2000～2013年三江平原北部NPP變化特征分析

劉曉光，寧靜*，董芳辰，于杰，杜國明，匡文慧

2000～2013年三江平原北部NPP變化特征分析

劉曉光1，寧靜1*，董芳辰1，于杰1，杜國明1，匡文慧2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030；2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100010）

應(yīng)用最小二乘法和逐像元相關(guān)分析方法，結(jié)合三江平原土地利用變化數(shù)據(jù)，分析2000～2013年三江平原北部地區(qū)年均植被NPP變化情況，獲得研究區(qū)NPP趨勢變化數(shù)據(jù)及水田擴(kuò)張與NPP空間相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，三江平原北部在水田快速擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)下，NPP值先緩慢減少后波動(dòng)上升，整體為線性增加趨勢。NPP具有明顯年際增加趨勢，基本規(guī)律為年均NPP值相對(duì)較低區(qū)域，增加趨勢較弱，反之亦然。水田擴(kuò)張與NPP值相關(guān)性分析表明，由旱地轉(zhuǎn)為水田區(qū)域，水田擴(kuò)張與NPP值變化具有正向相關(guān)性；由沼澤濕地和林地轉(zhuǎn)為水田區(qū)域，水田擴(kuò)張與NPP值變化具有負(fù)向相關(guān)性。研究表明，農(nóng)田耕作方式是NPP變化重要影響因素之一。

植被NPP；水田擴(kuò)張；三江平原北部；變化特征

植物凈初級(jí)生產(chǎn)力（Net Primary Productivity，NPP）是綠色植被在單位時(shí)間和單位面積上積累有機(jī)干物質(zhì)總量，可表征植被活動(dòng)及生產(chǎn)能力，是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和調(diào)節(jié)生態(tài)過程關(guān)鍵要素[1-3]，反映氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)陸地植被綜合作用結(jié)果[4]。農(nóng)田碳循環(huán)具有短周期固碳、大量蓄積特點(diǎn)，是全球碳庫中較為活躍部分。農(nóng)田碳庫容量及其在全球碳平衡中作用備受關(guān)注。NPP空間變化特征主要與氣候變化、人為干擾和生態(tài)過程變化相關(guān)[5-6]。而NPP時(shí)間變化主要表現(xiàn)為季節(jié)、年際變化和長期趨勢等[7]。

目前，學(xué)者對(duì)我國區(qū)域范圍內(nèi)植被NPP研究重點(diǎn)集中在：①NPP時(shí)空分布特征及驅(qū)動(dòng)因子探討，如毛德華等在1982～2010年東北地區(qū)植被NPP時(shí)空格局分析基礎(chǔ)上量化分析其驅(qū)動(dòng)因子[8]；周偉等基于CASA模型估算1982～2010年我國草地凈初生產(chǎn)力，并研究草地NPP時(shí)空動(dòng)態(tài)特征及其與氣候因子關(guān)系[9]；李傳華等以石羊河流域?yàn)檠芯繀^(qū)定量分析人類活動(dòng)對(duì)該區(qū)域植被NPP影響[10]。②植被NPP對(duì)氣候要素，特別是氣溫和降水相關(guān)性探討。如龍慧靈等改進(jìn)光能利用率NPP遙感估算模型估算內(nèi)蒙古地區(qū)NPP，并從季節(jié)和年際尺度上分析NPP與溫度和降水間關(guān)系[11]；崔林麗等研究我國東南部主要植被類型NPP時(shí)空變化及與氣候相關(guān)性[12]。③研究NPP估算模型及算法，牛忠恩等利用MODIS_OLI遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)估算農(nóng)田生產(chǎn)力[13]；孫成明等基于溫度和降水確定南方草地NPP估算模型，為南方草山草坡NPP估算提供新方法[14]。

