农业生产力模型初探

根据植物的生理生态学特点及诸气候要素建立了农业净第一性生产力模型:NPP=exp(rR_n(r~2 R_n~2 rR_n/(R_n r)(R_n~2 r~2)·(0.0015RDI 0.0013)) 用该模型对全球变化条件下的农业净第一性生产力的敏感性试验表明:我国农业净第一性生产力在气温升高2℃且降水不变或增加20％的情况下都有不同程度的提高,幅度为0.44％～12.88％,其中,在降水不变的情况下,湿润地区增加幅度最大,为5.46％～12.88％,在降水增加的情况下,干旱、半干旱地区增加幅度最大,为3.89％～10.92％;在温度升高2℃、降水减少20％的情况下,湿润地区农业生产力增加1.48％～14.63%,干旱、半干旱地区农业生产力降低0.44%～2.92％,干旱地区降低幅度较大,为1.04％～6.01％,表明水分为农业生产力的主要限制因子。     

中国陆地生态系统对全球变化的敏感性研究

根据自然植被净第一性生产力综合模型和农业净第一性生产力模型计算了我国自然植被及农作物的净第一性生产力,结果表明:在所有可能的气候条件下,我国陆地生态系统的生产力表现出由东南向西北递减的趋势及明显的条带状分布,并在新疆地区形成明显的低值区。在年平均气温升高2℃且降水不变的情况下,湿润地区生产力增加幅度最大,约增加1～2tDW·hm~(-2)·a~(-1);在年平均气温升高2℃、年降水增加20％的情况下,干旱、半干旱地区生产力增加幅度最大,约增加0.5～3.0tDW·hm~(-2)·a~(-1);在年平均气温升高2℃、年降水减少20％的情况下,湿润地区生产力提高约0.5～1.0tDW·hm~(-2)·a~(-1),干旱、半干旱地区生产力降低约0.5～2.0tDW·hm~(-2)·a~(-1)。     

利用CASA模型估算我国植被净第一性生产力

基于地理信息系统和卫星遥感应用技术,利用CASA模型估算了我国1997年植被净第一性生产力及其分布。结果表明：1997年我国植被净第一性生产力为1．95PgC,约是世界陆地植被年净第一性生产力的4．0％;我国植被净第一性生产力的主要分布趋势是从东南沿海向西北逐渐减小,其中海南岛南部、云南西南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区植被年净第一性生产力最大,达900gC.m^2.a^-1以上,而西部塔克拉玛干沙漠地区植被年净第一性生产力最小,不足10gC.m^-2.a^-1。     

土地利用约束下中国东部南北样带生产力和植被分布对全球变化的响应

对现有的区域植被动态模拟模型进行了改进,使之包含了土地利用分布格局对植被和生态系统相关过程的影响.改进后的模型被用于研究中国东部南北样带(NSTEC)植被和净第一性生产力对未来气候变化的响应.模拟结果显示土地利用格局对未来气候条件下植被分布的变迁和生产力形成过程有非常显著的影响.与没有土地利用约束的情形相比较,土地利用作为限制条件缓减了植被类型之间的竞争,从而减少了模拟的样带区域内常绿阔叶林,但增加了模拟灌木和草地的分布.土地利用约束使得模拟得到的当前条件下的净第一性生产力更为接近实际情况,且未来气候条件下的生产力改变量更为可信.对未来CO2倍增条件下7个大气环流模型预测的气候情景的模拟结果表明:落叶阔叶林将显著增加,但针叶林、灌木和草原的分布将下降.未来气候条件下NSTEC样带的净第一性生产力总量将增加.预测样带北部的净第一性生产力的变化范围大于样带南部.温度变化比降水变化对样带的生产力具有更强的控制.     

