基于MODIS的長(zhǎng)江中下游地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力時(shí)空變化規(guī)律

王 琳，景元書(shū)，張 悅

（1.南京信息工程大學(xué) 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.中山大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275）

基于MODIS的長(zhǎng)江中下游地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力時(shí)空變化規(guī)律

王 琳1，景元書(shū)1，張 悅2

（1.南京信息工程大學(xué) 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.中山大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275）

基于中等分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分析了長(zhǎng)江中下游地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力（net primary production,NPP）的時(shí)空分布規(guī)律，并探討了氣候和土地覆被變化對(duì)它們的影響。研究結(jié)果表明:在2001-2010年間，研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力的數(shù)值主要集中在420～670 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），平均值為562 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）。從時(shí)間角度來(lái)看，植被凈第一性生產(chǎn)力的年際波動(dòng)大，且大部分地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸降低趨勢(shì)。從空間角度看，植被凈第一性生產(chǎn)力呈南高北低、沿海高于內(nèi)陸的分布規(guī)律。研究區(qū)內(nèi)植被凈第一性生產(chǎn)力的變化受到了氣候因子的綜合作用，與年均氣溫和日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)，與降水量呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。同時(shí)，土地覆被類(lèi)型的轉(zhuǎn)變也是導(dǎo)致植被凈第一性生產(chǎn)力產(chǎn)生時(shí)空變化的重要因素。圖4表1參26

生態(tài)學(xué)；植被凈第一性生產(chǎn)力；中等分辨率成像光譜儀（MODIS）；時(shí)空特征；氣候因素；土地覆被類(lèi)型

植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最基本的組分之一，在區(qū)域乃至全球氣候變化和碳循環(huán)中扮演著重要作用［1］。植被凈第一性生產(chǎn)力（net primary productivity，簡(jiǎn)稱(chēng)NPP），是指綠色植物在單位時(shí)間和單位面積上所能生產(chǎn)的有機(jī)干物質(zhì)總量，是地表碳循環(huán)的關(guān)鍵組分［2］。20世紀(jì)60年代，國(guó)際人與生物圈計(jì)劃（MAB）和國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP）開(kāi)始對(duì)植被凈第一性生產(chǎn)力開(kāi)展研究。之后，許多國(guó)際組織和科學(xué)家陸續(xù)開(kāi)展了植被凈第一性生產(chǎn)力長(zhǎng)期定點(diǎn)觀測(cè)和模型模擬研究。對(duì)植被凈第一性生產(chǎn)力的研究手段從傳統(tǒng)的生態(tài)測(cè)量和模型模擬，發(fā)展到綜合運(yùn)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)［3-6］。研究的空間尺度從個(gè)體、斑塊擴(kuò)展到景觀、區(qū)域，甚至全球。長(zhǎng)江中下游地區(qū)是中國(guó)重要的工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，擁有很高的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速率和人口密度?？焖俚慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程，對(duì)植被產(chǎn)生了強(qiáng)烈的干擾與改造作用。一方面占據(jù)了最肥沃和最多產(chǎn)的土地，造成了自然植被的減少，大大降低碳吸收能力［7］，另一方面增加了化石燃料的燃燒量，使得碳匯變成了碳源。在歷史上，長(zhǎng)江中下游地區(qū)曾分布著茂密的森林植被。在過(guò)去的幾十年中，隨著對(duì)土地的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用，長(zhǎng)江中下游區(qū)域的地表覆被狀況發(fā)生了巨大的變化，森林植被遭到嚴(yán)重破壞［8］。前人研究表明，植被凈第一性生產(chǎn)力的時(shí)空變化格局不僅取決于氣候變化［9-10］，還受人類(lèi)活動(dòng)和全球環(huán)境變化的強(qiáng)烈影響［2,11］。目前，關(guān)于植被凈第一性生產(chǎn)力變化的研究仍集中在氣候因子的影響上。對(duì)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈干擾地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力研究比較少見(jiàn)，且多針對(duì)個(gè)別城市開(kāi)展，宏觀尺度的植被凈第一性生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)研究仍需深入系統(tǒng)地探討。本研究以長(zhǎng)江中下游地區(qū)為研究對(duì)象，分析植被凈第一性生產(chǎn)力在2001-2010年間的時(shí)空變化規(guī)律，并探討氣候因子和土地覆被類(lèi)型的變化對(duì)其影響。對(duì)于長(zhǎng)江中下游區(qū)域這樣一個(gè)位于中國(guó)心腹位置，在經(jīng)濟(jì)上有巨大貢獻(xiàn)的地區(qū)，開(kāi)展植被凈第一性生產(chǎn)力時(shí)空變化研究，有助于加深氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的認(rèn)識(shí)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

