 1158-1167
[23] 王志鹏，石长春，马雅莉，等. 毛乌素沙地植被净初级生产力时空变化及其驱动因素[J]. 草地学报， 2024， 23（9）： 2962-2972
[24] 梁大林，唐海萍. 青藏高原两种高寒草地植被变化及其水温驱动因素分析[J]. 生态学报， 2022， 42（1）： 287-300
[25] SUN Y， YANG Y， ZHANG L， et al. The relative roles of climate variations and human activities in vegetation change in North China[J]. Physics and Chemistry of the Earth， Parts A/B/C， 2015， 87： 67-78
[26] 吴雪晴，张乐乐，高黎明，等. 青海湖流域NPP动态变化及驱动力[J]. 干旱区研究， 2023， 40（11）： 1824-1832
[27] 王金杰，赵安周，张兆江，等. 2000—2018年京津冀地区植被净初级生产力时空演变及其驱动因素[J]. 生态科学， 2021， 40（1）： 103-111
[28] 王劲峰，徐成东. 地理探测器：原理与展望[J]. 地理学报， 2017， 72（1）： 116-134
[29] 杨丹，王晓峰. 黄土高原气候和人类活动对植被NPP变化的影响[J]. 干旱区研究， 2022， 39（2）： 584-593
[30] 贺倩，杨雪琴，戴晓爱. 2010—2015年三江源地区植被净初级生产力变化特征及影响因素分析[J]. 长江科学院院报， 2020， 37（5）： 59-66
[31] 沃笑，吴良才，张继平，等. 基于CASA模型的三江源地区植被净初级生产力遥感估算研究[J]. 干旱区资源与环境， 2014， 28（9）： 45-50
[32] SUN Q， LIU W， GAO Y， et al. Spatiotemporal variation and climate influence factors of vegetation ecological quality in the Sanjiangyuan National Park[J]. Sustainability， 2020， 12（16）： 6634
[33] ZHANG X， JIN X. Vegetation dynamics and responses to climate change and anthropogenic activities in the Three-River Headwaters Region， China[J]. Ecological Indicators， 2021， 131： 108223
[34] YIHAN Y， JUNBANG W， PENG L， et al. Climatic changes dominant interannual trend in net primary productivity of alpine vulnerable ecosystems[J]. Journal of Resources and Ecology， 2019， 10（4）： 379-388
[35] 李惠梅，张安录. 三江源草地气候生产力对气候变化的响应[J]. 华中农业大学学报（社会科学版）， 2014（1）： 124-130
[36] ZHANG Y， HU Q， ZOU F. Spatio-temporal changes of vegetation net primary productivity and its driving factors on the Qinghai-Tibetan Plateau from 2001 to 2017[J]. Remote Sensing， 2021， 13（8）： 1566
[37] 张颖，章超斌，王钊齐，等. 气候变化与人为活动对三江源草地生产力影响的定量研究[J]. 草业学报， 2017， 26（5）： 1-14
[38] 李作伟，吴荣军，马玉平. 气候变化和人类活动对三江源地区植被生产力的影响[J]. 冰川冻土， 2016， 38（3）： 804-810
[39] 邵全琴，樊江文，刘纪远，等. 三江源生态保护和建设一期工程生态成效评估[J]. 地理学报， 2016， 71（1）： 3-20
[40] 刘世梁，孙永秀，赵海迪，等. 基于多源数据的三江源区生态工程建设前后草地动态变化及驱动因素研究[J]. 生态学报， 2021， 41（10）： 3865-3877
[41] HAN Z， SONG W， DENG X， et al. Grassland ecosystem responses to climate change and human activities within the Three-River Headwaters region of China[J]. Scientific Reports， 2018， 8（1）： 9079
[42] 李辉霞，刘国华，傅伯杰. 基于NDVI的三江源地区植被生长对气候变化和人类活动的响应研究[J]. 生态学报， 2011， 31（19）： 5495-5504
[43] ZHANG Y， ZHANG C， WANG Z， et al. Vegetation dynamics and its driving forces from climate change and human activities in the Three-River Source Region， China from 1982 to 2012[J]. Science of the Total Environment， 2016， 563： 210-220
[44] CAI H， YANG X， XU X. Human-induced grassland degradation/restoration in the central Tibetan Plateau： The effects of ecological protection and restoration projects[J]. Ecological Engineering， 2015， 83： 112-119