國內(nèi)NPP研究主要集中在自然植被，如草地、濕地及全部植被NPP分布格局及影響因素探討，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)NPP變化研究較少[15]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是地球表面最活躍，影響氣候變化最敏感土地利用類型，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)NPP作為研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一，研究體系和方法尚不成熟。另外，國內(nèi)在NPP研究區(qū)位選擇上，三江源、青藏高原、東北地區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)均為重點(diǎn)研究區(qū)域，但研究區(qū)域范圍均相對(duì)較大，研究趨勢主要受NPP數(shù)據(jù)空間分辨率精度制約。

三江平原北部是我國最大的以沼澤為主濕地生態(tài)分布區(qū)，是我國重要糧食生產(chǎn)基地，近年大面積旱作耕地改為水田，迅速改變土壤利用方式及過程，生態(tài)景觀格局及生態(tài)過程發(fā)生明顯變化。本文結(jié)合土地利用方式快速變化進(jìn)程和14年間逐年NPP值變化特征及趨勢，探討人類活動(dòng)干擾下生物凈初級(jí)生產(chǎn)力空間和時(shí)間變化特征。利用相關(guān)分析模型分析研究區(qū)特殊水田擴(kuò)張現(xiàn)象與NPP值變化相關(guān)性，借助NPP變量分析三江平原北部快速水田化，為量化分析三江平原北部產(chǎn)能變化特征及規(guī)律提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

三江平原北部地處東北平原東北部，西起大興安嶺，東達(dá)烏蘇里江，北起黑龍江，是我國最大淡水沼澤分布區(qū)之一。行政區(qū)域包括撫遠(yuǎn)縣、同江市、綏濱縣、饒河縣、寶清縣、富錦市和友誼縣，土地總面積約4.24萬km2。該區(qū)域平均海拔55 m，地勢西南高東北低，地貌屬于三江沖積低平原和興凱湖沖積、湖積低平原。氣候類型屬于溫帶濕潤大陸性氣候。年均降水量為550～600 mm，10℃以上活動(dòng)積溫2 300～2 500℃，年均氣溫為2.6～3.6℃，七月份平均氣溫為21～22℃。植被以沼澤化草甸和沼澤植被為主，優(yōu)勢植被類型有小葉章（Deyeuxia angustifolia）、苔草（Carex）[16]。土壤以草甸土、沼澤土、白漿土、棕壤為主。近60年來，三江平原北部經(jīng)過多次大規(guī)模墾殖活動(dòng)，大面積沼澤濕地墾殖為旱地或水田，部分旱地改為水田。

1.2研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)獲取及處理

三江平原北部地區(qū)土地利用采用4期Landsat ETM遙感數(shù)據(jù)，分別為2000、2005、2009和2013年。將Landsat ETM數(shù)據(jù)5，4，3波段假彩色合成并與8波段融合，融合后分辨率為15m。遙感影像經(jīng)過幾何校正，大氣校正等預(yù)處理后，采用人機(jī)交互解譯方法參考中科院分類系統(tǒng)并結(jié)合三江平原區(qū)域特征，將該區(qū)域分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及未利用地5大類，13小類。利用ARCGIS10.5對(duì)4期土地利用數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換，利用INTERSECT分析方法生成2000～2013年土地利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

NPP數(shù)據(jù)采用美國國家航天航空局（NASA）EOS/ MODIS提供的2000～2013年逐年NPP數(shù)據(jù)，共14期。該數(shù)據(jù)主要利用MODIS攜帶Terra衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算全球凈初生產(chǎn)力（NPP），空間分辨率1 km。基于BIOME-BGC模型計(jì)算NPP數(shù)據(jù)，并在農(nóng)田生產(chǎn)力時(shí)空變化特征及驅(qū)動(dòng)因素研究方面獲得廣泛引用和驗(yàn)證[15,17-18]。年均NPP主要是研究區(qū)年內(nèi)凈光合作用時(shí)間累加，具體公式如下[19]：

