2000-2014年福建省农田生产力的时空特征及其气候因素研究

摘要

植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）是地表碳循环的重要组成部分，而农田生态系统的碳循环是全球碳库中最活跃的部分。农业植被NPP代表了农田生态系统通过光合作用可固定大气中CO2的能力，它能够以统一的尺度标准体现生态系统生产力，是很好的农田生产力衡量指标。研究农田生态系统NPP的时空演变特征及影响因素，不仅有助于了解农田生产力状况，也为评估耕地资源安全和粮食安全提供科学依据。因此，本研究以福建省农田作为研究区，采用EOS/MODIS卫星2000-2014年的MOD17A3H数据集，结合太阳辐射、气温和降水数据，利用距平分析、趋势线分析和相关分析等方法，在区域和像元尺度上分析了研究区2000-2014年农田生产力的时间变化趋势和空间分异特征，及其与气候因子的相关关系。主要研究结论如下： （1）2000-2014年间，福建省农田年均NPP的平均值为677.21gC·m-2·a-1，变化范围为552.58-770.19gC·m-2·a-1；年总NPP平均值为10.02TgC·a-1，变化范围为8.19-11.42TgC·a-1（1Tg=1012g）。在整个研究时段内，农田NPP年际变化整体上呈现上升趋势，但年际线性变化趋势不显著（P＞0.05）。 从空间分布来看，福建省各地级市2000-2014年农田年均NPP平均值的变化范围为576.98gC·m-2·a-1-769.02gC·m-2·a-1，区域差异显著，主要与各地市的地理条件、耕地地力等级和作物种植制度有关。同期内各地市农田年总NPP变化范围为115.33（厦门，农田面积为167km2）-1577.33GgC·a-1（1Gg=109g），主要与农田面积和土地利用程度有关。 （2）福建省农田年均NPP主要呈现东部高、西部低的趋势。根据农田NPP估算得到的农田生产力级别的空间分布，2000-2014年间，福建省低产农田面积最大，其次为中产农田，高产农田的面积最小；高产农田和中产农田主要分布在东部沿海城市，低产农田主要分布在西部山区地市。这是受经度地带性、维度地带性、地形、气候等综合因素的影响。 （3）通过对2000-2014年农田NPP进行逐像元趋势分析可知，农田NPP呈增加趋势的像元比例为66.12%，呈降低趋势的像元比例为33.88%，其中增加的区域主要分布在沿海。对变化趋势进行显著性检验表明，农田NPP减少和增加的趋势不显著（p＞0.05）比例为89.72%，不显著增加区域主要分布在沿海区域，而不显著减少区域主要分布在山区地市。全省农田NPP的变化波动不大，沿海地区的波动程度稍低于山区。 （4）通过农田NPP与气候要素的简单相关相关分析可知：在三种气候因子共同作用的条件下，太阳辐射对福建省农田NPP的影响是正向控制作用；降水对农田NPP主要是负向控制作用，较多的降水量反而抑制了农田植被的生长；一半区域气温对农田NPP的影响是正向的，25%的区域气温对农田NPP的影响不大，还有少部分区域气温过高而不利于植被的固碳。通过农田NPP与气候要素的偏相关相关分析可知：在不考虑三种气候因子相互作用的条件下，太阳辐射依然、降水和气温对农田NPP的控制作用均略有降低。 从整体上来看，福建省山区各地市农田NPP受气候因素的影响要明显大于沿海丘陵和平原各地市，这主要与各地市的地形地貌特征有关。通过构建农田NPP和气候要素之间的线性回归模型及对回归模型进行显著性检验可知：当气温和降水固定不变时，太阳辐射每增加1MJ/m2，整个研究区域的农田NPP会净增加1.071GgC；当太阳辐射和降水固定不变时，气温每升高1℃，整个研究区域的农田NPP会净增加64.461GgC；当太阳辐射和气温固定不变时，降水每增加1mm，整个研究区域的农田NPP会净增加0.02GgC，可见，农田NPP的累积对气温变化更为敏感。尽管如此，对于福建省来说，对农田NPP积累起主控作用的气候要素还是太阳辐射，其次是降水，最后是气温。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

1绪论

1.1 研究背景与选题意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 NPP估算模型研究

1.2.2农田NPP时空变化研究

1.3 研究目标与研究内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.4 论文框架与技术路线图

2 研究区概况、数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置与范围

2.1.2自然环境概况

2.1.3 耕地资源状况

2.1.4人口与社会经济概况

2.2 数据来源及预处理

2.2.1 数据源概况

2.2.2 数据预处理

2.3 研究方法

2.3.1 距平分析法

2.3.2简单差值法

2.3.3趋势线法

2.3.4相关分析法

2.3.5多元线性回归分析法

2.3.6区域统计分析法

3 福建省农田NPP的时空分异特征

3.1 农田NPP数据的分析与验证

3.1.1 农田NPP数据的描述性特征

3.1.2 农田NPP数据的精度验证

3.2区域尺度上农田NPP的时空变化分析

3.2.1农田NPP的时间变化趋势

3.2.2农田NPP时间变化的区域差异

3.3像元尺度上农田NPP的时空变化分析

3.3.1农田生产力的空间分布特征

3.3.2农田NPP的年际差异

3.3.3农田NPP的变化程度与变化趋势

4气候要素对福建省农田NPP的影响

4.1农田NPP与太阳辐射的相关分析

4.2 农田NPP与气温的相关分析

4.3 农田NPP与降水的相关分析

4.4不同气候要素对农田NPP的综合影响

4.4.1农田NPP与气候要素之间的复相关性分析

4.4.2 农田NPP与气候要素之间的回归分析

5 结论与展望

5.1 主要研究结论

5.2 不足之处和研究展望

参考文献

攻读学位期间的学术论文与研究成果

致 谢