為了便于資料的統(tǒng)計(jì)分析，本研究的范圍按行政區(qū)域劃分，包括湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、浙江和上海等6省1市，面積約為91萬(wàn)km2，占國(guó)土陸域面積的9.5%?？?cè)丝跀?shù)近3.7億，是全國(guó)人口密度最大的區(qū)域之一。大部分地區(qū)屬于東亞副熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，四季分明，雨熱資源豐富，年均氣溫為13.0～18.0℃，年平均降水量1 100.0 mm，是全國(guó)雨期最長(zhǎng)的地區(qū)之一，有利于農(nóng)作物和林木生長(zhǎng)。地形兼有平原、丘陵和山地。平原土壤肥沃，是重要的糧棉油生產(chǎn)基地。丘陵地區(qū)是中國(guó)亞熱帶常綠闊葉林的集中分布區(qū)，也是中國(guó)人工林布局中的主要用材林培育基地。長(zhǎng)江中下游森林地區(qū)植物的物種多樣性在中國(guó)占有舉足輕重的地位［8］。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)是來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的MOD17A3數(shù)據(jù)產(chǎn)品。它是基于中等分辨率成像光譜儀（MODIS）遙感影像獲取的反演參數(shù)，通過(guò)BIOME-BGC模型模擬形成后的植被凈第一性生產(chǎn)力年累計(jì)值，空間分辨率為1 km。BIOME-BGC模型屬于典型的生態(tài)過(guò)程植被凈第一性生產(chǎn)力估算模型，它以日為步長(zhǎng)，模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤中的生物地球化學(xué)循環(huán)模型，可以較好地模擬植被凈第一性生產(chǎn)力，主要應(yīng)用在估算不同氣候條件下大氣—群落—土壤之間的生態(tài)系統(tǒng)碳、氮和水等物質(zhì)的循環(huán)［6］。目前，MOD17A3的植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)已在全球和區(qū)域尺度得到了廣泛的應(yīng)用［12-15］，并經(jīng)地面驗(yàn)證精度較高，其詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程和參數(shù)設(shè)置可參考MOD17數(shù)據(jù)的產(chǎn)品說(shuō)明［16］。

土地覆被數(shù)據(jù)來(lái)源于全球土地覆被產(chǎn)品MCD12Q1，空間分辨率為500 m。本研究采用了其中的IGBP土地覆蓋分類(lèi)法。行政區(qū)劃圖來(lái)自于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與方法

本研究所用數(shù)據(jù)處理軟件包括ArcGIS 10.0，ENVI 4.7和OriginPro 8等。遙感數(shù)據(jù)下載后需要進(jìn)行預(yù)處理，包括拼接、投影轉(zhuǎn)換、邊界剪切、像元大小重采樣等。利用ArcGIS，對(duì)植被凈第一性生產(chǎn)力進(jìn)行空間計(jì)算和分析，獲得多年平均植被凈第一性生產(chǎn)力的空間分布圖?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)（GIS）疊加技術(shù)，分析了2001-2010年土地覆被類(lèi)型間的轉(zhuǎn)移規(guī)律。

為了獲得逐像元植被凈第一性生產(chǎn)力的時(shí)間變化趨勢(shì)，本研究計(jì)算了植被凈第一性生產(chǎn)力的變化斜率（θ）。計(jì)算公式為［17］：

式（1）中：n為監(jiān)測(cè)時(shí)間段的年數(shù)，j表示時(shí)間序列的第j年，Pj表示第j年植被凈第一性生產(chǎn)力的平均值，θ是趨勢(shì)線的斜率。若θ大于0，則植被凈第一性生產(chǎn)力為增加趨勢(shì)；反之若小于0，則植被凈第一性生產(chǎn)力為減小趨勢(shì)。并利用t檢驗(yàn)法，檢驗(yàn)變化趨勢(shì)的顯著性水平。

