基于MODIS数据的石羊河上游植被净第一性生产力变化研究

论文摘要

植被净第一性生产力(简称NPP)是植物自身生物学特性与外界环境因子相互作用的结果,是植物光合作用有机物质的净创造,决定地球上所有组成成分和自然生态的生命功能,而且是大气成分改变地球上物质的重要合作者,尤其是CO2浓度的变化,使得NPP的研究对气候具有重要的指导意义。研究石羊河上游植被净第一性生产力变化,可认识植被的退化情况,为当地的经济生产和全流域生态环境等相关领域提供理论依据与科学技术支持。本论文选用CASA(Carnegie Ames Stanford Approach )模型,结合多光谱遥感资料和气候数据,估算石羊河上游2000、2005、2009年净第一性生产力,用NPP数据产品和甘肃省草地清查资料对其验证,并做了相应分析。首先,分析了研究区近十年的总体NPP空间分布特征,其次,分析了NPP季节变化特征,最后,分析了不同海拔位置NPP的变化情况;结合不同区域的植被分布及景观特点,分析其NPP分布特征,并对不同植被类型的NPP进行说明;分析了近十年NPP总体变化趋势和探讨了研究区NPP的驱动因子。研究结论如下:(1)对CASA模型中的FPAR参数进行修订,通过NPP模拟结果与2005年石羊河上游MODIS数据的NPP产品、肃南县草地资源清查数据验证分析,认为CASA模型适合石羊河上游植被生长季NPP的估算和研究。(2)石羊河上游草地年净初级生产力(NPP)的空间分布基本格局是西高东低,然后由西北向东南逐级递减,该分布规律与各县市的水热条件差异和植被类型的地带性分异规律紧密相关。沿纬线37°15′N从东向西,随着海拔的增加,NPP在增加,说明该纬线上植被NPP与海拔高度的位相变化有着较好的一致性。从不同的植被类型来看,研究区植被NPP年均值大体排序是:高山常绿阔叶灌丛与高山落叶阔叶灌丛>亚高山针叶林>高山草甸>耕地>草甸>荒漠草原。NPP的分布特征与河流也有密切的关系,遵循距离衰减规律,NPP的值随着离河流距离的增加而衰减。(3)分析石羊河上游生长季的植被净第一性生产力季节变化特征,2000～2009年,石羊河上游5～9月NPP月均值先增加后减小,其中,7月中旬至8月,这段时期的净初级生产力达到极大值。(4)从纬向剖面图来看,2000~2009年,研究区NPP曲线整体的分布略有下降,这说明该区植被有进一步退化的趋势。研究区NPP总体变化趋势为:植被NPP减少的区域主要分布于西大河、东大河、西营河、古浪河和大靖河上游区域,植被NPP增加的区域主要零星分布在黄羊河上游境内以及东大河东北部,其他大部分地区变化不明显。(5)分析植被NPP与FPAR、温度、降水量之间的相关性,其中FPAR与NPP密切相关,降水量和温度的相关性依次递减。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 1.5 研究区自然地理概况
• 2 NPP 遥感估算的理论基础和方法
• 2.1 基本概念
• 2.2 NPP 估算方法
• 2.2.1 几种NPP 模型
• 2.3 CASA 模型
• 2.4 NPP 变化趋势分析方法
• 3 石羊河上游NPP 遥感估算与分析
• 3.1 数据及其预处理
• 3.1.1 遥感数据
• 3.1.2 气象数据
• 3.1.3 基础空间地理数据
• 3.2 NPP 估算结果及其分布
• 3.3 NPP 季节变化分析
• 3.4 NPP 时空格局及其变化
• 3.4.1 不同海拔位置NPP 分布变化分析
• 3.4.2 河流对NPP 分布及变化的影响分析
• 3.4.3 不同植被类型NPP 分布变化分析
• 3.4.4 NPP 总体变化趋势
• 3.5 NPP 对气候变化的响应
• 3.5.1 NPP 对气候变化的特征分析
• 3.6 模型验证
• 3.6.1 与MODIS 的NPP 产品对比
• 3.6.2 与草地资源清查数据对比
• 3.7 讨论
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 主要参考文献
• 致谢