基于MODIS數(shù)據(jù)的陜西省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力與實(shí)際蒸散的變化關(guān)系分析

王 娟, 何慧娟, 卓 靜, 董金芳

(陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心, 陜西 西安 710014)

基于MODIS數(shù)據(jù)的陜西省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力與實(shí)際蒸散的變化關(guān)系分析

王 娟, 何慧娟, 卓 靜, 董金芳

(陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心, 陜西 西安 710014)

[目的] 分析陜西省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)及實(shí)際蒸散量(ET)，為生態(tài)環(huán)境中碳循環(huán)、水循環(huán)特征提供理論支持。[方法] 基于美國(guó)航天局(NASA)提供的凈初級(jí)生產(chǎn)力產(chǎn)品(MOD17 A3)及蒸散產(chǎn)品(MOD16)數(shù)據(jù)，利用GIS與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，對(duì)陜西省2000—2014年植被NPP與ET的時(shí)空分布特征及其關(guān)系進(jìn)行分析。[結(jié)果] 陜西省植被NPP與ET的分布特征均為南高北低；2000—2014年陜西省植被NPP在波動(dòng)中呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其中陜北地區(qū)增加最大，陜南地區(qū)增加最不顯著；陜西省ET年際變化呈波動(dòng)狀態(tài)。植被NPP與ET空間相關(guān)性較顯著，陜北地區(qū)相關(guān)系數(shù)極高，而陜南地區(qū)相關(guān)性并不顯著。[結(jié)論] 在較為干旱區(qū)域植被NPP與ET的關(guān)系更為密切。

植被NPP; ET; MODIS數(shù)據(jù); 空間特征; 陜西省

文獻(xiàn)參數(shù)： 王娟, 何慧娟, 卓靜, 等.基于MODIS數(shù)據(jù)的陜西省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力與實(shí)際蒸散的變化關(guān)系分析[J].水土保持通報(bào)，2017,37(3)：264-269.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.045； Wang Juan, He Huijuan, Zhuo Jing, et al. Analysis on relationship between net primary productivity and evapotranspiration based on MODIS data in Shaanxi Province[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：264-269.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.045

Province

近年來(lái)，全球氣候變暖所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，碳循環(huán)及水循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分。植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)是指植物在單位時(shí)間和單位面積上所積累的有機(jī)干物質(zhì)總量[1]。植被NPP不僅是全球碳循環(huán)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，而且是估算和評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要生態(tài)指標(biāo)[2]。開(kāi)展植被NPP監(jiān)測(cè)可對(duì)植被生長(zhǎng)情況及其對(duì)碳循環(huán)過(guò)程的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)[3]。傳統(tǒng)的NPP估算方法分為定位觀測(cè)與不同尺度的模擬估算，但應(yīng)用定位觀測(cè)的方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)區(qū)域或全球大尺度的NPP測(cè)算，因此利用模型估算NPP成為了一種重要而被廣泛應(yīng)用的方法[4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在不同領(lǐng)域建立了側(cè)重點(diǎn)不同的估算模型(氣候關(guān)聯(lián)模型、生態(tài)遙感耦合模型等)[5]，美國(guó)航天局(NASA)提供的MOD17 A3數(shù)據(jù)產(chǎn)品是通過(guò)BIOME-BGC模型計(jì)算出來(lái)的全球陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力年際變化產(chǎn)品[6]。此產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于植被生長(zhǎng)狀況、植被生物量的估算及生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用MOD17 A3產(chǎn)品進(jìn)行不同尺度的NPP時(shí)空變化特征的研究得到了全球范圍內(nèi)得到驗(yàn)證[7-10]，中國(guó)學(xué)者應(yīng)用MOD17 A3產(chǎn)品對(duì)東北地區(qū)、中原地區(qū)及南方部分地區(qū)進(jìn)行了植被NPP時(shí)空分布特征分析，并驗(yàn)證了其可靠性[11-13]。