為分析氣候因素對(duì)植被凈第一性生產(chǎn)力的影響，計(jì)算了氣象要素與植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)的線性相關(guān)系數(shù)。由于氣象要素是基于站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而植被凈第一性生產(chǎn)力是柵格數(shù)據(jù)，因此兩者的相關(guān)系數(shù)是以整個(gè)研究區(qū)作為分析對(duì)象，利用逐年平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被凈第一性生產(chǎn)力的時(shí)間變化特征

圖1 2001-2010年長(zhǎng)江中下游地區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量以及日照時(shí)數(shù)的時(shí)間變化曲線Figure 1 Temporal curves of annual NPP,temperature,precipitation,and sunshine duration （2001-2010）,in the lower-middle reaches of the Yangtze River

研究區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)的年際變化規(guī)律見(jiàn)圖1?？梢钥闯觯褐脖粌舻谝恍陨a(chǎn)力具有明顯的年際間波動(dòng)。在這10 a間，植被凈第一性生產(chǎn)力的平均值為562.0 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）。2005年的植被凈第一性生產(chǎn)力值最低，為512.1 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），其次是2009年，為522.3 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）。2004年與2002年植被凈第一性生產(chǎn)力值較高，且比較接近，分別為602.8 g· m-2·a-1（以碳計(jì)）和602.7 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）。按照擬合的趨勢(shì)線來(lái)看，整個(gè)研究區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力年均值呈下降趨勢(shì)。

2.2 植被凈第一性生產(chǎn)力空間分布特征

圖2為研究區(qū)多年平均植被凈第一性生產(chǎn)力空間分布圖。由圖2可以看出：植被凈第一性生產(chǎn)力的空間分布不均勻。沿海地區(qū)高于內(nèi)陸地區(qū)，南部地區(qū)高于北部地區(qū)。從行政區(qū)域來(lái)看，浙江省的植被凈第一性生產(chǎn)力較高，其次是江西和湖南。安徽和湖北的植被凈第一性生產(chǎn)力是最低的。江蘇省的東部沿海，高于西部地區(qū)。就整個(gè)研究區(qū)而言，大約19%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力低于450 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），主要分布在江蘇、安徽和湖北的北部地區(qū)。約47%地區(qū)為450～600 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），主要分布在湖北、安徽和江蘇等地。約25%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力介于600～750 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），集中分布在江蘇東部沿海地區(qū)，同時(shí)也出現(xiàn)在浙江、江西、湖北、湖南等地。約6%的地區(qū)植被植被凈第一性生產(chǎn)力介于750～900 g·m-2·a-1（以碳計(jì)），主要分布在浙江東部，零星分布于湖北、湖南和江西等地。而年均植被凈第一性生產(chǎn)力高于900 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）的地區(qū)僅占研究區(qū)總面積的2%，分布在浙江東部和江西南部。

2.3 植被凈第一性生產(chǎn)力變化趨勢(shì)空間分布規(guī)律

圖3為植被凈第一性生產(chǎn)力時(shí)間變化趨勢(shì)的空間分布圖。整體來(lái)看，研究區(qū)北部的植被凈第一性生產(chǎn)力趨于增加，南部地區(qū)趨于下降。其中，約33%地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。它們集中分布在江蘇、安徽和湖北北部，但未達(dá)到顯著性水平（P＞0.05）。大約3%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力呈顯著增加趨勢(shì)，零散分布在湖北、江蘇和安徽的北部。約57%的地區(qū)呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著性水平。約有7%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力達(dá)到顯著減少水平（P＜0.05）。其中顯著減少的地區(qū)主要分布在湖南南部，并零星見(jiàn)于江蘇南部、上海市、浙江省北部以及江西西部等。

圖2 2001-2010年長(zhǎng)江中下游地區(qū)植被植被凈第一性生產(chǎn)力多年平均值空間分布Figure 2 Spatial distribution of annual NPP during 2001-2010, in the lower-middle reaches of the Yangtze River

圖3 研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力變化趨勢(shì)圖（P＜0.05）Figure 3 Temporal trend of NPP in the study area （P＜0.05）

