皖江城市带植被NPP时空演变及主要影响因素研究

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全球气候变化及人类活动的加剧,破坏了地表各圈层碳循环的动态平衡,由此引发了一系列对人类的生存和发展具有重要影响的生态环境问题。在地球系统各碳库中陆地生态系统碳库是受人类影响最深刻、变化最为迅速的碳库之一。作为陆地生态系统主体的植被,在维护全球碳平衡及生态多样性等方面,发挥着不可替代的作用。植被净初级生产力(Net Primary Productivity,简称NPP)作为度量陆地生态系统碳循环状态的重要指标和关键参数,近年来成为地理学、生态学等学科研究的热点及前沿问题。皖江城市带地处亚洲大陆东部的长江下游,位于长三角腹地,属亚热带湿润季风气候,气温适中,降水充沛,植被资源丰富。近年来,经济快速发展带来的城市化进程的加快,对其植被状况等产生了深刻影响,使其植被NPP也发生了相应的时空变化。本研究基于MODIS归一化植被指数(NDVI)数据、地面气象资料,利用改进的CASA模型,反演了2000—2013年皖江城市带植被NPP。在此基础上,利用一元线性回归分析、相关分析等方法探究了植被NPP的时空演变特征及对气候因子的响应;同时基于研究区2000年、2005年和2010年的土地利用数据和DEM数据,定量分析了土地利用/覆被变化及海拔、坡度、坡向等对植被NPP的影响。主要结论如下:(1)2000—2013年间,皖江城市带年均NPP总体上呈波动上升态势,植被NPP总量由35.99Tg C增加至45.34Tg C;全区植被NPP增加区域的面积占整个研究区的79.44%,长江沿岸植被NPP增幅最为显著;植被NPP在不同土地利用类型间显示出显著的差异,林地>草地>耕地>建设用地>未利用土地>水体。(2)近14年间,植被NPP均值呈现由南部向西北部减少的空间分布特征,且越向西北减少趋势越明显;植被NPP年际变化率整体变幅较小,集中在-10—10g C.m-2.a-1范围内。(3)耕地和林地为皖江城市带2000—2010年间的主要土地利用类型;耕地、草地、未利用土地面积不断减少,建设用地、水域面积持续增加,林地面积先减后增为研究区土地利用/覆被变化的主要特点。近11年来,耕地面积的下降幅度最大,下降了3.58%;建设用地面积持续增加,所占比例增加了2.92%;其他用地类型相对变化不大。研究区土地利用类型转换主要发生耕地与建设用地、耕地与水域、耕地与林地、草地与水域之间,以建设用地、林地、水域转入和草地、耕地、未利用土地转出为主要特点。(4)2000—2010年间,林地NPP增加量最大,草地次之,未利用土地NPP增加量最小。从总体上看,研究时段内长江以北地区的植被NPP呈逐渐增加的趋势,沿江地区和长江以南地区的植被NPP呈逐渐减小的趋势,其中南部丘陵山地的植被NPP减少的较快。(5)温度和降水分别是影响巢湖以南和以北地区植被NPP的主要因素。从整体上看,降水与植被NP P相关性不明显,温度与植被NPP的相关性较为显著,温度是影响皖江城市带植被NPP时空演变的主要气象因素。(6)皖江城市带植被NPP随着海拔高度的升高呈现出先增加再降低的空间分布特征,海拔低于50米的区域植被NPP最低,海拔1500米处植被NPP最大。植被NPP与坡度呈正相关关系,与坡向不存在明显的相关关系。(7)耕地转为建设用地造成的植被NPP损失最大,是造成皖江城市带植被NPP变化的主要因素;且随着研究区城市化进程的加剧,耕地转建设用地造成的植被NPP损失将持续增强,2005—2010年的植被NPP损失量约为2000—2005年的2.4倍。耕地转为水域、林地转为耕地、林地转为建设用地、草地转耕地带来的植被NPP损失相对较大。
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