为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0~3051.08 g C/(m^(2)·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值...
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为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0~3051.08 g C/(m^(2)·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m^(2)·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。
陆地生态系统作为全球生态系统中重要的组成部分,其减缓温室效应和调节气候变化的功能在全球生态环境中发挥着重要的作用。植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)是指绿色植物在进行光合作用时所固定在植物叶茎之中的有机碳总量。陆地生态系统的初始能量是由植被总初级生产力决定的,因此通过模型模拟、实测数据进行植被总初级生产力的精准估算对全球陆地生态系统碳循环具有重要意义。青藏高原是我国海拔最高、面积最大的高原,其生态位在我国乃至整个东亚都十分重要,被称为“世界屋脊”是全球气候变化重要的启动区。青海湖流域位于青藏高原东北部,地处季风区和干旱区的交汇地带,生态系统脆弱,对气候变化响应敏感。青海湖流域地势起伏大,植被种类较为丰富水平垂直分异性大,是阻挡西部荒漠蔓延的天然安全屏障。植被光合模型(vegetation photosynthesis model,VPM)是一种光能利用效率模型的改进型,本研究运用MODIS-GPP数据产品、气象数据以及其他相关数据模拟估算青海湖流域植被总初级生产力,结合MODIS-GPP数据对模拟结果进行精度评价验证,分析青海湖流域植被总初级生产力的时空分布特征,探讨影响青海湖流域植被总初级生产力动态变化的影响因素,使用地理探测器模型量化各影响因子的贡献率。本研究成果如下:(1)通过MODIS-GPP数据对VPM模型模拟结果进行精度的验证以及模型可靠性的评价,结果显示,在年际尺度上,GPPVPM和GPPMODIS之间的线性拟合系数、均方根误差和相对误差分别为R2=0.58、RMSE=55.05和RE=-65.62%,因此GPPVPM和GPPMODIS在年际动态变化上具有较好的一致性,VPM模型模拟结果具有可信度,模型模拟结果可做后期其他分析与计算。(2)2010~2020年青海湖流域光合有效辐射(PAR)在49.70~374.22MJ?m-2·月-1之间波动,光合有效辐射值最大出现在2014年5月为374.22 MJ?m-2?月-1,最小值为49.70 MJ?m-2?月-1出现在2016年6月,多年平均光合有效辐射(PAR)值介于292.54~304.79 MJ?m-2?a-1变化。2010年~2020年生长季各月陆地表面水分指数(LSWI)的波动范围为-0.13~0.42之间,平均值为0.037,最大值出现在2013年7月为0.42,最小值出现在2014年5月为-0.13,多年平均地表水分指数在-1.36~1.62之间波动。在时间尺度上,光合有效辐射(PAR)和陆地表面水分指数(LSWI)均表现为波动变化的趋势;在空间尺度上,光合有效辐射(PAR)和陆地表面水分指数(LSWI)都呈现“低-高-低”的分布特征。(3)在时间尺度上,研究区植被总初级生产力变化趋势为:植被总初级生产力均呈现5~7月(或8月)增长,8~9月下降的趋势,在各年生长季中,植被总初级生产力在7月达到顶峰。植被总初级生产力月均值在1.17~169.4 g C·m-2的范围内波动变化,月均最高值出现在2012年7月份(169.4 g C·m-2),月均最低值出现在2020年9月(1.17 g C·m-2)。在年尺度上,近10年生长季植被各年平均总初级生产力值在19.67~83.6 g C·m-2范围内变化,最低平均值出现在2017年(19.67 g C·m-2),最高平均值出现在2013年(83.6 g C·m-2)。在空间尺度上。青海湖流域植被总初级生产力空间分布特征就呈现为“低-高-低”的特征,即植被总初级生产力自西北部和东部地区逐渐向流域中部增加的特点(4)经过地理探测器分析,青海湖流域植被总初级生产力的变化不是由单一因子决定,气温及植被归一化指数因素共同驱动着研究区植被总初级生产力的变化,双因子交互后的q值均大于单一因子,交互作用表现为双因子增强型与独立型。在单因子探测中,植被总初级生产力的变化主要受到气温、海拔、植被归一化指数影响,表明气象因子与植被总初级生产力变化密切相关。而在双因子驱动中植被归一化指数(植被覆盖)与其他因子交互探测均表现出较高的解释力而土地利用类型与年均降水量和年均气温的交互探测结果不是很理想,说明植被因素与自然因素共同驱动着植被总初级生产力的变化。
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