中国亚热带常绿阔叶林净第一性生产力的估算

中国亚热带常绿阔叶林净第一性生产力的估算倪健（中国科学院植物研究所生态室,北京１０００９３）ＥｓｔｉｍａｔｅｏｆｔｈｅＮｅｔＰｒｉｍａｒｙＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌＥｖｅｒｇｒｅｅｎＢｒｏａｄｌｅａｖｅｄＦｏｒｅｓｔｉｎＣｈ...     

Estimating the Net Primary Productivity in China Using Meteorological Satellite Data

Net primary productivity (NPP) is one of the cruces for global changes studies, utilizing remote sensing data from meteorological satellite is an objective way to estimate NPP. Usually, the normalized difference vegetation index (NDVI) is derived from channel 1 and channel 2 of NOAA/AVHRR to monitor vegetation. Using the processed annual NDVIs, the authors could estimate the NPP values from an experimental model. The result showed that NPP derived from NDVIs was highly compatible to that estimated in the conventional way.     

辽东栎林净初级生产力对气候变化情景响应的模拟与分析

An ecosystem process model, BIOME-BGC, was used to explore the sensitivity of net primary productivity (NPP) of an oak (Quercus liaotungensis Koidz) forest ecosystem in Beijing area to global climate changes caused by increasing atmospheric CO₂ concentrations. Firstly we tested the model, and validated the modeled outputs using observational data; the outputs of BIOME-BGC model were consistent with observed soil water content and annual NPP. Secondly the potential impacts of climate change on the oak forest ecosystem were predicted with BIOME-BGC model. We found that the simulated NPP was much more sensitive to a 20% precipitation increase or a doubling of atmospheric CO₂ from 355 to 710 祄ol/mol than to a 2 ℃ temperature increase. Our results also indicated that the effects of elevated CO₂ and climate change on the response of NPP were not interactive.     

辽东栎林净初级生产力对气候变化情景响应的模拟与分析

利用生态系统模型BIOME-BGC模拟北京东灵山地区辽东栎(Suercus liaotungensis Koidz)林生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)对全球气候变化潜在响应。首先,BIOME-BGC模型模拟的土壤含水量和NPP与该地区实际测量结果、其他模型模拟研究进行比较分析,结果显示BIOME-BGC能较好的模拟辽东栎林生态系统净生产力。然后,利用BIOME-BGC模拟辽东栎林生态系统NPP对不同气候变化的响应。结果表明:(1)NPP对温度变化不敏感,而对降水和CO_2变化极为敏感;(2)温度、降水和CO_2对NPP的影响并没有显示出交互作用。     

运用遥感估算中国陆地植被净第一性生产力

净第一性生产力 (NPP)研究方法很多 ,运用NOAA_AVHRR的可见光波段、近红外波段和热红外波段来提取和反演地面参数 ,进而准确估算陆地植被净第一性生产力 ,是一种全新的研究手段。利用遥感数据进行生物量和净第一性生产力的估算 ,主要是采用光能利用率模型 ,即通过NPP与植物吸收的光合有效辐射 (APAR)和植物将所吸收的光合有效辐射转化为有机物的转化率 (ε)的关系来实现的。用数学公式可表达为 :NPP =(FPAR×PAR)×[ε ×σT×σE×σS× (1-Ym)× (1-Yg) ]。在遥感和地理信息系统技术的支持下 ,以 1990年每旬的 8km分辨率的NOAA_AVHRR 1～ 5通道的影像为数据源 ,对中国每旬的陆地植被净第一性生产力进行估算 ,然后累加得出全年的NPP值。估算结果 :1990年中国陆地植被NPP总量为 6 .13× 10 9tC·a-1,NPP最高值为 1812 .9gC/m2 。根据计算的结果 ,对中国大陆植被NPP的分布规律进行了分析。遥感模型能够以面代点 ,比较真实地反映陆地植被NPP的时空分布状况 ,与中国植被分布的地理规律性相符 ,这是其他统计模型所无法比拟的。     