蒸散(Evapotranspiration，ET)是植被及地面向大氣輸送的水汽總通量[14]，包括地表蒸發(fā)量和植物蒸騰量?jī)刹糠?，是下墊面向大氣水汽輸送的重要途徑[15]，對(duì)ET過(guò)程的研究可了解陸面過(guò)程的能量平衡和水分循環(huán)，尤其在干旱地區(qū)90%的降水返回大氣的途徑是蒸散。它對(duì)維持地表水分循環(huán)和能量平衡起著至關(guān)重要的作用，并對(duì)全球氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)具有重要的研究意義[16]。傳統(tǒng)的蒸散計(jì)算方法大多是基于氣象站點(diǎn)觀測(cè)同時(shí)利用一些蒸散公式估算蒸散量[17-18]，但由于許多區(qū)域觀測(cè)站點(diǎn)分布不均衡且數(shù)量較少，因此估算出整個(gè)區(qū)域的實(shí)際蒸散特征并不能完全反映該區(qū)域的實(shí)際情況。近年來(lái)，隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)對(duì)蒸散進(jìn)行反演已成為主要的方法。美國(guó)航天局(NASA)提供的MOD16應(yīng)用Penman-Monteith公式反演的全球蒸散數(shù)據(jù)產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)研究中[19-20]。

本文以MOD 17 A3及MOD 16數(shù)據(jù)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，應(yīng)用GIS空間分析方法，研究陜西省植被NPP與ET的時(shí)空分布特征，并進(jìn)一步分析植被NPP與ET之間的關(guān)系，為該地區(qū)退耕還林還草工程效果及評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陜西省位于西北地區(qū)東部,地理坐標(biāo)為105°29′—111°15′E，31°42′—39°35′N(xiāo)，南北向長(zhǎng)約880 km，東西寬約160～490 km；地勢(shì)中部低，南北高，海拔在500～2 000 m，年平均降水量576.9 mm，年平均氣溫13.0 ℃，無(wú)霜期218 d左右，全省自北向南依次分布著溫帶草原、森林草原、暖溫帶落葉闊葉林和北亞熱帶常綠闊葉林，陜南地區(qū)植被生長(zhǎng)茂盛，陜北地區(qū)植被覆蓋較差，全省平均森林覆蓋率41.4%。陜西省是中國(guó)水土流失、沙化等環(huán)境問(wèn)題最嚴(yán)峻的地區(qū)之一，水土流失面積占全省土地總面積的66.9%[7]，植被生長(zhǎng)狀況變差、植被覆蓋度下降是導(dǎo)致陜西省黃土高原水土流失的主要原因[5]。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用的植被NPP數(shù)據(jù)MOD17 A3為美國(guó)蒙大拿大學(xué)反演的2000—2014年的年NPP數(shù)據(jù)(http://ntsg.umt.edu/)，空間分辨率1 km×1 km。

MOD17 A3的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)(NPP_QC)應(yīng)用8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)描述，其中包括了MOD_LAND，Sensor，DeadDetector，CloudState和SCF_QC五類(lèi)。其中SCF_QC的前3位表現(xiàn)模型算法反演質(zhì)量：000是反演結(jié)果最好；001是反演結(jié)果良好；010是模型反演失敗；100所顯示的像元區(qū)域?yàn)槌鞘?、水體及荒漠等類(lèi)型導(dǎo)致NPP無(wú)法估算。以上4個(gè)級(jí)別換算成10進(jìn)制分別對(duì)應(yīng)NPP_QC數(shù)據(jù)的像元值：0，32，64及128。MOD16蒸散數(shù)據(jù)集主要使用2000—2014年MODIS傳感器遙感反演數(shù)據(jù)(下載地址同上)，蒸散數(shù)據(jù)產(chǎn)品有兩種：一種是蒸散(ET)，即實(shí)際陸面蒸散量；另一種是潛在蒸散(Potential ET， PET)[15]，本文為了與NPP數(shù)據(jù)時(shí)間尺度保持一致，使用實(shí)際陸面蒸散量(ET)年值，空間分辨率1 km×1 km。

MOD16數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法利用何慧娟等[15]應(yīng)用氣象站點(diǎn)蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)與PET數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證MOD16蒸散數(shù)據(jù)的精度。對(duì)NPP及ET數(shù)據(jù)預(yù)處理流程為：利用MRT工具進(jìn)行數(shù)據(jù)鑲嵌及投影轉(zhuǎn)化，并對(duì)處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域裁剪。

2.2 研究方法

2.2.1 年際變化計(jì)算 應(yīng)用一元線性回歸分析法對(duì)陜西省NPP及ET進(jìn)行時(shí)間趨勢(shì)分析，其計(jì)算公式為[20]：