其中，GPP為植被總初級(jí)生產(chǎn)力。0.45為常數(shù)，表示植被吸收利用太陽有效輻射（通常波長為0.4～0.7μm）占太陽總輻射比例。ε為光能利用率，指多種植被類型最大光能利用率εmax，受環(huán)境溫度TMIN和水汽壓VPD因子影響；Rml和Rmr分別是枝葉和根部呼吸消耗能量；式（3）中Rmo為呼吸消耗能量（枝葉和根以外其他部分），Rg為植物生長呼吸消耗能量。

1.2.2 NPP年際變化趨勢分析

利用ARCGIS10.5柵格分析模塊對(duì)三江平原北部地區(qū)2000～2013年逐年NPP數(shù)據(jù)按像元年變化趨勢分析。每個(gè)像元NPP年際變化趨勢采用一元線性回歸趨勢線方法，該回歸直線斜率采用最小二乘法獲取。通過斜率θtrend判斷NPP年際變化趨勢[20-21]。

其中，θtrend為像元年變化趨勢線斜率，說明NPP年際變化，正值表示該像元NPP呈增加趨勢；負(fù)值表示該像元NPP呈減少趨勢；變量i為年序號(hào)，n為研究年期數(shù)，本文取值范圍為14；NPPi為像元第i年NPP值。

1.2.3 NPP變化與農(nóng)田擴(kuò)張相關(guān)性分析

利用ARCGIS10.5的fishnet建立公里網(wǎng)格，將四期土地利用與公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)疊加生成水田面積變化百分比公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，像元與NPP數(shù)據(jù)保持一致。逐像元計(jì)算NPP多年變化趨勢與農(nóng)田擴(kuò)張相關(guān)性，計(jì)算公式[9]如下：

其中：R為相關(guān)系數(shù)，Ni為第i年NPP值，為多年平均NPP值，Mi為第i年水田公里網(wǎng)格面積比例，為多年水田公里網(wǎng)格面積比平均值。

2 研究結(jié)果

2.1土地動(dòng)態(tài)變化特征

土地生態(tài)系統(tǒng)NPP變化研究發(fā)現(xiàn)，林地和草地NPP對(duì)氣候變化響應(yīng)明顯，而耕地NPP變化與氣候特征變化相關(guān)性較小[8,16,19]。三江平原北部土地覆蓋變化是東北地區(qū)NPP變化主要因素之一。探討2000～2013年土地動(dòng)態(tài)變化特征，特別是耕地面積擴(kuò)張及內(nèi)部快速轉(zhuǎn)化可以初步判定水田擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)態(tài)勢。2000年初三江平原地區(qū)北部農(nóng)田總面積2 115 916.61 hm2，占研究區(qū)土地總面積50.23%，是三江平原北部主要土地利用類型。其中，旱地是主要耕地類型，面積約1 908 843.79 hm2，占全區(qū)耕地總面積92.7%；水田面積207 072.28hm2，占全區(qū)耕地總面積9.7%；2013年農(nóng)田總面積為2 798 438.37 hm2，占研究區(qū)土地總面積66.44%，耕地14年間增加682 522hm2，平均每年新增耕地48 751.57 hm2。2013年水田面積約1 526 765.91 hm2，占研究區(qū)農(nóng)田總面積55%，成為主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)類型。由圖1可知，自2000年開始研究區(qū)主要土地利用變化趨勢為沼澤濕地墾為耕地，沼澤面積減少；旱地不再是三江平原北部控制性土地利用變化類型。伴隨耕地面積擴(kuò)大，農(nóng)田土地系統(tǒng)內(nèi)部由大量旱地逐漸轉(zhuǎn)為水田，14年內(nèi)約有108.10萬hm2旱田轉(zhuǎn)變?yōu)樗?。?013年水田農(nóng)業(yè)系統(tǒng)成為主要農(nóng)業(yè)景觀，生物生產(chǎn)過程改變。

圖1 2000～2013年三江平原北部土地利用Fig.1 Land use of Northern Sanjing plain from 2000 to 2013