土地利用约束下中国东部南北样带生产力和植被分布对全球变化的响应

对现有的区域植被动态模拟模型进行了改进,使之包含了土地利用分布格局对植被和生态系统相关过程的影响。改进后的模型被用地研究中国东部南北样带(NSTEC)植被和净第一性生产力对未来气候变化的响应。模拟结果显示土地利用格局对未来气候条件下植被分布的变迁和生产力形成过程有非常显著的影响。与没有土地利用约束的情形相比较,土地利用作为限制条件缓减了植被类型之间的竞争,从而减少了模拟的样带区域内常绿阔叶林,但增加了模拟灌木和草地的分布。土地利用约束使得模拟得到的当前条件下的净第一性生产力更为接近实际情况,且未来气候条件下的生产力改变量更为可信。对未来CO2倍增条件下7个大气环流模型预测的气候情景的模拟结果表明：落叶阔叶林将显著增加,但针叶林、灌木和草原的分布将下降。未来气候条件下NSTEC样带的净第一性生产力总量将增加。预测样带北部的净第一性生产力的变化范围大于样带南部。温度变化比降水变化对样带的生产力具有更强的控制。     

青海三江源区果洛藏族自治州草地退化成因分析

本文利用长期历史资料,通过分析气候变化和人类放牧活动对草地生产力的影响,探讨1960s以来青海三江源区果洛藏族自治州草地退化主要原因,结果显示：研究区是全球变暖的敏感地区,1961-2010年研究区气温升高、年降水略有下降、湿润程度下降,Miami模型、Thornthwaite Memorial模型和综合自然植被净第一性生产力模型（综合模型）模拟的该区植被净初级生产力（NPP）均具有上升趋势,近50年来研究区气候变化总体上有利于该区草地生产力改善;研究区家畜年末存栏数60年代剧烈上升,至70年代达到顶峰,家畜年末存栏数与植被NDVI呈极显著负相关关系(P<0.01),草地实际载畜量过大造成牲畜对草地过度啃食,导致草地退化。研究区退化草地恢复治理的重点应放在减轻载畜压力、控制草地现实载畜量方面。     

秦岭火地塘林区油松和华山松林乔木层净生产力与气候因子的关系

以秦岭火地塘林区油松(Pinus tabulaeformis)和华山松(Pinus armandi)林为研究对象,以其生物量及树高-胸径模型为基础,运用树木年轮宽度方法推算出1973年至2011年生物量和生产力年际动态,并通过相关分析和多元逐步回归分析探讨了油松和华山松林乔木层净生产力与温度、降水之间的关系。结果显示,该林区油松林和华山松林乔木层生物量39a间增长迅速,分别从1973年的15.32 t/hm2和7.53 t/hm2增长到2011年的175.97 t/hm2和130.98 t/hm2,平均年净生产力分别为4.18 t hm-2a-1和3.20 t hm-2a-1,油松林乔木层生物量和生产力均高于华山松林;气候分析表明年净生产力与降水关系不明显,与温度关系较为密切,随气温升高呈波动上升趋势:单月气候因子中上年7月温度、当年7月温度与油松林乔木层净生产力显著正相关,上年7月温度与华山松林乔木层净生产力显著正相关;油松林乔木层净生产力动态变化主要受1—7月平均温度影响,华山松林主要受5—7月平均温度影响;油松林生产力与温度因子的相关性高于华山松林。两种林型的生物量和生产力差异是由油松和华山松生物学特性所致。     