(1)

利用NPP或ET序列和時(shí)間序列的相關(guān)關(guān)系判斷NPP或ET年際變化的顯著性，β值大小反映了NPP或ET年際變化的增加或降低，β為正表示NPP或ET上升，反之則表示下降。此方法采用相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)方法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2.2.2 相關(guān)性計(jì)算 采用逐像元空間分析法，分析NPP與ET之間的相關(guān)系數(shù)，本文使用Pearson系數(shù)法，公式為[21]：

(3)

以上方法應(yīng)用顯著性檢驗(yàn)結(jié)果分為如下等級(jí)：極顯著(p≤0.01)，很顯著(p≤0.05)，顯著(p≤0.1)。

3 結(jié)果與分析

3.1 NPP數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

應(yīng)用2000—2014年NPP_QC數(shù)據(jù)，分別以0≤NPP_QC<32為反演結(jié)果最好，32≤NPP_QC<64為反演結(jié)果良好，64≤NPP_QC<128為反演失敗，以及不能反演區(qū)域NPP_QC>128。通過(guò)逐年統(tǒng)計(jì)，2000—2014年NPP反演的可信度在良好以上的均達(dá)到98%以上，反演可信度較好，反演結(jié)果可以應(yīng)用。

3.2 MOD16數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

MOD16數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法利用何慧娟等[15]應(yīng)用氣象站點(diǎn)蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)與PET 數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證MOD16蒸散數(shù)據(jù)的精度，結(jié)果表明利用氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)與MOD16 PET數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)間相關(guān)系數(shù)與空間相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了置信度為0.001的檢驗(yàn)，說(shuō)明MOD 16數(shù)據(jù)產(chǎn)品可應(yīng)用于陜西地區(qū)ET與PET的時(shí)空分析及研究。

3.3 2000-2014年陜西省植被NPP時(shí)空分布特征

陜西省植被NPP空間分布如圖1a所示，陜西省地形呈南北長(zhǎng)東西窄分布，南北橫跨近10個(gè)緯度，因此植被NPP空間分布有明顯特征。全省NPP變化呈現(xiàn)由南向北遞減的趨勢(shì)，陜北地區(qū)主要由黃土高原丘陵溝壑區(qū)及長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)組成，該區(qū)域植被NPP均值最低，尤其是陜北北部長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)，年均NPP(以C計(jì))范圍為0～100 g/(m2·a)；關(guān)中地區(qū)地形平坦，主要以農(nóng)田為主要植被類(lèi)型，植被NPP均值次之，尤其關(guān)中東部地區(qū)主要為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，NPP均值較關(guān)中其他地區(qū)低，西安、咸陽(yáng)等城市周邊植被覆蓋極低，因此NPP均值最低；陜南主要以林地為主，植被NPP均值最高。

圖1 2000-2014年植被NPP均值及年際變化

圖1b為全省植被NPP年際變化率空間分布圖，全省植被NPP呈增加趨勢(shì)，僅有陜南大部分地區(qū)及關(guān)中南部部分地區(qū)增加趨勢(shì)不顯著,不顯著區(qū)域占全省面積的35.85%。陜北退耕還林區(qū)及關(guān)中西北部及西部地區(qū)增加趨勢(shì)顯著，尤其在陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，NPP年際變化率5～20，這與該區(qū)域?qū)嵭型烁€林還草政策，植被覆蓋度大幅提高有較大關(guān)系。關(guān)中平原其年際變化次之，但關(guān)中東南部地區(qū)華陰、潼關(guān)一帶，年際變化增加較少，年際變化均值1～5。整個(gè)陜南大部地區(qū)NPP均呈增加趨勢(shì)但在陜南部分地區(qū)增加趨勢(shì)并不顯著，這與該區(qū)域植被覆蓋水平持續(xù)較高，增長(zhǎng)程度不會(huì)大幅增加有關(guān)；關(guān)中城市群周邊植被生長(zhǎng)狀況變差，這是城市化發(fā)展的結(jié)果；陜北防風(fēng)固沙區(qū)域明顯呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境較惡劣，植被生長(zhǎng)受限，植被固碳能力降低，因此防風(fēng)固沙工程還應(yīng)該持續(xù)進(jìn)展。