2.4 影響因素分析

2.4.1 氣候因素 對(duì)比2001-2010年年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)的時(shí)間序列曲線（圖1），可以看出：植被凈第一性生產(chǎn)力與氣溫的時(shí)間曲線較為吻合，氣溫較高的年份對(duì)應(yīng)著較高的植被凈第一性生產(chǎn)力值，年均氣溫的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)著植被凈第一性生產(chǎn)力的最低點(diǎn)。年均降水量除2010年外，波動(dòng)較小，其總體變化趨勢(shì)是上升的，與植被凈第一性生產(chǎn)力相反。而日照時(shí)數(shù)與植被凈第一性生產(chǎn)力的關(guān)系則比較復(fù)雜，但除2002年外，日照時(shí)數(shù)較高的年份一般植被凈第一性生產(chǎn)力也較高，尤其在2003年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)最大值時(shí)，植被凈第一性生產(chǎn)力也出現(xiàn)最大值。根據(jù)線性相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果，植被凈第一性生產(chǎn)力與氣溫的相關(guān)性最為密切（r=0.49），并達(dá)到顯著性水平（P＜0.05）。植被凈第一性生產(chǎn)力與降水量和日照時(shí)數(shù)則分別呈負(fù)相關(guān)（r=-0.22）和正相關(guān)（r=0.19），但均未達(dá)到顯著性水平（P＞0.05）。這說(shuō)明在年際尺度上，植被凈第一性生產(chǎn)力受到了各個(gè)氣候因素的綜合作用，其中氣溫對(duì)植被凈第一性生產(chǎn)力的影響更大。

2.4.2 土地覆被變化 圖4分別描述了長(zhǎng)江中下游地區(qū)在2001年（圖4A）和2010年（圖4B）的土地覆被類(lèi)型分布圖。可以看出：農(nóng)田主要分布于研究區(qū)北部，尤以江蘇、安徽最為集中。林地主要分布在研究區(qū)南部和西部。對(duì)比這2個(gè)年份，能夠看出土地覆被類(lèi)型發(fā)生了一定變化。表1是這10 a間土地覆被類(lèi)型間的轉(zhuǎn)移矩陣，列出了2001年和2010年各個(gè)覆被類(lèi)型的總面積，并統(tǒng)計(jì)了每個(gè)覆被類(lèi)型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出面積的大小?？梢园l(fā)現(xiàn)，在這10 a間，林地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積呈增加趨勢(shì)。其中，林地面積共增加了7 708 km2，占2001年林地總面積的1.5%，而林地面積的增加主要源于農(nóng)田面積的轉(zhuǎn)入。這可能是由于丘陵山區(qū)的退耕還林，以及人工林種植等措施的實(shí)施。建設(shè)用地增加了78 km2，主要轉(zhuǎn)入類(lèi)型為林地。水體面積增加了935 km2，主要轉(zhuǎn)入來(lái)源為林地。農(nóng)田面積呈減少趨勢(shì)，共減少了8 721 km2，占2001年農(nóng)田面積的2.3%，主要轉(zhuǎn)出方向?yàn)榱值?。林地轉(zhuǎn)出的面積主要流向農(nóng)田，占林地面積的12.8%，是林地總轉(zhuǎn)出面積的94.0%，這說(shuō)明部分地區(qū)仍然存在一定程度的毀林開(kāi)荒行為。林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的面積達(dá)到80 km2，這說(shuō)明城鄉(xiāng)建設(shè)占用了森林用地。歸納起來(lái)，研究區(qū)的植被面積總體是下降的。

圖4 2001年（A）和2010年（B）研究區(qū)土地覆被類(lèi)型圖Figure 4 Spatial distribution of land cover types in 2001（A）and 2010（B）

表1 2001年2010年長(zhǎng)江中下游地區(qū)土地覆被變化轉(zhuǎn)移矩陣（km2）Table1 Conversion matrix of land cover types from 2001 to 2010 in the study area（km2）

3 結(jié)論與討論

長(zhǎng)江中下游地區(qū)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域之一。這里人口稠密，城鎮(zhèn)眾多，人為干擾強(qiáng)烈。本研究借助于地理信息系統(tǒng)（GIS）手段，分析了該地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力在近10 a來(lái)的時(shí)空變化規(guī)律，并探討了氣候變化和土地覆被變化對(duì)其影響作用。