四川植被净第一性生产力(NPP)对全球气候变化的响应

根据全球气候变化的趋势 ,利用生态信息系统 (EIS)技术 ,采用植被净第一性生产力模型 ,并结合海拔因素 ,模拟了四川植被净第一性生产力在未来气候 5种水热条件下空间分布格局的变化趋势。结果表明 ,当前四川植被的净第一性生产力 (NPP)从总体上沿东南向西北呈逐渐递减趋势。植被净第一性生产力与降水量呈明显正相关关系 ,二者曲线比较近似。与可能蒸散率呈明显负相关关系 ,与海拔关系比较复杂。在盆地内 ,NPP值主要取决于降水量的多少。在盆地向高原过渡地区和高山高原地区 ,植被净第一性生产力主要取决于可能蒸散率的大小。随着全球气候的变化 ,四川省的植被净第一性生产力将沿东南至西北方向发生面积和值的推移。当温度升高 2 5℃ ,降水量增加 10 %时 ,四川省的植被净第一性生产力将增加13 76 % ,随着降水量增加到 2 0 % ,其值将进一步升高 ,达到 10 92 2TDM·hm-2 ·年 -1。当温度升高 4℃ ,降水量增加 10 %时 ,四川省的植被净第一性生产力将增加 18 2 9% ,随着降水量减少到P 10 %时 ,其值将逐渐减少到 9 5 30TDM·hm-2 ·年-1。     

全球气候变化的中国自然植被的净第一性生产力研究

本文根据已建立的植物生理生态学特点与水热平衡关系的植物净第一性生产力模型对中国自然植被的净第一性生产力现状及全球变化后的自然植被的净第一性生产力进行了分析,给出了中国陆地生态系统自然植被的净第一性生产力在全球气候变化条件下的变化图景,为合理开发、利用自然资源,以及监测和预测中国陆地生态系统自然植被净第一性生产力的变化及应采取的策略提供了科学依据。     

基于GIS和RS的广东陆地植被生产力及其时空格局

在GIS和RS工具支持下,利用多时相遥感数据NOAA-AVHRRNDVI和地面气象数据研究了广东陆地植被净第一性生产力及其时空分布.结果表明广东陆地植被净第一性生产力的遥感估算值与实测值接近,效果较好;广东陆地植被净第一性生产力介于0～1568.9gC/(m2*a)之间,年平均净第一性生产力约为753.2(±277.0)gC/(m2*a),全省陆地生态系统每年约固定碳1.34×1014g.广东陆地植被净第一性生产力的地区差异显著,反映了广东陆地植被因受人类活动影响而比较破碎的特点;同样,广东陆地植被净第一性生产力的年变化显著,夏半年约为冬半年的4倍以上,这主要与该地区气温和水分条件的季节变化有关;即使是常绿阔叶林,其年净第一性生产力也有明显差异,且年变化显著.     

华北地区油松林生态系统对气候变化和CO2浓度升高的响应——基于BIOME-BGC模型和树木年轮的模拟

应用BIOME-BGC模型和树木年轮数据模拟1952-2008年华北地区典型油松林生态系统净初级生产力(NPP)动态,探究了树木径向生长和NPP对区域气候变暖的响应以及未来气候情景下油松林生态系统NPP动态变化.结果表明:1952-2008年,研究区油松林生态系统NPP波动于244.12 ～645.31 g C·m-2·a-1,平均值为418.6 g C·m-2·a-1.5-6月的平均温度和上年8月至当年7月的降水是限制该地区油松径向生长和油松林生态系统NPP的主要因子.研究期间,随着区域暖干化趋势的加强,树木径向生长和生态系统NPP均呈下降趋势.未来气候情景下,NPP对温度和降水的单独和复合变化的响应为正向.CO2浓度升高有利于油松林生态系统NPP的增加,CO2的施肥效应使NPP增加16.1％.在生态系统和区域水平,树木年轮是一种理想的指示生态系统动态变化的代用资料,可以检验和校正包括BIOME-BGC模型在内的各种生态系统过程模型.     