從空間分布上看，各市縣墾殖率均＞70%，2000～2013年水田面積顯著增加：同江市，撫遠(yuǎn)縣和綏濱縣最為明顯，水田面積分別從2000年23 113.96、12 548.24和46 870.87 hm2增至2013年291 409.00、274 561.22和156 686.54 hm2。富錦市沼澤濕地退縮明顯，由2000年250 048.63 hm2減至2013年58 248.03 hm2，沼澤濕地面積約減少77%，沼澤濕地主要作為后備耕地直接開墾為水田或旱地。富錦市水田面積由2000年34 263.66 hm2增至2013年382 096.85 hm2。從整體看，2000～2013年該區(qū)域土地利用變化主要特征為水田面積擴(kuò)張，沼澤濕地農(nóng)田化及少量林地開墾，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)基質(zhì)屬性發(fā)生明顯變化。

2.2NPP分布格局與變化趨勢

2.2.1 2000～2013年三江平原北部各市縣年NPP動(dòng)態(tài)特征分析

由圖2可知，2000～2013年，NPP變化范圍為513.3～592.61 gC·m-2，均值約537 gC·m-2。最大值在2008年，達(dá)592.61 gC·m-2，最小值在2000年，約513.31 gC·m-2。研究表明，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)NPP分布頻度比較廣，分布在400～600 gC·m-2。因此可知，研究區(qū)對(duì)NPP值控制植被類型為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被。2000～2013年年均NPP變化整體趨勢線表現(xiàn)為增加趨勢，具體為先緩慢減少后波動(dòng)增加，2000～2007年，全區(qū)域年平均NPP值為500～550 gC·m-2，除撫遠(yuǎn)縣外，其他市縣波動(dòng)性較平緩；2008～2010年出現(xiàn)NPP突變折點(diǎn)，即各市縣2008年NPP值突然增加，2009年突然降低，2010年重新回復(fù)平衡位置。研究表明，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)NPP值雖與氣溫降水有一定相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著[16]。主要受人為活動(dòng)干擾，耕作方式、管理模式和種植制度變動(dòng)對(duì)NPP值影響更顯著。因此，研究區(qū)NPP在2008～2010年明顯波動(dòng)主要受這一時(shí)期土地利用變化影響。2010～2013年三江平原北部地區(qū)NPP變化趨于平穩(wěn)并緩慢增加，研究區(qū)年均NPP值約為550～600 gC·m-2。

圖2 2000～2013年NPP年均值Fig.2 Average NPP line chart from 2000 to 2013

由各市縣NPP值變化可知，研究區(qū)多年平均NPP值受氣溫和降水地帶性控制，呈現(xiàn)空間分布地帶性特征，NPP值由北向南逐漸遞增，撫遠(yuǎn)縣位于研究區(qū)最北部，NPP值較低，為400～450 gC·m-2，同江市次之；富錦市和綏濱縣位于研究區(qū)中西部，地帶性區(qū)位相似，NPP值相近，450～550 gC·m-2；饒河縣雖然地理區(qū)位與富錦市和綏濱縣相似，NPP值轉(zhuǎn)高，為550～650 gC·m-2，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)可見，饒河縣林地分布面積較大，2013年各類林地面積約為304 786 hm2，約占饒河縣總面積46.32%，是主要植被類型。森林NPP年積累量遠(yuǎn)高于農(nóng)田，森林生態(tài)系統(tǒng)NPP年積累量最高，因此饒河縣具有相對(duì)較高NPP年積累量[22]。

2.2.2 三江平原北部多年平均NPP特征分析

由圖3可知，研究區(qū)NPP值分布在15～1 064 gC·m-2，主要集中在200～700 gC·m-2，并在分布區(qū)存在兩個(gè)明顯高頻度峰值區(qū)域，各區(qū)域NPP值分別集中在320和650 gC·m-2附近。不同土地類型NPP值比較：水田＞林地＞旱地[23]，旱地NPP值300～400 gC·m-2，針闊混交林NPP為600～800 gC· m-2[18]，而農(nóng)田平均分布為300～600 gC·m-2。由此可見，NPP頻度最高峰值主要由水田和林地兩種土地利用類型復(fù)合形成，另一個(gè)高峰區(qū)主要由該區(qū)域另一個(gè)主要土地利用類型旱地形成。多年平均NPP分布頻度特征說明，三江平原北部主要為旱地生態(tài)系統(tǒng)和水田生態(tài)系統(tǒng)。

