萬州區(qū)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)氣候因子的響應(yīng)

程　燕,陳翼姝,汪　露,牟新利

(重慶三峽學(xué)院　a.財(cái)經(jīng)學(xué)院； b.化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 重慶　404000)

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【區(qū)域經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展】

萬州區(qū)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)氣候因子的響應(yīng)

程燕a,陳翼姝a,汪露a,牟新利b

(重慶三峽學(xué)院a.財(cái)經(jīng)學(xué)院； b.化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 重慶404000)

采用萬州區(qū)1955—2013年的氣候資料，采用氣候生產(chǎn)力模型對(duì)該地區(qū)的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力進(jìn)行計(jì)算，研究氣候因子變化對(duì)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的影響。結(jié)果表明：萬州區(qū)的年均植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)值為11.446 t·hm- 2·a-1，但是年際間變化無顯著上升或下降的變化趨勢(shì)。植被凈初級(jí)生產(chǎn)力與年降雨量、年平均生物溫度、年平均相對(duì)濕度之間是顯著正相關(guān)，與年平均最高溫度之間為顯著負(fù)相關(guān)。在全球氣候變暖的背景下，1985年前后萬州區(qū)的年平均相對(duì)濕度和年平均最高溫度發(fā)生了突變，未來將會(huì)進(jìn)一步降低萬州區(qū)的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生壓力。

萬州；植被凈初級(jí)生產(chǎn)力；氣候因子；年際變化

一、引言

植被凈初級(jí)生產(chǎn)力( net primary productivity簡稱NPP)是指自然環(huán)境條件下，植物群落利用光合作用在一段時(shí)間積攢的有機(jī)質(zhì)干物質(zhì)量，NPP是研究生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要指標(biāo)，可用于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[1]?？紤]到資料獲取等因素，NPP的測(cè)算中氣候生產(chǎn)力模型使用較為廣泛，生態(tài)學(xué)家們開發(fā)了多種氣候生產(chǎn)力，其中在中國，以周廣勝模型使用最為適合[2-3]。

萬州區(qū)位于四川盆地東部邊緣，屬于三峽庫區(qū)腹地，是渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)建設(shè)的重要區(qū)縣[4]。在全球氣候變化的背景下，分析萬州區(qū)的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的變化狀況，對(duì)于開發(fā)現(xiàn)有的自然資源，提高庫區(qū)人民收入，同時(shí)采用合理的生態(tài)保護(hù)措施，對(duì)于保護(hù)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)渝東北生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

二、方法

1955—2013年逐月氣候數(shù)據(jù)來源于萬州區(qū)氣象局，包括降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、相對(duì)濕度等指標(biāo)。

采用周廣勝模型計(jì)算NPP，分析近59a的變化規(guī)律：

(1)

RDI=(0.629+0.237PER-0.003 13PER2)2

(2)

(3)

(4)

式中:NPP為植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(t·hm- 2·a-1) ;r為年降水量(mm) ;RDI為輻射干燥度;PER為可能蒸散率;BT為年平均生物溫度( ℃) ;t為<30℃與>0℃的月均溫。

進(jìn)一步采用SPSS軟件分析NPP與r、BT、最高溫度(Tmax)、最低溫度(Tmin)、相對(duì)濕度(RH)、風(fēng)速(u)、日照時(shí)數(shù)(n)等氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系，闡明萬州區(qū)氣候因子變化對(duì)萬州區(qū)NPP的影響，并揭示主要影響因素的時(shí)間變化趨勢(shì)。

三、結(jié)果與討論

(一)NPP年際間變化

計(jì)算結(jié)果顯示，1955年以來，萬州區(qū)的年均NPP數(shù)值為11.446t·hm- 2·a-1，標(biāo)準(zhǔn)差為1.086t·hm- 2·a-1，這一計(jì)算結(jié)果比張銳等研究者采用遙感影像報(bào)道的渝東北生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)常綠闊葉林均值7.79t·hm- 2·a-1稍高，但在其報(bào)道的NPP實(shí)測(cè)值4.07～13.4t·hm- 2·a-1的范圍內(nèi)[5]。通過圖1可以看出雖然NPP呈現(xiàn)波動(dòng)的變化趨勢(shì)，但是線性變化趨勢(shì)不顯著，因此在現(xiàn)有的綜合氣候條件下，萬州區(qū)的NPP將保持穩(wěn)定的狀態(tài)。

