基于CASA模型的蒙古高原植被净初级生产力遥感估算

摘要

随着人类活动的加剧，全球气候的恶化，生态环境的质量开始受到人类的重视。植被净初级生产力(NPP)作为表征陆地生态系统质量状况的重要指标，在陆地生态系统碳平衡的调节中起着极其重要的作用。NPP的动态监测在调节全球碳平衡、减缓温室效应以及维护全球气候稳定等方面具有重要意义。
　　本文利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型以及遥感数据、气象数据和土壤数据等对蒙古高原2000～2012年的植被净初级生产力进行估算，分析了13年间植被NPP的时空动态分布以及影响植被NPP变化的气候因子。主要结论如下:
　　(1)2000～2012年蒙古高原植被NPP年总量分布在0.5～0.65 Pg·C·a-1(1Pg=1015 g·C)，NPP年均总量为0.56 Pg·C·a-1，其中2003年最低(0.5 Pg·C)，2012年最高(0.65 Pg·C)。总体上，NPP年均值从2000到2012年呈增加趋势，但是13年间NPP年均值波动幅度较大。
　　(2)NPP较高区域主要集中在蒙古北部(300～600 g·C·m-2·a-1之间)、内蒙古东北部和甘肃南部地区(＞400 g·C·m-2·a-1)，而蒙古南部、内蒙古西部、甘肃北部等荒漠或裸地区域植被NPP较低(＜50 g·C·m-2·a-1)。
　　(3)2000～2012年13年间蒙古高原植被NPP的月均值变化为:1～3月份植被NPP为7.35 g·C·m-2，最小值出现在1月份;自4月份开始，植被NPP快速增长，7月份达到最大值，为70.53 g·C·m-2;随后植被NPP累积量开始减少，其中8～10月份为植被NPP减少最快的月份。生长季（4～10月份）植被NPP均值为278.94 g·C·m-2，占NPP年均值的96％。
　　(4)蒙古高原植被NPP年均值总体呈上升趋势，但不同植被类型NPP年均值差异显著，且在这13年间的变化趋势不尽相同。在研究区域的六种主要植被类型中，农林混合区的NPP年均值最高（557.22 g·C·m-2·a-1），稀疏灌丛的NPP年均值最低(166.15 g·C·m-2·a-1)。农林混合区、混交林和稀疏草原NPP年均值呈下降趋势，草地、农作物和稀疏灌丛NPP年均值呈增加趋势。
　　(5)13年间蒙古高原植被生长季温度、降雨和太阳辐射的空间异质性较强，不同区域差异较大。降雨量和太阳辐射总体上呈上升趋势，而温度则呈下降趋势。植被NPP的变化趋势与降雨量较一致，且NPP与降水量呈极显著正相关(r=0.828，p＜0.01)，而与温度和太阳辐射呈显著负相关（r=-0.718，p＜0.01; r=-0.571，p＜0.05）。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 NPP研究模型

1．3．1传统NPP研究方法

1．3．2 基于遥感的NPP模型

1．4 研究内容、技术路线及论文结构

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．4．3 论文结构

2 研究区与数据

2．1 研究区

2．1．1 地理位置

2．1．2 自然环境

2．1．3 植被覆盖

2．2 数据

2．2．1 NDVI数据

2．2．2 气象数据

2．2．3 土壤数据

2．2．4 植被覆盖类型数据

3 研究方法

3．1 CASA模型

3．1．1 可吸收光合有效辐射(APAR)的确定

3．1．2 光能利用率(ε)的确定

3．2 CASA模型中参数的修订

3．3 分析方法

3．3．1 变化趋势

3．3．2 相关性

4 蒙古高原植被NPP估算与分析

4．1 植被NPP估算

4．2 植被NPP的时间序列分析

4．2．1 植被NPP的年际变化

4．2．2 植被NPP的季节变化

4．2．3 不同植被类型一NPP的变化

4．3 与同类研究成果比较

5 蒙古高原生长季植被NPP影响因素分析

5．1 降雨量对植被NPP的影响

5．2 温度对植被NPP的影响

5．3 太阳辐射对植被NPP的影响

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 存在的问题和展望

参考文献

作者简历

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