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植被净第一性生产力(Net Primary Productivity, NPP)作为生态系统碳循环和大气CO2收支的重要组成部分,是判定生态系统碳汇和反映生态系统对环境变化响应的主要因子。开展植被NPP相关研究不仅可以对武陵山区的植被生产能力和碳收支水平进行直观、定量地考察与评价,而且能够为武陵山区的区域资源管理、环境保护政策制定以及生态补偿机制的建立等提供科学有效的参考和依据。 本文基于碳水耦合的生产力遥感过程模型—BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator),在对其进行改进的基础上,综合利用多源遥感数据、土地利用数据、气象数据、地形数据、植被数据、土壤和生物量等数据,模拟了2001、2010年武陵山区植被净第一性生产力的时空分布,并对研究区植被NPP的时空变化格局进行分析。此外,本文进一步考虑武陵山区植被叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)变化、气候变化、土地利用/土地覆盖变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)以及局部地形这4个因子对植被NPP的影响进行了相关探索研究和分析讨论。 论文主要研究重点和结论为: (1)武陵山区植被NPP的空间分布特征。2001、2010年研究区NPP平均值分别为556.33gC/m2/yr和582.62gC/m2/yr,年总NPP分别为91.59 TgC和97.56 TgC。NPP频率分布曲线呈右偏形态,NPP模拟值集中在300-800 gC/m2/yr之间,且NPP分布的Lorenz曲线表明,2001年NPP的数值集聚程度较2010年更大,说明2001年研究区植被生产力水平分布更不均匀。 (2)武陵山区植被NPP的时间变化特征。2001-2010年研究区NPP变化呈现出南北分异的格局,北部主要表现为增加,南部表现为减小;数值变化上,NPP平均增加26.29 gC/m2/yr,NPP总量增加5.97 TgC。NPP年内变化整体上呈单峰形态,峰值出现在7月份。研究区7种植被类型中,草地平均NPP的年内变化幅度最大,落叶阔叶林次之,农作物的变化幅度最小。 (3)武陵山区植被NPP的影响因子分析。1)LAI变化:LAI变化与NPP变化呈正相关,且NPP变化对LAI减小比对LAI增加更为敏感。2)气候变化:气温对研究区NPP年内变化的影响较为显著,降水和太阳总辐射的影响并不明显,相对湿度的影响基本上可以忽略;2001-2010年单纯气候变化使研究区NPP总量增加了约1 TgC,对NPP总的变化量贡献率为16.7%。3)LUCC分析:10年研究区土地覆被变化区域总面积为114702 km2,变化区域平均NPP增加约41.71gC/m2/yr,NPP总量增加4.81 TgC。4)地形变化:平均NPP随高程增加呈现出先增后减的变化趋势;随坡度增加表现为先增后减再上升的规律;在8个坡向上的相对大小关系为:南坡>东南坡>西南坡>东坡>西坡>东北坡>西北坡>北坡;平均NPP随地形起伏度的增加呈现出先增后减的趋势;在不同地貌类型区的相对大小关系为:大起伏中山>中起伏中山>中起伏低山>小起伏中山>小起伏低山>中海拔台地>中海拔平原>中海拔丘陵>低海拔丘陵>低海拔平原>低海拔台地。