研究結(jié)果表明：長(zhǎng)江中下游地區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力值為562 g·m-2·a-1（以碳計(jì)）。該數(shù)值大小與前人研究結(jié)果一致［18-19］。從全國(guó)范圍來(lái)看，這里屬于植被生產(chǎn)力水平較高的地區(qū)。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力年際波動(dòng)大，總體呈下降趨勢(shì)。這一研究跟苗茜等［18］對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)2010-2050年植被凈第一性生產(chǎn)力將減少的預(yù)測(cè)相同，但與柯金虎等［19］的結(jié)論不同，根本原因在于時(shí)間范圍的不同。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力南高北低，沿海高內(nèi)陸低。這種空間分布格局與鄧偉等［20］的研究結(jié)論一致。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是由于地形和植被覆蓋類(lèi)型的差異造成的。在研究區(qū)南部低山丘陵山區(qū)，森林覆蓋率高，植被類(lèi)型以常綠闊葉林為主。而常綠闊葉林具有很高的生物量，其生產(chǎn)力僅次于熱帶雨林，是中國(guó)生產(chǎn)力最高的一種植被類(lèi)型［2］。在沿海地帶，沿海防護(hù)林的建設(shè)以及灘涂植被的廣泛分布也使得植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)值較高。而江蘇、安徽和湖北等北部地區(qū)多為平原，水網(wǎng)密布，城市周?chē)脖桓采w率低，植被類(lèi)型以農(nóng)作物為主，生物量較低，農(nóng)作物每年還要收割，因此，年均植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)值較低。

植被凈第一性生產(chǎn)力的時(shí)間變化趨勢(shì)在空間上分布也不均勻，北部地區(qū)多為植被凈第一性生產(chǎn)力增加區(qū)，南部和沿海地區(qū)多為植被凈第一性生產(chǎn)力下降區(qū)。這與谷家川等［21］對(duì)安徽境內(nèi)長(zhǎng)江流域的植被凈第一性生產(chǎn)力（NPP）變化趨勢(shì)格局一致。南部地區(qū)在早期天然闊葉林比例較高，到了后期闊葉林多為次生林和人工林，林分質(zhì)量差，生物量和生產(chǎn)力都降低［8］。沿海地區(qū)城市的擴(kuò)展，植被覆蓋度的下降，可能是導(dǎo)致植被凈第一性生產(chǎn)力下降的原因。而北部地區(qū)，作為主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，隨著科技水平和栽培技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷提高，作物生物量和產(chǎn)量也在不斷增加，這可能是促使植被凈第一性生產(chǎn)力增加的重要原因之一。

這進(jìn)一步證明了土地覆被的變化能夠促使植被凈第一性生產(chǎn)力的下降［19］。有研究表明：在劇烈變化的區(qū)域，土地覆被的作用甚至占到主導(dǎo)地位［22］。在研究區(qū)內(nèi)，林地在增加，農(nóng)田面積在減小。該現(xiàn)象的產(chǎn)生可能源于研究區(qū)退耕還林政策的實(shí)施和長(zhǎng)江防護(hù)林建設(shè)的初見(jiàn)成效，使得流域內(nèi)森林得到保護(hù)，面積不斷增加［28］。但同時(shí)林地轉(zhuǎn)化成農(nóng)田的現(xiàn)象也存在，在湖南南部尤為明顯。這主要是由于毀林開(kāi)荒、陡坡耕地等現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。