圖3 多年平均NPP值分布頻度Fig.3 Mean NPP distribution frequency

由圖4可知，NPP值在空間上分布與植被覆蓋密切相關(guān)。由區(qū)域水平可見，除水域外，多年平均NPP低值區(qū)主要集中在撫遠(yuǎn)縣，并具有空間分異特征：中部地區(qū)NPP值顯著高于外部區(qū)域，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)可知，中部為水田擴(kuò)張主要區(qū)域，水田快速擴(kuò)張使中心區(qū)域具有較高NPP值。NPP高值區(qū)域主要分布在寶清縣東部，饒河縣西北部，富錦市東北部及綏濱縣西部。

這些地區(qū)NPP值較高主要原因：①旱地快速轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，在水田密集區(qū)域有明顯增高趨勢；②饒河縣和寶清縣是三江平原北部針闊混交林主要分布區(qū)域，NPP值較高。

圖4 三江平原北部多年平均NPP分布Fig.4 Mean NPP of northern of Sanjing Plain

2.2.3 NPP變化趨勢分析

利用ARCGIS10.5柵格數(shù)據(jù)空間分析工具獲得基于最小二乘法研究區(qū)NPP變化趨勢（見圖5），研究區(qū)同時(shí)存在NPP減少和增加趨勢。NPP多年變化為整體增加趨勢，局部減少。對(duì)NPP值變化趨勢逐像元統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)約71.5%像元NPP呈增加趨勢，其中年增幅＞15 gC·m-2像元約2.35%，年增幅10～15 gC·m-2像元占8.81%，年增幅5～10 gC·m-2約26.06%，年增幅0～5 gC·m-2為34.23%。研究區(qū)約28.5%像元NPP值呈減少趨勢，減少幅度在-5～0 gC·m-2像元約19.78%，6.31%像元NPP減少幅度為-10～-15 gC·m-2，其余減少幅度為＜-15 gC·m-2。54%像元NPP年際變化范圍為-5～5 gC·m-2，NPP變化趨勢呈正態(tài)分布。

結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)可知，NPP呈現(xiàn)減少趨勢區(qū)域多為非耕地，特別是在2000～2013年表現(xiàn)為沼澤濕地農(nóng)田化區(qū)域，NPP值顯著減少；而NPP值呈現(xiàn)增加趨勢區(qū)域多半為旱改水區(qū)域或林地。說明NPP變化趨勢與植被覆蓋類型有一定相關(guān)性。

從區(qū)域上可知，多年平均NPP值較低區(qū)域，如撫遠(yuǎn)縣和同江市，NPP值增加趨勢相對(duì)較弱，減少趨勢增強(qiáng)；多年平均NPP值較高區(qū)域，如饒河縣、寶清縣和友誼縣，NPP值呈顯著增加趨勢。主要原因?yàn)轲埡涌h、寶清縣、友誼縣具有相對(duì)優(yōu)越水熱條件和一定數(shù)量林地分布，近年林地資源保護(hù)促進(jìn)區(qū)域土壤SOC含量增加，研究表明NPP變化趨勢一定程度上也反映輸入農(nóng)田有機(jī)物變化情況[24]。

圖5 三江平原北部NPP值趨勢變化Fig.5 NPP trend of northern Sanjiang Plain

2.3NPP多年變化與水田擴(kuò)張相關(guān)性分析

中等時(shí)間尺度NPP變化是人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度主要指標(biāo)，本文探討NPP年際變化與水田擴(kuò)張程度之間關(guān)系。三江平原北部地區(qū)人類活動(dòng)最突出變化，自2000年以來大面積旱地改為水田。水田擴(kuò)張速度及強(qiáng)度均超生態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，耕作方式急劇變動(dòng)對(duì)NPP值影響顯著。