全省分區(qū)植被NPP年際變化如圖1所示，2000—2014年陜西省植被NPP呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)，陜南地區(qū)各年均值較其他地區(qū)都高，陜北最低。分別統(tǒng)計(jì)陜西省3大區(qū)域的植被NPP均值、年際變化率及顯著性檢驗(yàn)(表1)，2000—2014年全省植被NPP(以C計(jì))多年平均值為349.08 g/(m2·a)， 2000年為333.88 g/(m2·a)，2014年增長(zhǎng)到373.48 g/(m2·a)，年際變化率為5.98，通過(guò)p≤0.05的顯著性檢驗(yàn)。陜北地區(qū)植被NPP多年平均值為216.98 g/(m2·a)，年際變化率最高達(dá)5.98，通過(guò)p≤0.01的顯著性檢驗(yàn)；關(guān)中地區(qū)植被NPP年際變化率次之為5.73，陜南地區(qū)最低僅為4.05，且未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(p≤0.1)。

表1 2000-2014年陜西省各區(qū)域植被NPP均值及年際變化率

注(p<0.01)

3.4 2000-2014年陜西省實(shí)際蒸散(ET)時(shí)空分布特征

陜西省蒸散(ET)空間分布見(jiàn)圖2a，全省蒸散量分布有明顯的空間差異，呈現(xiàn)由南向北遞減的趨勢(shì)。說(shuō)明在陜西南部地區(qū)水分較為充足，而在陜西北部較為缺水[15]。整個(gè)陜北地區(qū)自然環(huán)境較為干旱缺水，蒸散量在200 mm左右，尤其是陜北長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)，年均蒸散量100～200 mm；關(guān)中地區(qū)雖自然環(huán)境較好，但十年九旱，主要植被類(lèi)型以農(nóng)田為主，年均蒸散量為600 mm左右，尤其關(guān)中東部地區(qū)主要為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，蒸散量均值較關(guān)中其他地區(qū)低；陜南主要以林地為主，區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境良好，年均降雨量較其他地區(qū)高，蒸散量也最大700～800 mm。

圖2 2000-2014年ET平均值及年際變化

逐像元計(jì)算2000—2014年的全省蒸散量年際變化率，可以看到蒸散量變化趨勢(shì)空間分布狀況(圖2b)。全省蒸散量變化趨勢(shì)與植被覆蓋情況聯(lián)系緊密，植被覆蓋度高的地區(qū)蒸散量大。全省未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(p≤0.1)的區(qū)域占區(qū)域總面積的64.08%，通過(guò)極顯著與很顯著正相關(guān)的區(qū)域所占面積比為19.49%，通過(guò)極顯著與很顯著負(fù)相關(guān)的區(qū)域所占面積比僅為2.87%。陜北地區(qū)通過(guò)檢驗(yàn)的區(qū)域主要是增加趨勢(shì)，陜北地區(qū)由于實(shí)行退耕還林還草工程，植被覆蓋度大幅提高，蒸散量也顯著增加；關(guān)中地區(qū)中部及中東部通過(guò)檢驗(yàn)的區(qū)域蒸散量呈下降趨勢(shì)，這些地區(qū)城市化進(jìn)程加快，導(dǎo)致植被覆蓋面積在減少，干旱情況加劇，因此這些區(qū)域的蒸散量也呈下降趨勢(shì)；關(guān)中西部地區(qū)年際變化呈增加趨勢(shì)；陜南通過(guò)檢驗(yàn)的區(qū)域很少，變化趨勢(shì)有增加也有降低。

2000—2014年陜西省蒸散量波動(dòng)不大。全省ET均值400～500 mm；陜南地區(qū)年均值較其他地區(qū)高，陜北最低，這與該區(qū)域干旱程度及植被覆蓋程度關(guān)系較為密切。分別統(tǒng)計(jì)陜西省3大區(qū)域的蒸散量均值、年際變化率及顯著性檢驗(yàn)(表2)，2000—2014年全省蒸散量多年平均值為493.18 mm，2014年較2000年僅增加了34.11 mm，年際變化率僅為0.99，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。陜北地區(qū)蒸散量多年平均值為325.20 mm，年際變化率為各區(qū)域最高達(dá)2.11，蒸散量由2000年的285.62 mm上升到2014年的345.02 mm；關(guān)中地區(qū)蒸散量均值為518.87 mm，年際變化率為負(fù)，該區(qū)域城市較多，受城市化沖擊較大，且地處較干旱地區(qū)，周邊植被覆蓋水平變差，蒸散量也較低；陜南地區(qū)蒸散量均值最高為672.30 mm，年際變化率為0.60，全省各區(qū)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(p≤0.1)。

