梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力對氣候變化的響應(yīng)分析

牟新利+馮沁園+潘潔+謝江軍+向先偉

摘 要：該文采用氣候生產(chǎn)力模型對1955—2013年梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力進(jìn)行了計(jì)算，研究在氣候變化背景下梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力年際間的變化狀況，結(jié)果表明：梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關(guān)，與年平均日照時(shí)數(shù)之間為顯著負(fù)相關(guān)，其數(shù)值為11.357t/（hm2·a），梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力年際間變化波動大，在1982年發(fā)生了突變，1982年之前為上升的變化趨勢，之后呈現(xiàn)下降的變化趨勢。結(jié)合全球暖化的氣候變化大背景，未來梁平縣植被凈初級生產(chǎn)力將面臨更大的壓力，因此需要走可持續(xù)發(fā)展的道路，發(fā)揮梁平縣在渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)建設(shè)中的積極作用。

關(guān)鍵詞：梁平縣；植被凈初級生產(chǎn)力；氣候變化；年際間變化

中圖分類號 Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0025-03

1 引言

重慶市梁平縣位于四川盆地東部邊緣的平行峽谷區(qū)，兼有山、丘、壩多種地貌，幅員面積約1 892km2，其中中部有一塊面積超過100km2的平壩，這是古代湖泊沉積形成的，號稱渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)第一大平壩。梁平縣屬于亞熱帶暖濕氣候，雨量充沛，農(nóng)耕條件在渝東北地區(qū)相對優(yōu)越，是重慶市產(chǎn)糧大縣和全國糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣[1]。

植被凈初級生產(chǎn)力（net primary productivity，NPP）是指在自然的環(huán)境條件下，植物群落通過自身的光合作用在某一個時(shí)間段內(nèi)形成的有機(jī)質(zhì)干物質(zhì)量。NPP是分析生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)形成和能量轉(zhuǎn)化的一個重要指標(biāo)[2]。在重慶市建設(shè)渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)的機(jī)遇下，開展梁平縣的NPP的歷史變化狀況研究，對于鞏固現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)資源，開發(fā)新的天然資源，提高當(dāng)?shù)鼐用袷杖耄约氨Ｗo(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境等都具有積極的意義。

2 研究方法

資料來源于1955—2013年逐月氣候數(shù)據(jù)來源于梁平縣氣象局，包括降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、相對濕度等指標(biāo)。NPP的測算有氣象數(shù)據(jù)模型、遙感數(shù)據(jù)模型等計(jì)算法，本研究采用基于氣象數(shù)據(jù)的氣候生產(chǎn)力模型，在眾多的氣候生產(chǎn)力模型中，周廣勝模型在中國適應(yīng)性最高[3-4]，因此本研究計(jì)算方法采用周廣勝模型計(jì)算梁平縣59a NPP，并分析其變化規(guī)律。相關(guān)計(jì)算公式如下：

[NPP=RDI2?r（1+RDI+RDI2）1+RDI（1+RDI2）?e-9.87+6.25RDI] （1）

[RDI=（0.629+0.237PER-0.00313PER2）2] （2）

[PER=58.93BTr] （3）

[BT=T12] （4）

式中：NPP為植被凈初級生產(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。

采用SPSS軟件分析NPP與r、BT、相對濕度（RH）、風(fēng)速（u）、日照時(shí)數(shù)（n）、最高溫度（Tmax）、最低溫度（Tmin）等氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系，得出影響梁平縣NPP的關(guān)鍵氣候因子，并闡明它們之間的年際間變化趨勢。

3 結(jié)果與分析

3.1 NPP和氣候因子多年均值 計(jì)算結(jié)果顯示，1955年以來，梁平縣多年的年均NPP數(shù)值為11.357t·hm-2·a-1（表1），這一結(jié)果比全國常綠闊葉林NPP實(shí)測的10.17t·hm-2·a-1稍高，但在張銳等研究者報(bào)道的渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)常綠闊葉林NPP實(shí)測值4.07～13.4t·hm-2·a-1的范圍內(nèi)[5]。

3.2 NPP與氣候因子相關(guān)關(guān)系 通過SPSS軟件計(jì)算得到NPP與7種氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果如表2所示。由表2可知：NPP與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關(guān)，且年降雨量的相關(guān)系數(shù)較高，這說明在梁平縣年降水量越充足，以及相對濕度越大，日照時(shí)數(shù)越小，梁平縣的植物群落積累干物質(zhì)能力越強(qiáng)。NPP與年平均日照時(shí)數(shù)之間為顯著負(fù)相關(guān)，這說明日照時(shí)數(shù)越高，梁平縣的植物群落累積干物質(zhì)能力越差，這也顯示了本地的植物群落更加喜歡陰涼的生態(tài)環(huán)境。NPP與年均生物溫度、年平均風(fēng)速、年平均最高溫度、年平均最低溫度這四個氣候因子均為負(fù)相關(guān)，但是達(dá)不到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性。

3.3 NPP與氣候因子年際間變化 通過圖1a可以看出，梁平縣NPP年際間波動很大，其中1982年出現(xiàn)了最大值，且在1982年前后兩個時(shí)間段顯示不同的變化趨勢。1982年以前NPP呈現(xiàn)上升的趨勢，每年增加0.0567t·hm-2·a-1，相關(guān)系數(shù)R為0.472，1982年之后為微弱的下降趨勢，每年下降0.0197t·hm-2·a-1。圖1b中梁平縣降水量的年際變化波動也很大，由于降水量與NPP之間0.989的高度相關(guān)，其變化趨勢與NPP高度一致，也是在1982年出現(xiàn)了最大值。其中1982年以前每年增加13.615mm，相關(guān)系數(shù)R為0.468，1982年之后為下降趨勢，每年下降7.473mm。根據(jù)NPP在1982年前后的差異變化，將相對濕度、日照時(shí)數(shù)的年際間變化也于1982年分段，由圖1c可以看出，相對濕度在1982年以前呈現(xiàn)上升的變化趨勢，每年增加0.056 7%，而1982年后則為下降的變化趨勢，每年下降0.157 1%，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.621，這種相對濕度降低的變化趨勢可能與全球氣候暖化變化的趨勢有關(guān)[6]。由圖1d可以看出，日照時(shí)數(shù)在1982年之前是下降的變化趨勢，每年下降0.019 7h，1982年后為微弱的上升趨勢，每年增加0.01h。

4 結(jié)論

1955—2013年梁平縣的年均NPP數(shù)值為11.357t·hm-2·a-1，標(biāo)準(zhǔn)差為0.886t·hm-2·a-1，NPP年際間變化波動大，但是在1982年達(dá)到最大值之前為上升的變化趨勢，1982年之后為微弱的下降趨勢。NPP與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關(guān)，與年平均日照時(shí)數(shù)之間為顯著負(fù)相關(guān)。在全球暖化的氣候背景下，梁平縣NPP未來可能會進(jìn)一步減少，梁平縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然資源保護(hù)都將面臨更大的壓力，因此，今后要制定并采取應(yīng)對氣候變化的政策和技術(shù)，通過可持續(xù)發(fā)展的道路，發(fā)揮梁平縣在渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)建設(shè)中的積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊代述.重慶梁平：農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級生態(tài)涵養(yǎng)加快[J].南方農(nóng)業(yè)，2014（2）：30-35.

[2]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.

[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]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.

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

[6]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)編：張宏民）