利用相關(guān)系數(shù)模型結(jié)合ARCGIS10.5平臺(tái)，逐像元獲得水田變化百分比公里網(wǎng)格與NPP相關(guān)系數(shù)空間分布數(shù)據(jù)（見圖6）。

圖6 三江平原北部NPP與水田擴(kuò)張相關(guān)系數(shù)分布Fig.6 Correlation relationship between annual NPP and paddy expansion in northern Sanjiang Plain

分析顯示，研究區(qū)NPP值多年變化與水田擴(kuò)張速度和面積具有一定相關(guān)性。在整個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi)，水田面積變化百分比公里網(wǎng)格均與NPP變化具有一定相關(guān)性，顯著相關(guān)區(qū)域較多。具體表現(xiàn)為，全區(qū)域平均相關(guān)系數(shù)為0.24，相關(guān)系數(shù)在|R| 0.5像元占總像元數(shù)據(jù)55%，說明大部分區(qū)域存在明顯正相關(guān)或負(fù)相關(guān)；相關(guān)系數(shù)在||R 0.1像元占總像元8.3%，僅有少數(shù)像元具有不明顯相關(guān)性；其余像元具有中等相關(guān)性。結(jié)合相關(guān)性（見圖6）和土地利用變化（見圖1）可見，濱綏縣，友誼縣和富錦市西南部水田擴(kuò)張與NPP呈顯著正相關(guān)；而同江市、富錦市東北部，饒河縣西北部顯著負(fù)相關(guān)。從土地利用變化情況分析，水田擴(kuò)張耕作對(duì)NPP變化趨勢具有相反相關(guān)性主要原因是：綏濱縣，友誼縣和富錦市西南部水田主要來源為旱作耕地轉(zhuǎn)換，相關(guān)學(xué)者研究表明水田NPP值高于旱地NPP值，這些區(qū)域?qū)PP變化存在正向影響；同江市、富錦市東北部、饒河縣西北部水田主要來源為沼澤濕地、林地和高覆蓋草地，水田擴(kuò)張導(dǎo)致N PP局部下降呈負(fù)向相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

本文利用2000～2013年NPP數(shù)據(jù)及2000～2013年土地利用數(shù)據(jù)量化分析三江平原北部NPP動(dòng)態(tài)變化特征。2000～2013年三江平原北部各市縣年均NPP時(shí)間及空間變化特征表明，①NPP空間分布格局受氣候主要因子控制，呈現(xiàn)由南向北遞減趨勢；②具有相同氣候條件區(qū)位，例如饒河縣、富錦市和綏濱縣，由于主要植被類型生物特征形成NPP年積累量明顯差異。饒河縣森林植被是主要植被類型之一，年均NPP值高于其他同區(qū)位市縣，說明植被類型對(duì)區(qū)域NPP值變化影響顯著。

近14年三江平原北部NPP整體上呈緩慢上升趨勢，利用最小二乘法可知，71.5%像元NPP表現(xiàn)為增加趨勢，增加程度與年均NPP值有關(guān)，年均NPP較高區(qū)域如饒河縣、寶清縣等NPP值增加趨勢相對(duì)明顯，反之亦然。結(jié)合土地利用變化數(shù)據(jù)可見，同期耕地類型發(fā)生快速轉(zhuǎn)變，旱地快速大面積轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，沼澤濕地持續(xù)減少。相關(guān)研究表明農(nóng)業(yè)耕作區(qū)NPP變化在很大程度上體現(xiàn)人類活動(dòng)影響，人類頻繁干擾降低氣候環(huán)境對(duì)NPP影響程度[20]。研究區(qū)植被NPP波動(dòng)變化受水田擴(kuò)張影響。通過逐像元分析可進(jìn)一步量化水田擴(kuò)張與NPP值變化相關(guān)性，僅有8.3%像元二者之間相關(guān)性不明顯，其余像元均為中等或高度相關(guān)。水田擴(kuò)張對(duì)NPP值變化趨勢影響為非單向性。

