鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)凈初極生產(chǎn)力時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究

吳越　戴曉愛

摘要：本文基于2001-2014年的Modis數(shù)據(jù)MOD17A3的NPP數(shù)據(jù)集，采用一元線性回歸分析法研究鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)凈初極生產(chǎn)力的時(shí)空分布及變化趨勢(shì)。結(jié)果顯示：14年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)年均NPP變化范圍在501-618gC·m-2，14年平均值為553gC·m-2;從時(shí)間變化看，植被NPP發(fā)展處于先曲折下降，再緩慢上升的過程。

關(guān)鍵詞：凈初極生產(chǎn)力;鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū);時(shí)空分布

凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）指的是單位時(shí)間植物通過光合作用吸收的有機(jī)碳扣除自身呼吸所消耗的碳量。NPP的研究是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)重要研究?jī)?nèi)容之一，它是判定生態(tài)系統(tǒng)健康狀況、能否可持續(xù)發(fā)展的重要因子[1]。因此，分析研究鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)植被NPP時(shí)空分布及變化，對(duì)衡量區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有著重要意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用不同的模型對(duì)NPP植被進(jìn)行研究，Lieth創(chuàng)建了全球第一個(gè)全球植被NPP回歸模型[2];隨著遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，學(xué)者們又相繼研究出CASA等光能利用率模型。與舊的模型相比，新的NPP估算模型相比之前在充分考慮了氣候條件、土地利用等參數(shù)的同時(shí)，去除了一些非必要因子，簡(jiǎn)化了計(jì)算。[3]本文利用MODIS數(shù)據(jù)分析江西省鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)2001-2014年的NPP變化，以期為區(qū)域的生態(tài)監(jiān)測(cè)和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1研究區(qū)概況

鄱陽湖是中國(guó)第一大內(nèi)陸淡水湖，位于長(zhǎng)江中下游南岸。2009年《鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃》得到國(guó)務(wù)院批復(fù)，規(guī)劃區(qū)域包括南昌、九江、景德鎮(zhèn)3個(gè)市，及宜春、撫州、上饒、吉安、鷹潭、新余市的部分（市縣）。全區(qū)范圍位于江西省中北部，經(jīng)緯度范圍為北緯27°30′-30°04′，東經(jīng)114°28′-117°42′，總面積達(dá)到5.12萬平方千米。

2數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1數(shù)據(jù)

本文使用數(shù)據(jù)為網(wǎng)站（https：//search.earthdata.nasa.gov/search）下載的2001-2014年的MOD17A3數(shù)據(jù)，時(shí)相為一年，空間分辨率為1km*1km，由于數(shù)據(jù)里存在異常值，經(jīng)和土地利用數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)異常值區(qū)域位于鄱陽湖水體及部分支流周圍，故將異常區(qū)域剔除;研究區(qū)的行政區(qū)規(guī)劃圖來源于網(wǎng)站（http：//www.dsac.cn）;土地利用數(shù)據(jù)來自網(wǎng)站（http：//www.resdc.cn）。

2.2方法

本文使用一元線性回歸模型，將14年的鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)年均NPP空間分布圖代入模型計(jì)算，得到NPP變化趨勢(shì)率。變化趨勢(shì)率的計(jì)算公式如下：

k=n×∑ni=1NPPi×i-∑ni=1NPP∑ni=1in×∑ni=1i2-（∑ni=1i）2

在上式中，k為NPP變化趨勢(shì)斜率，n為總年數(shù)（n=14），i定義為時(shí)間序列所對(duì)應(yīng)的年份（如2001年對(duì)應(yīng)值為1，2002年對(duì)應(yīng)值為2…2014年對(duì)應(yīng)值為14），NPPi為第i年的NPP平均值。

3結(jié)果分析

3.1鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)間分布特征

14年里，NPP年均值變化范圍在501-618gC·m-2之間。從變化趨勢(shì)線來看，從2001年-2005年NPP年均值呈現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)起伏，達(dá)到14年來最高值后又迅速降至最低值，于2006年有所回升，在之后的三年又緩慢下降。到了2009年以后，植被NPP年均值呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)。

3.2鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)空間分布特征

14年平均值NPP分布如右圖所示。從分布來看，整個(gè)區(qū)域的NPP分布呈現(xiàn)中間低而四周高的趨勢(shì)，其中NPP<400gC·m-2的區(qū)域主要分布在鄱陽湖水體及其支流周圍，占鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)總面積的8.2%;NPP在400-500gC·m-2的區(qū)域占總面積的34.1%;NPP在500-600gC·m-2的區(qū)域分布范圍較廣，占總面積的31.3%;NPP在600-700gC·m-2和大于700gC·m-2的區(qū)域主要分布在鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)邊界附近位置，分別占總面積的10.4%和16%。

3.3鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)變化特征

通過使用一元線性回歸法分析鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的NPP14年來的變化趨勢(shì)，根據(jù)不同地區(qū)的NPP變化情況，將NPP變化趨勢(shì)分為顯著減少，中度減少，輕微減少，輕微增加，中度增加，顯著增加。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，顯著減少區(qū)域占總面積0.9%，中度減少區(qū)域占總面積2.6%，輕微減少區(qū)域占總面積19.3%，輕微增加區(qū)域面積最廣，占總面積48.4%，中度增加區(qū)域占總面積25.3%，顯著增加區(qū)域占總面積3.5%。

4結(jié)論

本文基于MODIS的MOD17a3數(shù)據(jù)集，對(duì)鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)的NPP時(shí)空變化進(jìn)行研究分析，結(jié)論如下：

（1）人類活動(dòng)對(duì)NPP有著很重要的影響，14年內(nèi)植被NPP總體上呈一個(gè)緩慢上升的趨勢(shì)，這與2009年后鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)建立，江西省政府對(duì)環(huán)境的開發(fā)治理息息相關(guān)。

（2）雖然鄱陽湖經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)的NPP總體呈上升趨勢(shì)，但最近幾年，鄱陽湖水位連年降低，枯水期延長(zhǎng)，甚至出現(xiàn)頻繁的干旱預(yù)警情況，導(dǎo)致鄱陽湖周邊區(qū)域NPP呈遞減趨勢(shì)，形勢(shì)嚴(yán)峻。鄱陽湖水系的健康狀況對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)建設(shè)至關(guān)重要，在注重全區(qū)生態(tài)治理的同時(shí)，更要需加大對(duì)鄱陽湖的生態(tài)監(jiān)控和保護(hù)力度。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱文泉，潘耀忠，張錦水.中國(guó)陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力遙感估算[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2007（03）：413-424.

[2]LIETHH.Modelingtheprimaryproductivityoftheworld[J].NatureandResources，1972，8（2）：5-10.

[3]孟元可.鄱陽湖濕地植被NPP時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)因子分析[D].西南大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：吳越（1995-），男，碩士研究生。

*通訊作者：戴曉愛（1979-），女，博士，副教授。