表2 2000-2014年陜西省各區(qū)域ET均值及年際變化率

3.5 2000-2014年植被NPP與ET的關(guān)系

通過(guò)逐一分析陜西省植被NPP與蒸散量的時(shí)空分布特征，發(fā)現(xiàn)陜西省植被NPP與蒸散量在時(shí)空分布上都呈現(xiàn)由北向南遞增的趨勢(shì)。本節(jié)討論植被NPP與蒸散量ET之間的關(guān)系。

通過(guò)2000—2014年全省年均植被NPP與年均蒸散量ET的時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖可以看出(圖3)，植被NPP與蒸散量ET呈指數(shù)變化，均通過(guò)p≤0.05的顯著性檢驗(yàn)。

逐像元分析植被NPP與蒸散量ET的空間相關(guān)關(guān)系，全省各區(qū)域均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但很多地區(qū)正相關(guān)系數(shù)較低，全省范圍內(nèi)沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(p≤0.1)的區(qū)域達(dá)到40.48%，尤其是陜南絕大部分地區(qū)相關(guān)系數(shù)較低未通過(guò)檢驗(yàn)；關(guān)中地區(qū)西北部呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，關(guān)中地區(qū)渭北旱作區(qū)呈極顯著正相關(guān)的區(qū)域也較多，這些區(qū)域植被生長(zhǎng)狀況直接影響到蒸散量大??；當(dāng)該區(qū)域干旱得到緩解植被生長(zhǎng)狀況變好時(shí)，蒸發(fā)量增加，當(dāng)該區(qū)域干旱情況加重時(shí)，土壤水分減少，植被生長(zhǎng)受阻，蒸散量減少，陜北地區(qū)達(dá)到顯著正相關(guān)的區(qū)域達(dá)到76.23%，正如相關(guān)介紹陜北地區(qū)自然環(huán)境較差，年降雨量較少，地面蒸發(fā)量與植被蒸騰作用產(chǎn)生的水汽含量較低，蒸散量也較低，植被生長(zhǎng)狀況較差，植被NPP較低。

圖3 植被NPP(以C計(jì))與ET關(guān)系

由于陜北地區(qū)植被NPP與蒸散量ET相關(guān)性更加緊密，進(jìn)一步建立一元線性回歸方程分析陜北地區(qū)逐年植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明：2000—2014年陜北地區(qū)植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)關(guān)系在刪除個(gè)別異常數(shù)據(jù)之后均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p≤0.01)。在陜北地區(qū)植被NPP的大小與蒸散量的多少有著密切的關(guān)系，陜北地區(qū)年降雨量少，蒸散量是水分交換的主要途徑，當(dāng)干旱發(fā)生時(shí)，水分平衡發(fā)生了變化，地表蒸散及植被的蒸騰作用均較低，導(dǎo)致該區(qū)域植被長(zhǎng)水平狀況受到影響，作為植被生長(zhǎng)狀況的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)之一的植被NPP也因此受到了影響。當(dāng)下墊面水分充足時(shí)，太陽(yáng)凈輻射、溫度及風(fēng)速等因素成為驅(qū)動(dòng)蒸散發(fā)變化的主要因素，而當(dāng)在下墊面比較干旱時(shí)，蒸散量主要受土壤水分影響[22-23]，干旱是影響植被生長(zhǎng)的重要因素之一，因此越是在干旱的地區(qū)植被生長(zhǎng)與蒸散量的關(guān)系愈發(fā)緊密。

4 結(jié) 論

(1) 陜西省2000—2014年植被NPP均值呈現(xiàn)由南向北逐步減少的空間特征，陜南地區(qū)植被NPP最高，其次是關(guān)中地區(qū)，陜北地區(qū)尤其是長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)是被NPP最低。2000—2014年陜西省植被NPP在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，全省年際變化率達(dá)5.27，陜北地區(qū)年際變化率最高達(dá)5.98，陜南地區(qū)最低。