耕地動(dòng)態(tài)特征是全球變化重要影響因子，旱地或其他土地利用類型向水田轉(zhuǎn)變，改變下墊面物理基質(zhì)，即水田有水耕作方式改變地表對(duì)光溫反射及吸收特征；改變溫室氣體釋放和消納過程；水田作物植被屬性影響該區(qū)域NPP值，而NPP值如前所述可表征研究區(qū)自然環(huán)境條件下生產(chǎn)能力和該區(qū)域特征農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。

由于NPP影響因子具有復(fù)雜性，特別是氣候、土壤、植被和地形地帶性非地帶性控制，人類活動(dòng)對(duì)NPP影響難以量化，多半以定性分析為主。耕地NPP值變化具有其特殊性，耕地獨(dú)有土地利用屬性弱化氣候要素對(duì)NPP影響，為量化人類活動(dòng)對(duì)NPP影響提供參考。NPP決定耕地植被固定大氣CO2能力，因而可以表征土壤可獲得有機(jī)碳含量。本文通過相關(guān)分析探討耕地類型和耕作方式變化下NPP變化趨勢及其與快速水田化相關(guān)性，未來可進(jìn)一步探討研究區(qū)快速水田化進(jìn)程中對(duì)土壤有機(jī)碳及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的干擾和影響；其空間相關(guān)性也可作為快速水田化反饋機(jī)制研究參考依據(jù)，探究土壤理化性質(zhì)及局地氣候變化對(duì)農(nóng)田生產(chǎn)特別是對(duì)水田生產(chǎn)能力影響。

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Spatial-temporal variation characteristics of vegetation NPP of northern Sanjiang plain from 2000 to 2013/

LIU Xiaoguang1,NING Jing1,DONG
Fangchen1,YU Jie1,DU Guoming1,KUANG Wenhui2
(1.School of Resources and Environment, Northeast Agricultural University,Harbin 150030;China;2.Institute of Geographic Sciences and NaturalResources Research,CAS,Beijing 100101,China)

Using the least square method and pixel by pixel correlation analysis method, combined with the Sanjiang plain land use change data,this paper analysed the change of annual vegetation NPP in north of Sanjiang plain from 2000 to 2013,obtaining data about the change of NPP's trend,the paddy field expansion and the spatial correlation of NPP in the study area. The results showed that,being driven by rapid expansion of the paddy field in the northern area of Sanjiang plain,the value of NPP showed slow decline then rising volatility,and the overall trend of NPP showed a linear increase trend.The inter annual variation trend of NPP was obviously increasing,the basic rule for the annual NPP value of relatively low area,the increasing trend was weak,and vice verse.The expansion of paddy field and NPP value of the correlation analysis showed that from the dry land to paddy field area,expansion and change of paddy field NPP values have a positive correlation;the marsh and forest land turn into paddy field area,paddy field expansion and NPP had negative correlation.The study preliminaryproved that the method of farming was one of the most important factors influencing the change of NPP.

vegetation NPP;paddy expansion;Northern Sanjiang plain;variation characteristics

Q948

A

1005-9369（2017）07-0063-09

時(shí)間2017-7-12 11:20:06[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170712.1120.016.html

劉曉光,寧靜,董芳辰,等.2000～2013年三江平原北部NPP變化特征分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,48(7):63-71.

Liu Xiaoguang,Ning Jing,Dong Fangchen,et al.Spatial-temporalvariation characteristics of vegetation NPP of northern Sanjiang plain from 2000 to 2013[J].Journalof Northeast Agricultural University,2017,48(7):63-71.(in Chinese with English abstract)

2017-06-07

國家自然基金項(xiàng)目（41571167）

劉曉光（1979-），男，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)橥恋刭Y源利用與生態(tài)修復(fù)研究，E-mail:lxgneau@163.com

*通訊作者：寧靜，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)?S技術(shù)及土地退化問題研究，E-mail:njing_today@163.com