在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，城市群快速發(fā)展，建設(shè)用地不斷增加，自然植被往往為不透水路面或房屋所代替。植被覆蓋率的下降導(dǎo)致了植被凈第一性生產(chǎn)力的下降。此外，在這里由于工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染會(huì)破壞植被。城市和工業(yè)密集區(qū)還會(huì)因氣溶膠的排放而削弱到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射。這些也都會(huì)在一定程度上引起植被植被凈第一性生產(chǎn)力的下降［24］。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力變化受到了氣候因素的綜合影響，與氣溫關(guān)系尤為密切。鄧偉等［20］也認(rèn)為在長(zhǎng)江中下游地區(qū)對(duì)植被影響最主要的因子就是氣溫。氣溫與植被凈第一性生產(chǎn)力間的密切關(guān)系源于較高的氣溫可以加強(qiáng)植物光合作用，加快土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放，提高養(yǎng)分的有效性，延長(zhǎng)生長(zhǎng)季節(jié)，從而促進(jìn)植被凈第一性生產(chǎn)力的提高［25-26］。在本研究中，降水量與植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)相關(guān)性不高，在很多年份甚至表現(xiàn)為相反的態(tài)勢(shì)。這也與前人相關(guān)研究結(jié)論一致［2,19,21］。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，降水較為豐沛，水分條件能夠滿足植物生長(zhǎng)基本需要，不是植被生長(zhǎng)的主要限制因子。過(guò)多的降水，反而會(huì)限制植被的生長(zhǎng)。而且，植被對(duì)降水的響應(yīng)往往表現(xiàn)出一定的滯后作用，這種現(xiàn)象會(huì)進(jìn)一步減弱兩者間的相關(guān)關(guān)系。日照時(shí)數(shù)和植被凈第一性生產(chǎn)力之間呈正相關(guān)，可能是因?yàn)樘?yáng)輻射可以直接影響植物光合作用，日照時(shí)數(shù)的增加會(huì)延長(zhǎng)植物生育期。

除了上述因子，植被凈第一性生產(chǎn)力變化還可能受到植被類(lèi)型、二氧化碳濃度、土壤類(lèi)型與質(zhì)地、耕作措施等多種因素的影響。以及病蟲(chóng)害、采伐、火災(zāi)等干擾因子的影響。中分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據(jù)獲取時(shí)間較短，也可能對(duì)研究精度造成一定影響。本研究方法和結(jié)論仍對(duì)今后的研究具有重要借鑒意義。今后可以考慮結(jié)合AVHRR（advanced very high resolution radiometer）的植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，建立更長(zhǎng)的時(shí)間序列，并綜合考慮更多影響因子，對(duì)該地區(qū)植被生產(chǎn)力展開(kāi)更深入的研究。

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Spatio-temporal variation for vegetative NPP in the lower-middle reaches of the Yangtze River based on MODIS data

WANG Lin1,JING Yuanshu1,ZHANG Yue2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology,Nanjing University of Information Science&Technology, Nanjing 210044,Jiangsu,China;2.School of Environmental Science and Engineering,Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275,Guangdong,China）

Vegetative net primary productivity （NPP）is an important indicator of terrain ecosystem quality.In order to improve the comprehension on vegetation response to human activity and global changes,spatio-temporal characteristics of NPP in the lower-middle reaches of the Yangtze River from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS）data were analyzed by GIS technology.Then influential factors affecting these characteristics were explored in the lower-middle reaches of the Yangtze River from 2001-2010.The linear regression coefficients among different annual NPP maps were used to assess the changing trend of NPP and a correlation analysis was also used for the analysis.Results showed that the annual NPP varied from 420 to 670 g·m-2·a-1,with an average of 562 g·m-2·a-1.With respect to inter-annual variation,NPP decreased in most regions,but only 7%regions reached the significance level（P＜0.05）.In regards to spatial distribution,NPP in the southern parts of the region seemed to be higher than in the northern parts,and NPP in coastal regions was higher than inland areas.The correlation analysis revealed that vegetative NPP was significantly sensitive to climate changes（P＜0.05）with annual NPP positively correlated to temperature（r=0.49）and sunshine duration（r=0.19）but negatively correlated to precipitation（r=-0.22）.In addition,land cover type transfor-mations also played an important role with vegetative NPP variation.This paper proved that the concentrated human activities and cliamte changes severely affected the natural ecosystems,and might give a deep impression on carbon cycles.［Ch,4 fig.1 tab.26 ref.］

ecology;net primary productivity;MODIS;spatio-temporal characteristics;climate factors;land cover types

S718.5

A

2095-0756（2015）06-0829-08

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)，2015，32（6）：829-836

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.06.002

2015-01-17；

2015-03-31

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2012g121）；江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目（JLCBE11003）

王琳，副教授，博士，從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境變遷研究。E-mail：linwangnuist@hotmail.com