基于CASA模型研究祁连山地区植被净初级生产力的时空变化

基于2003~2012年的遥感数据及DEM高程模型校准后的气候数据,利用CASA模型估算了祁连山地区植被净初级生产力(NPP),并对NPP的年内、年际变化以及时空分布规律和变化趋势进行分析。结果表明:(1)祁连山地区年内NPP集中在6~8月,占全年NPP总量的86.39%;2003~2007年,NPP年均值在165.28~192.75g·m-2·a-1之间小幅波动;2007~2009年呈现出较明显的下降趋势,由168.63g·m-2·a-1下降到153.17g·m-2·a-1;2009~2012年表现出明显的上升趋势,最大值达207.13g·m-2·a-1。(2)祁连山地区的NPP东西部分布差异大,东部地区大多在200~400g·m-2·a-1之间,部分地区可达500g·m-2·a-1之上;中部地区存在较明显的南北差异,南部大多地区在100~300g·m-2·a-1之间,北部大多地区在100~400g·m-2·a-1之间;西部广大地区大多在0~100g·m-2·a-1之间,荒漠和高山冰雪覆盖区域生物量最低。(3)近十年来,祁连山地区的NPP呈波动增加趋势,增加面积约9 867km2,约占植被总面积的21.19%,减少面积约8 173km2,约占植被总面积的17.52%,表明祁连山的生态健康水平总体在改善但局部在恶化。     

森林生态系统年净初级生产力和生境复杂度对小型兽类物种多样性影响

本研究主要探讨黄龙自然保护区森林生态系统年净初级生产力水平和栖息地复杂程度对小型兽类物种多样性的影响。将调查区按海拔高度分为4 个调查点,每点的年净初级生产力水平各不相同,分别为: 24.9 MJ / (m²·a) ; 21.5 MJ / (m²·a) ; 17.5 MJ / (m²·a) 和14.1 MJ / (m²·a) 。在选择调查点时,同时考虑栖息地复杂程度,在生产力水平较高的调查点选择栖息地复杂程度较低的地点,而在生产力较低的调查点选择栖息地复杂程度较高的地点调查,以便分析森林生态系统年净初级生产力水平与栖息地复杂程度对小型兽类物种多样性的影响。采用鼠铗捕获小型兽类。结果表明,小型兽类物种多样性与森林生态系统年净初级生产力水平有密切关系,随着海拔升高,森林生态系统年净初级生产力的降低,所捕获的小型兽类生物量随之降低,其物种多样性也随之下降。小型兽类物种多样性也与栖息地复杂程度有关,森林生态系统年净初级生产力水平在一定范围内,大于17.5 MJ / (m²·a) ,栖息地复杂度的增加可以降低年净初级生产力水平对小型兽类物种多样性的影响。然而,森林生态系统年净初级生产力水平降低到一定程度时,小于14.1 MJ / (m²·a) ,生产力水平则为影响小型兽类物种多样性的主要因子。此外,小型兽类的生物量与森林生态系统年净初级生产力和栖息地复杂程度也有类似的关系。     

Herbaceous Layer Net Primary Production of Oak-Hornbeam Forest: Comparing Six Methods of Assessment Based on the Seasonal Dynamics of Biomass Increments

Ecosystems - Proper estimation of the herb layer annual net primary production (ANPP) can help to appreciate the role of this layer in carbon assimilation and nutrient cycling. Simple methods of...     

遥感在植被净第一性生产力研究中的应用

植被净第一性生产力 (简称ＮＰＰ)是指绿色植物在单位面积、单位时间内所累计的有机物数量 ,是由光合作用所产生的有机质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分。它直接反映了植物群落在自然环境条件下的生产能力。据研究 ,在假使生态系统的呼吸作用保持恒定的条件下 ,植被ＮＰＰ每增长 2 %就会净吸收 1Ｇｔ(10 15ｔ)的Ｃ(碳物质 ) [3 8] 。所以 ,近几年来各国学者对ＮＰＰ的研究倍受重视 ,尤其在国际生物学计划 (ＩＢＰ)期间进行了大量的植物ＮＰＰ的测定 ,并以测定资料为基础联系环境因子建立模型对植被ＮＰＰ的区域分布进行评估 ,极大地促进了…     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力（NPP）对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制。本文使用1982－1999年间的AVHRR／NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异。结果表明,在1982－1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势。其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节,不同植被类型对全球变化的响应有很大差异。常绿阔叶林,常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致。而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛,温带草原及草甸,稀树草原、高寒植被,荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献。从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区,小兴安岭－长白山区,三江平原,松辽平原,四川盆地,雷州半岛,长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原－西藏东部和呼伦湖的周围等地区。不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关。     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力(NPP)对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制.本文使用1982～1999年间的AVHRR/NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异.结果表明,在1982～1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势.其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节.不同植被类型对全球变化的响应有很大差异.常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致,而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛、温带草原及草甸、稀树草原、高寒植被、荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献.从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增加量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区、小兴安岭-长白山区、三江平原、松辽平原、四川盆地、雷州半岛、长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原-西藏东部和呼伦湖的周围等地区.不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关.     