(二)NPP與氣候因子相關(guān)關(guān)系

SPSS計(jì)算得到近59a的NPP與7種氣候因子直接的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果如表1所示。NPP與年降雨量、年平均生物溫度、年平均相對(duì)濕度之間是顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)依次減小。這說明年降水越充沛，在0～30℃的條件下溫度越高，以及相對(duì)濕度越大，萬州區(qū)的植物群落積累干物質(zhì)能力越強(qiáng)。NPP與年平均最高溫度之間為顯著負(fù)相關(guān)，這說明日最高氣溫越高，萬州區(qū)的植物群落累積干物質(zhì)能力越差，這與NPP計(jì)算中要求溫度低于30℃是一致的。NPP與年平均風(fēng)速、年平均日照時(shí)數(shù)、年平均最低溫度這3個(gè)氣候因子均為負(fù)相關(guān)，但是達(dá)不到顯著性。

圖1　1955—2013年萬州區(qū)NPP年際間變化

NPPrBTRHunTmaxTminNPP1.0000.928**0.604**0.304*-0.255-0.136-0.340**-0.115r0.928**10.264*0.274*-0.277*-0.097-0.341**-0.111BT0.604**0.264*10.205-0.072-0.14-0.15-0.066RH0.304*0.274*0.2051-0.592**-0.102-0.711**-0.567**u-0.255-0.277*-0.072-0.592**10.1840.466**0.187n-0.136-0.097-0.14-0.1020.18410.334**-0.112Tmax-0.340**-0.341**-0.15-0.711**0.466**0.334**10.689**Tmin-0.115-0.111-0.066-0.567**0.187-0.1120.689**1

說明:**,在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);*,在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

(三)氣候因子年際間變化

萬州區(qū)近59a年降雨量均值為1 187.384 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為203.023 mm，年際間波動(dòng)幅度很大，沒有線性變化趨勢(shì)，由于年降雨量與NPP之間為相關(guān)系數(shù)0.928的正相關(guān)，因此可以從圖2(a)中看出其年際間變化趨勢(shì)基本與NPP年際間變化趨勢(shì)一致。萬州區(qū)近59a年平均生物溫度為17.618℃，標(biāo)準(zhǔn)差為1.193℃。由圖2(b)可以看出，除了個(gè)別年份較低之外，其他年份均在18℃左右，但是年際間無明顯的上升或者下降變化趨勢(shì)。

由圖2(c)可以看出萬州區(qū)近59a年的相對(duì)濕度均值為80.55%，標(biāo)準(zhǔn)差為2.79%，年際間變化在1985年前后出現(xiàn)了突變，1955—1984年這30年為緩慢的上升，平均每年上升0.045 7%，但是上升的幅度不顯著，相關(guān)系數(shù)R為0.368，1985—2013年則為下降的趨勢(shì)，平均每年下降0.332%，相關(guān)系數(shù)R為0.771，說明1985年以來相對(duì)濕度在加速變小。由圖2(d)可以看出萬州區(qū)近59a最高溫度均值為22.805℃，標(biāo)準(zhǔn)差為0.654℃，與相對(duì)濕度類似，最高溫度也在1985年前后出現(xiàn)了突變，其中1955—1984年這30年為下降趨勢(shì)，平均每年下降0.026 8℃，相關(guān)系數(shù)為0.515，而1985—2013則為上升的趨勢(shì)，平均每年升高0.062℃，相關(guān)系數(shù)為0.687，這與文獻(xiàn)報(bào)道的20世紀(jì)后半葉四川盆地東部出現(xiàn)了氣溫下降保持一致[6]，而1985年后的最高氣溫上升，則與全球變暖加速的趨勢(shì)保持一致[7]，且最高溫度升高后，必然會(huì)增加30℃以上的高溫天氣，從而影響萬州區(qū)植物群落的生長，這也解釋了最高溫度與NPP直接呈現(xiàn)的負(fù)相關(guān)。而未來氣候的變化對(duì)萬州區(qū)NPP的生長將會(huì)帶來不利的影響。