[45] SHEN X， AN R， FENG L， et al. Vegetation changes in the Three-River Headwaters Region of the Tibetan Plateau of China[J]. Ecological Indicators， 2018， 93： 804-812
[46] SUN J， CHENG G， LI W， et al. On the variation of NDVI with the principal climatic elements in the Tibetan Plateau[J]. Remote Sensing， 2013， 5（4）： 1894-1911
[47] NEMANI R R， KEELING C D， HASHIMOTO H， et al. Climate-driven increases in global Terrestrial Net Primary Production from 1982 to 1999[J]. Science， 2003， 300（5625）： 1560-1563
[48] 朴世龙，方精云. 1982~1999年青藏高原植被净第一性生产力及其时空变化[J]. 自然资源学报， 2002（3）： 373-380

NPP Spatio-Temporal Evolution and Its Influencing Factors in the Three-River Headwaters from 2000 to 2023 Based on MODIS NPP

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[1]	GUANG Rui-lin, WU Shuai-kai, HAN Fei, WANG Chang-hui, DONG Kuan-hu, SU Yuan. Effects of Warming on Litter Decomposition in Grassland Ecosystem: a Meta-Analysis [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(4): 1156-1162.
[2]	ZHI Rong, CHEN Mei-mei, YAN Min, LI Ping. Research on the Influence of Herdsmen’s Family Income under the Grassland Subsidy Policy——Take Xilingol League,Inner Mongolia as an example [J]. Acta Agrestia Sinica, 2022, 30(12): 3392-3401.
[3]	ZONG Ya-qian, HAN Bo, DUAN Xin-hui, ZHOU Kai, HE Cheng-gang, JIANG Hua. Research Progress on Microbial Diversity of Mixed Silage [J]. Acta Agrestia Sinica, 2022, 30(10): 2535-2540.
[4]	JIN Yan-xia, CHEN Zhe, ZHOU Hua-kun, FU Jing-jing. Research Progress of Canopy Interception of Vegetation in Grassland Ecosystem [J]. Acta Agrestia Sinica, 2021, 29(S1): 1-9.
[5]	DING Wen-qiang, Hou Xiang-yang, Yin Yan-ting, LI Xi-liang, WANG Duo-bin. Are Herdsmen Overloaded? Who is Overloading and Its Influencing Factors under the Grassland Supplementary Award Policy-A case of Inner Mongolia [J]. Acta Agrestia Sinica, 2020, 28(1): 12-19.
[6]	ZHANG Li-hua, CUI Dong, YANG Hai-jun, ZHAO Yang, ZHANG Yu-lu, LIU Hai-jun, YAN Jun-jie, WANG Xiao-long. Effect of Altitude on Characteristics of Soil Active Organic Carbon of Sophora alopecuroides Population in Yili Valley Grassland [J]. Acta Agrestia Sinica, 2020, 28(1): 200-206.
[7]	HUANG Rui-xia, WANG Jian-guang, LIU Zhi-shuai, ZHANG Hui-min, ZHANG Zhong-ting. Study on Lawn Evapotranspiration and its Influencing Factors Based on Principal Component Regression [J]. Acta Agrestia Sinica, 2018, 26(6): 1454-1457.
[8]	LIU Lu-lu, SHAO Quan-qin, CAO Wei, WU Dan, GONG Guo-li, FAN Jiang-wen. Cost-Benefit Analysis of the Ecological Protects in the Three-River Headwaters Region Based on Ecosystem Services Values [J]. Acta Agrestia Sinica, 2018, 26(1): 30-39.