中国西北半干旱区净初级生产力驱动因子空间计算分析

净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)驱动因子分析对区域生态系统生产力监控与预测及生态承载力评估有重要意义。NPP驱动力系统研究近年成果已有很多,但前人研究中未能将因子空间属性在原数据和分析中得到体现。实际上,这不利于获得更科学的分析结果,甚至阻碍了数据本身空间信息的表达。在前人研究分析基础上,以新疆伊犁河谷为试验研究区,使用一种全新的数据预处理方法(C.V计算,C.V=SD/Mean),通过该方法使数据固有的空间属性或空间关系信息得以表达。将该数据集与原始数据集统计分析结果对比分析,得出结论:(1)半干旱区环境下NDVI、积温和海拔与NPP相关性相对较强。经自变量因子重要性排序分析,发现以上因子对因变量(NPP)有较高重要性(P0.01);(2)C.V数据集较原数据集在模型建立中拥有更高的拟合度,r值平均高出0.1左右,结果更优(P0.01),在环境因子建模分析中具有较好的应用前景;(3)原始数据仅能表达因子在空间中的数值分布,经C.V计算处理后,能直观的表达因子的空间变异性和数组单元的空间紊乱程度。(4)在半干旱区海拔因子对NPP的作用力相对较强,Duncan分析发现,各因子在海拔尺度下存在显著的分异特征(P0.01),说明了海拔因子对NPP的作用力。综上,研究尝试使用C.V计算数据预处理,令原始数据集附带空间属性,使得研究分析结果不单纯依赖于数值关系,结果表达的关系更加全面。研究结果对生态环境因子分析及NPP驱动力分析研究都有重要的试验价值与科学意义。     

Effects of Climate Change and Shifts in Forest Composition on Forest Net Primary Production

Forests are dynamic in both structure and species composition, and these dynamics are strongly Influenced by climate.However, the net effects of future tree species composition on net primary production (NPP) are not well understood. The objective of this work was to model the potential range shifts of tree species (DISTRIB Model) and predict their impacts on NPP (PnET-Ⅱ Model) that will be associated with alterations in species composition. We selected four 200 × 200 km areas In Wisconsin, Maine, Arkansas, and the Ohio-West Virginia area, representing focal areas of potential species range shifts. PnET-Ⅱ model simulations were carried out assuming that all forests achieved steady state, of which the species compositions were predicted by DISTRIB model with no migration limitation. The total NPP under the current climate ranged from 552 to 908 g C/m2 per year. The effects of potential species redistributions on NPP were moderate (-12% to 8%) compared with the influence of future climatic changes (-60% to 25%). The direction and magnitude of climate change effects on NPP were largely dependent on the degree of warming and water balance. Thus, the magnitude of future climate change can affect the feedback system between the atmosphere and biosphere.     

1996-2015年滇西北香格里拉植被净初级生产力变化

地处青藏高原东南缘的滇西北香格里拉,其植被NPP的时空格局变化,对于深入了解青藏高原区域植被对气候变化的响应具有重要的科学意义。基于地面气象数据和MODIS-NDVI等遥感数据,运用改进的CASA模型,估算了1996—2015年香格里拉区域不同植被类型NPP,分析探讨了区域植被NPP的演变特征及其对气候变化的响应规律。研究显示:1)1995—2015年间,香格里拉区域6—8月平均气温总体呈上升趋势,增速为0.037℃/a; 6—8月总降水量为373.1 mm,呈微弱下降趋势;20年间辐射量基本维持波动稳定状态;2)1996—2015年,香格里拉区域6—8月最大月植被NPP平均值为176.9 gC/m~2,不同植被类型的变化范围为128.9—286.9 gC/m~2;空间格局上,表现为"从西北、东南及金沙江沿岸向中部递减"的特征;3)香格里拉区域植被NPP显著地受到气温变化的调控(P<0.05),20年间随着气温的持续升高,区域NPP总体呈增加趋势;4)区域植被NPP未表现出受降水变化的显著影响(P>0.05),水分条件对区域植被NPP未形成限制性的影响作用。区域内植被NPP...     