圖21955—2013年萬州區(qū)主要?dú)夂蛞蜃幽觌H間變化

四、結(jié)論

1955—2013年萬州區(qū)的年均NPP數(shù)值為11.446 t·hm-2·a-1，標(biāo)準(zhǔn)差為1.086 t·hm- 2·a-1，但是年際間變化無顯著上升或下降的變化趨勢(shì)。NPP與年降雨量、年平均生物溫度、年平均相對(duì)濕度之間是顯著正相關(guān)，與年平均最高溫度之間為顯著負(fù)相關(guān)。年降水量的年際間變化趨勢(shì)與NPP高度相似，年平均生物溫度生物溫度年際間變化趨勢(shì)不顯著，年均相對(duì)濕度和年均最高溫度都在1985年前后發(fā)生了突變，1985年后年均相對(duì)濕度逐步變小，而最高溫度逐步變大，這說明萬州區(qū)的NPP在未來氣候變化背景下將面臨更大的壓力，需要加以重視并采取合理的政策保護(hù)好當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展的道路，促進(jìn)渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)的建設(shè)。

[1]王宗明,梁銀麗.植被凈第一性生產(chǎn)力模型研究進(jìn)展[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2002,20(2):104-107.

[2]蘇清荷,安沙舟,趙玲.基于5 種氣候生產(chǎn)力模型的天山北坡主要草地類型NPP 計(jì)算分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,47(9):1786- 1791.

[3]周廣勝,張新時(shí).自然植被的凈第一性生產(chǎn)力模型初探[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),1995,19(3):193-200.

[4]冉隆國.萬州:在“長江經(jīng)濟(jì)帶”上領(lǐng)跑生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展[J].重慶與世界,2015(22):18-23.

[5]張銳，羅紅霞，張茹蓓，等.重慶市植被凈初級(jí)生產(chǎn)力估算及其生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,37(12):40-46.

[6]氣候變化國家評(píng)估報(bào)告編委會(huì).氣候變化國家評(píng)估報(bào)告[M].北京：科學(xué)出版社，2007：18-42.

[7]IPCC,2013:Summary for Policymakers.In:Climate Change 2013:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker,T.F.,D.Qin,G.K.Plattner,M.Tignor,S.K.Allen,J.Boschung,A.Nauels,Y.Xia,V.Bex and P.M.Midgley (eds.)].Cambridge University Press,Cambridge,United Kingdom and New York,NY,USA.

(責(zé)任編輯周江川)

Response of the Vegetation Net Primary Productivity of Wanzhou District to Climate Factors

CHENG Yana, CHEN Yi-shua, WANG Lua, MOU Xin-lib

(a.College of Finance and Economics;b.College of Environmental &Chemical Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)

Climate productivity model was used to calculate the vegetation net primary productivity of Wanzhou District by the climate data from 1955 to 2013, and research on climate change impacts on vegetation, and the climate factors impact on the vegetation net primary productivity was studied.The results were showed that the annual average of the vegetation net primary productivity of Wanzhou District is 11.446 t·hm- 2·a-1.However, there is no significant increase or decrease in the trend between interannual variability of the vegetation net primary productivity.The vegetation net primary productivity and annual rainfall, the annual average biological temperature, annual average relative humidity is significant positive correlation.The vegetation net primary productivity and the average maximum temperature is significant negative correlation.Under the background of global warming, the annual average relative humidity and average maximum temperature have mutation in 1985.In the future, it will be further reduced the vegetation net primary productivity of Wanzhou District, which would produce more pressure on the ecological environment.This study provides a reference for the construction of Wanzhou District and Chongqing northeast ecological conservation development areas.

Wanzhou;the vegetation net primary productivity of vegetation;climate factor;interannual variability

重慶市科委前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)研究(一般)項(xiàng)目(cstc2014jcyjA20002);重慶三峽學(xué)院項(xiàng)目(14ZD15；2014-sxxyjd-05);萬州區(qū)科委科技項(xiàng)目(201504009);國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201610643005)

程燕(1978—)，女，副教授，研究方向：環(huán)境會(huì)計(jì)、生態(tài)補(bǔ)償。

10.13769/j.cnki.cn50-1011/d.2016.09.004

本文引用格式：程燕，陳翼姝,汪露，等.萬州區(qū)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)氣候因子的響應(yīng)[J].重慶與世界，2016(9):28-31.

format:CHENG Yan, CHEN Yi-shu, WANG Lu,et al.Response of the Vegetation Net Primary Productivity of Wanzhou District to Climate Factors[J].The World and Chongqing, 2016(9):28-31.

Q948

A

1007-7111(2016)09-0028-04