华北地区油松林生态系统对气候变化和CO2浓度升高的响应——基于BIOME-BGC模型和树木年轮的模拟

应用BIOME-BGC模型和树木年轮数据模拟1952-2008年华北地区典型油松林生态系统净初级生产力（NPP）动态,探究了树木径向生长和NPP对区域气候变暖的响应以及未来气候情景下油松林生态系统NPP动态变化.结果表明：1952-2008年,研究区油松林生态系统NPP波动于244.12～645.31 g C·m^-2·a^-1,平均值为418.6 g C·m^-2·a^-1.5-6月的平均温度和上年8月至当年7月的降水是限制该地区油松径向生长和油松林生态系统NPP的主要因子.研究期间,随着区域暖干化趋势的加强,树木径向生长和生态系统NPP均呈下降趋势.未来气候情景下,NPP对温度和降水的单独和复合变化的响应为正向.CO₂浓度升高有利于油松林生态系统NPP的增加,CO₂的施肥效应使NPP增加16.1%.在生态系统和区域水平,树木年轮是一种理想的指示生态系统动态变化的代用资料,可以检验和校正包括BIOME-BGC模型在内的各种生态系统过程模型.     

气候变化对黄土丘陵沟壑区植被净第一性生产力的影响模拟

以黄土丘陵沟壑区典型小流域纸坊沟流域为例,利用当前气候状况和不同气候情景下的气象数据驱动植被净第一性生产力模型VSIM,模拟气候变化对黄土丘陵沟壑区植被净第一性生产力（NPP）的影响.结果表明：（1）流域NPP对温度升高比对降雨变化的反应更为敏感,土壤水分状况受降雨变化影响显著,温度升高后流域土壤水分也明显下降.（2）草本和半灌木群落的NPP由于温度升高降低最多,沙棘灌丛的NPP受降雨变化影响最为明显,而刺槐林、苹果林和柠条灌丛对降雨变化反应不敏感;（3）综合降雨和气温都增加的情况,流域NPP仍呈下降趋势,只有沙棘灌丛因降雨的增加NPP减小的程度明显降低;（4）大部分植被类型在降雨和温度升高后水分利用效率降低,只有沙棘灌丛和铁杆蒿群落在降雨增加后有所提高,除铁杆蒿群落外,降雨减少使得大部分植被类型的水分利用效率提高.     

青藏高原高寒草甸气温、降水和地上净初级生产力变化的周期特征

依据中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站1980—2007共28年的气温、降水和地上净初级生产力数据,采用墨西哥小帽母函数对其进行周期特征的小波分析.结果表明:气温、降水和地上净初级生产力均存在13年的主要周期,但气温和地上净初级生产力的次要周期(均为2年)对其年际变化的影响较小,而降水次要周期(4年)的影响较大.三者的滞后相关分析发现,地上净初级生产力的变化在20年时间尺度上主要受控于气温,且对后者存在5～9年较弱的延迟效应;而与降水的关系较小.     

1960～2011年秦岭南北气温和降水变化对植被净第一性生产力的影响研究

基于秦岭南北1960～2011年月平均气温和降水量等气候要素资料,应用周广胜-张新时模型计算了近52年的植被净第一性生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对温度和降水的响应。结果表明:(1)研究区多年平均气温呈南高北低分布格局,1993年为气温变化转折点,此前为降温趋势,秦岭以南降温更明显,此后研究区大面积升温,近52年间98%以上的站点呈升温趋势。(2)降水量由北向南递增,1985年为降水变化转折点,此前降水呈减少趋势,此后70%以上站点降水增多;1960～2011年间秦岭以北地区有变干趋势,而秦岭南坡以变湿为主,其余地区变化不明显。(3)周广胜-张新时模型的模拟结果与实测值的平均误差为11.1%,整体上精度较高,说明模型可以用于秦岭南北地区NPP的估算;研究区NPP呈南高北低分布格局,NPP增加的站点所占比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北;NPP年际波动较小,极值比介于1.34～1.89之间。(4)未来气候变化对NPP的可能影响预测结果显示,水热条件同时改善(a情景)的情况下NPP普遍增加14.8%以上,秦岭以北增加趋势更明显,温带落叶阔叶林增幅最大,温带草丛增幅最小;温度升高而降水减少(b情景)的情况下大部分站点NPP减少,亚热带(热带)常绿(落叶阔叶)林减幅最大,温带落叶阔叶林减幅最小;c情景下NPP增幅有限,明显小于a情景,秦岭以北地区的增加趋势更明显,不同植被类型的变化趋势与a情景一致,但明显小于前者。     

塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力模型研究

根据野外实测的植被生产力资料及计算所得的测定样地地下水潜水蒸发量数据。建立了估算塔里木盆地北部盐化草甸植被净第一性生产力（ＮＰＰ）的模型：Ｙ＝０．０３２４＋０．００３７Ｅ。（１－ｈ／ｈ。）＾２该模型表明：在一定的气候和土壤条件下,盐化草甸植被净第一性生产力随地下水埋深的增加而逐渐下降,对模型的灵敏度分析表明,当地下水埋深ｈ〈３．３ｍ时,盐化草甸植被净第一性生产力对地下埋深的变化不甚敏感,ｈ每变化１     

中国云冷杉林生物生产力格局及其数学模型

基于全国１００６块样地资料,从宏观上阐明了我国云冷杉林物生产力的格局规律,建立了联系叶面积指数分布规律和地植物学知识的生物生产力热相关模型与地理分布模型。在温度和降水分布空间上,云冷杉林净第一性生产力的格局呈现一种复合曲面的函数关系,即随着温度升高,林分生产力呈指数递增,其递增率随降水量的增加而线性增大。在正常分布范围内,云冷杉面积指数随温度变化呈递减函数关系。这可能是针叶的适光变态以及云冷杉林适     

森林生态系统生物物理参数遥感反演研究进展

论述了利用遥感技术反演推算森林生态系统主要生物物理参数：叶面积指数、吸收光合有效辐射、净第一性生产力和生物量的技术、方法和模型及各个参量之间的相互关系研究进展,阐述了各研究方法、模型的特点、优势及局限性。特别论述了净第一性生产力的森林冠层光合作用理论模型基础、微波遥感估算森林生物量的应用优势和理论模型,展示了遥感技术在森林生态学研究中广阔的应用前景,同时也指出现有研究中各生物物理参数的定量遥感估算还有待进一步深入研究。     

陕西省油松林生产力动态及对未来气候变化的响应

本研究利用LPJ-GUESS模型,分析了陕西省油松林在未来时期(2015-2100年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)的变化趋势.结果表明: 在未来时期,研究区温度在RCP_2.6、RCP_4.5和RCP_8.5情景下将分别以0.12、0.23和0.54 ℃·10 a^-1的速率显著升高;降水在RCP_2.6和RCP_8.5情景下无显著变化,在RCP_4.5情景下将以14.36 mm·10 a^-1的速率显著增加.与历史时期(1961-1990年)相比,研究区油松林的NPP在未来时期将升高1.6%~29.6%;在RCP_8.5情景下21世纪末期(2071-2100年)油松林NPP将会升高45.4%;不同情景下油松林NPP表现为RCP_8.5＞RCP_4.5＞RCP_2.6.在未来时期,陕北地区油松林NPP在RCP_2.6和RCP_4.5情景下将分别以41.00和21.00 g C·m^-2·10 a^-1的速率下降,该区油松林有变为碳源的可能.     

用NOAA气象卫星的AVHRR遥感资料估算中国的净第一性生产力

重点研究用气象卫星ＡＶＨＲＲ遥感方法估算目前中国的净第一性生产力（ＮＰＰ）水平。ＡＶＨＲＲ可见光通道和近红外通道组合成的标准化差植被指数（ＮＤＶＩ）,既是监测植被生长好坏的参量,也是计算净第一性生产力的重要参量。介绍了用遥感统计模型计算ＮＰＰ的方法,获得了一系列结果。将遥感方法计算的ＮＰＰ与气候模型计算的ＮＰＰ进行了比较,证明两者有一定的可比性。计算净第一性生产力需要全年的ＮＤＶＩ,因此对卫星资料处理技术也作了介绍