(2) 2000—2014年年ET均值呈現(xiàn)由南向北逐步減少的趨勢(shì)，陜南地區(qū)年均蒸散量700～800 mm，該區(qū)域氣候宜人，降雨充沛因此蒸散量ET值最高，關(guān)中地區(qū)逐漸向陜北黃土高原區(qū)過(guò)渡，蒸散量ET值在600 mm左右，陜北地區(qū)較為干旱，蒸散量在200 mm左右。2000—2014年全省蒸散量ET多年平均值為493.18 mm，年際變化率僅為0.99。全省各個(gè)區(qū)域均為通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

(3) 逐年分析植被NPP與ET相關(guān)性，結(jié)果表明陜西省植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)系數(shù)較高，通過(guò)了p≤0.05的顯著性檢驗(yàn)。逐像元進(jìn)一步分析植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)關(guān)系結(jié)果表明全省40.48%的區(qū)域未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(p≤0.1)，尤其是陜南絕大部分地區(qū)未通過(guò)檢驗(yàn)；進(jìn)一步分析陜北地區(qū)植被NPP與ET的相關(guān)關(guān)系，陜北地區(qū)植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)系數(shù)均較高，且逐年均通過(guò)p≤0.01的顯著性檢驗(yàn)。

陜北地區(qū)植被NPP與蒸散量ET的相關(guān)性極高，兩者相互作用，在下墊面水分交換的過(guò)程中，植被得到了充足的水汽才能良好的生長(zhǎng)，特別是在干旱的區(qū)域，蒸散量的多少直接影響到植被NPP的大小即植被生長(zhǎng)狀況是否良好，相反植被生長(zhǎng)狀況也直接影響了植被的蒸騰作用，進(jìn)一步影響到蒸散量的多少。本文的不足之處在于沒(méi)有進(jìn)一步分析不同植被類(lèi)型下植被NPP與ET的關(guān)系，該區(qū)域十幾年間植被覆蓋類(lèi)型發(fā)生巨大變化，在退耕還林還草過(guò)程中，大量的耕地被轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、草地，進(jìn)一步研究該區(qū)域不同土地利用類(lèi)型對(duì)植被NPP與ET的影響，可探究該區(qū)域在下墊面的改變下植被NPP與ET的相關(guān)關(guān)系，對(duì)該區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論依據(jù)。

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Analysis on Relationship Between Net Primary Productivity and Evapo-transpiration Based on MODIS Data in Shaanxi Province

WANG Juan, HE Huijuan, ZHUO Jing, DONG Jinfang

(RemoteSensingInformationCenterforAgricultureinShaanxiProvince,Xi’an,Shaanxi710014,China)

[Objective] Analyzing the vegetation net primary productivity(NPP) and the actual evapotranspiration(ET) in Shaanxi Province, to provide theoretical support with regard to carbon cycle, water cycle characteristics of ecological environment. [Methods] Based on data of the NASA products of net primary productivity(MOD17 A3) and evapotranspiration(MOD16), the spatial and temporal variation characteristics and relationships between NPP and ET in 2000—2014 of Shaanxi Province were analyzed by using the methods of GIS and mathematical statistics. [Results] The vegetation NPP and ET both showed a spatial distribution characteristics by gradually decreasing from the south to the north. In 2000—2014, interannual variability of Shaanxi vegetation NPP presented an increasing trend. The most significant increased region was Shanbei, the second was Guanzhong, and the lowest region was Southern Shaanxi; interannual variability of ET was not significant, and showed a trend of fluctuations. Spatial correlation between NPP and ET was significant for overall province, but regional difference existed: correlation coefficient in Shanbei region was highly significant, whereas in the southern Shaanxi region, it was not significant. [Conclusion] The vegetation NPP had closer relations with ET in arid area.

NPP(net primary productivity);ET(evapotranspiration);MODIS;spatial distribution;Shaanxi

2016-05-17

2016-07-14

陜西省氣象局科技創(chuàng)新基金計(jì)劃項(xiàng)目“陜西省初級(jí)凈生產(chǎn)力時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)因子研究”(2013M-18)

王娟(1981—),女(滿(mǎn)族),陜西省西安市人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事遙感應(yīng)用研究。E-mail:wangj_81@126.com。

A

1000-288X(2017)03-0264-06

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