Estimation of Net Primary Productivity of Terrestrial Vegetation in China by Remote Sensing (in English)

Among the many approaches for studying the net primary productivity ( NPP ), a new method by using remote sensing was introduced in this paper. With spectral information source (the visible band, near infrared band and thermal infrared band) of NOAA-AVHRR, we can get the relative index and parameters, which can be used for estimating NPP of terrestrial vegetation. By means of remote sensing, the estimation of biomass and NPP is mainly based on the models of light energy utilization. In other words, the biomass and NPP can be calculated from the relation among NPP , absorbed photosynthetical active radiation (APAR) and the rate (ε) of transformation of APAR to organic matter, thus：NPP=(FPAR×PAR)×［ε*×σT×σE×σS×(1-Ym)×（1-Yg）］ . Based upon remote sensing (RS) and geographic information system (GIS), the NPP of terrestrial vegetation in China in every ten days was calculated, and the annual NPP was integrated. The result showed that the total NPP of terrestrial vegetation in China was 6.13×109 t C·a-1in 1990 and the maximum NPP was 1 812.9 g C/m. According to this result, the spatio-temporal distribution of NPP was analyzed. Comparing to the statistical models, the RS model, using area object other than point one, can better reflect the distribution of NPP , and match the geographic distribution of vegetation in China.     

香港鸭嘴草＋野古草＋金茅群落的生物量和第一性生产力

香港鸭嘴草＋野古草＋金茅群落的生物量和第一性生产力管东生（中山大学环境科学系,广州５１０２７５）ＰｈｙｔｏｍａｓａｎｄＮｅｔＰｒｉｍａｒｙＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＧｒａｓｌａｎｄｉｎＨｏｎｇＫｏｎｇ．ＧｕａｎＤｏｎｇｓｈｅｎｇ（Ｄｅｐａｒ...     

南亚热带森林演替过程生物量和生产力动态特征

以鼎湖山森林演替的空间系列及黑石顶天然次生林为研究对象,探讨了南亚热带森林群落生物量和生产力动态特征。研究结果表明,随着演替进程的发展,群落的生物量不断积累,但生物量的各用份的动态趋向并不一致,其中叶生物量的最高值出现在演替的中后期．在演替过程中生产力的动态与生物量变化相一致,随着演替的进展第一性生产力不断增加,但演替过程生产力的发展速率不是均匀的,生产力在群落的演变前期发展较侠,在中、后期则发展较慢。     

Food Preferences of Winter Bird Communities in Different Forest Types

Food availability for forest birds is a function of habitat type, forest management regime, and season. In winter, it is also impacted by variations in the weather. In the current study we assessed the food preferences of wild bird populations in two types of forest (spruce and beech) during the months of November 2010 to April 2011 in the Schwäbische Alb Biodiversity Exploratory, south-western Germany. Our aim was to investigate whether local bird communities preferred fat-rich, carbohydrate-rich or wild fruits and to determine how forest structure, seasonality and local weather conditions affected food preferences. We found higher bird activity in beech forests for the eleven resident species. We observed a clear preference for fat-rich food for all birds in both forest types. Snow cover affected activity at food stations but did not affect food preferences. Periods of extreme low temperatures increased activity.     

不同林型兴安落叶松林火烧迹地物种组成及多样性研究

以内蒙古大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用分层取样的方法对群落中植被进行了调查,分析比较了3种不同林型兴安落叶松林群落恢复过程中物种组成及多样性的差异。结果表明:不同林型兴安落叶松林群落各层α多样性指数总体表现为草本层灌木层乔木层。不同林型兴安落叶松林火烧迹地群落恢复12年后,草本层的Simpson和Shannon-Wiener指数均小于对照样地并呈现出草类-兴安落叶松林杜香-兴安落叶松林杜鹃-兴安落叶松林的趋势,而在灌木层则各指数均大于对照样地并呈现出草类-兴安落叶松林杜鹃-兴安落叶松林杜香-兴安落叶松林的趋势。