王 琳，景元書，張 悅

（1.南京信息工程大學(xué) 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室，江蘇 南京 210044；2.中山大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275）

基于MODIS的長江中下游地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力時空變化規(guī)律

王 琳1，景元書1，張 悅2

（1.南京信息工程大學(xué) 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室，江蘇 南京 210044；2.中山大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275）

基于中等分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分析了長江中下游地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力（net primary production,NPP）的時空分布規(guī)律，并探討了氣候和土地覆被變化對它們的影響。研究結(jié)果表明:在2001-2010年間，研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力的數(shù)值主要集中在420～670 g·m-2·a-1（以碳計），平均值為562 g·m-2·a-1（以碳計）。從時間角度來看，植被凈第一性生產(chǎn)力的年際波動大，且大部分地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力呈現(xiàn)隨時間逐漸降低趨勢。從空間角度看，植被凈第一性生產(chǎn)力呈南高北低、沿海高于內(nèi)陸的分布規(guī)律。研究區(qū)內(nèi)植被凈第一性生產(chǎn)力的變化受到了氣候因子的綜合作用，與年均氣溫和日照時數(shù)呈正相關(guān)，與降水量呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。同時，土地覆被類型的轉(zhuǎn)變也是導(dǎo)致植被凈第一性生產(chǎn)力產(chǎn)生時空變化的重要因素。圖4表1參26

生態(tài)學(xué)；植被凈第一性生產(chǎn)力；中等分辨率成像光譜儀（MODIS）；時空特征；氣候因素；土地覆被類型

植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最基本的組分之一，在區(qū)域乃至全球氣候變化和碳循環(huán)中扮演著重要作用［1］。植被凈第一性生產(chǎn)力（net primary productivity，簡稱NPP），是指綠色植物在單位時間和單位面積上所能生產(chǎn)的有機干物質(zhì)總量，是地表碳循環(huán)的關(guān)鍵組分［2］。20世紀(jì)60年代，國際人與生物圈計劃（MAB）和國際地圈生物圈計劃（IGBP）開始對植被凈第一性生產(chǎn)力開展研究。之后，許多國際組織和科學(xué)家陸續(xù)開展了植被凈第一性生產(chǎn)力長期定點觀測和模型模擬研究。對植被凈第一性生產(chǎn)力的研究手段從傳統(tǒng)的生態(tài)測量和模型模擬，發(fā)展到綜合運用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)［3-6］。研究的空間尺度從個體、斑塊擴展到景觀、區(qū)域，甚至全球。長江中下游地區(qū)是中國重要的工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，擁有很高的經(jīng)濟增長速率和人口密度?？焖俚慕?jīng)濟發(fā)展和城市化進程，對植被產(chǎn)生了強烈的干擾與改造作用。一方面占據(jù)了最肥沃和最多產(chǎn)的土地，造成了自然植被的減少，大大降低碳吸收能力［7］，另一方面增加了化石燃料的燃燒量，使得碳匯變成了碳源。在歷史上，長江中下游地區(qū)曾分布著茂密的森林植被。在過去的幾十年中，隨著對土地的過度開發(fā)利用，長江中下游區(qū)域的地表覆被狀況發(fā)生了巨大的變化，森林植被遭到嚴(yán)重破壞［8］。前人研究表明，植被凈第一性生產(chǎn)力的時空變化格局不僅取決于氣候變化［9-10］，還受人類活動和全球環(huán)境變化的強烈影響［2,11］。目前，關(guān)于植被凈第一性生產(chǎn)力變化的研究仍集中在氣候因子的影響上。對人類活動強烈干擾地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力研究比較少見，且多針對個別城市開展，宏觀尺度的植被凈第一性生產(chǎn)力動態(tài)研究仍需深入系統(tǒng)地探討。本研究以長江中下游地區(qū)為研究對象，分析植被凈第一性生產(chǎn)力在2001-2010年間的時空變化規(guī)律，并探討氣候因子和土地覆被類型的變化對其影響。對于長江中下游區(qū)域這樣一個位于中國心腹位置，在經(jīng)濟上有巨大貢獻的地區(qū)，開展植被凈第一性生產(chǎn)力時空變化研究，有助于加深氣候變化、人類活動與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的認(rèn)識。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

為了便于資料的統(tǒng)計分析，本研究的范圍按行政區(qū)域劃分，包括湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、浙江和上海等6省1市，面積約為91萬km2，占國土陸域面積的9.5%?？?cè)丝跀?shù)近3.7億，是全國人口密度最大的區(qū)域之一。大部分地區(qū)屬于東亞副熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫暖濕潤，四季分明，雨熱資源豐富，年均氣溫為13.0～18.0℃，年平均降水量1 100.0 mm，是全國雨期最長的地區(qū)之一，有利于農(nóng)作物和林木生長。地形兼有平原、丘陵和山地。平原土壤肥沃，是重要的糧棉油生產(chǎn)基地。丘陵地區(qū)是中國亞熱帶常綠闊葉林的集中分布區(qū)，也是中國人工林布局中的主要用材林培育基地。長江中下游森林地區(qū)植物的物種多樣性在中國占有舉足輕重的地位［8］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)是來自美國國家航空航天局（NASA）的MOD17A3數(shù)據(jù)產(chǎn)品。它是基于中等分辨率成像光譜儀（MODIS）遙感影像獲取的反演參數(shù)，通過BIOME-BGC模型模擬形成后的植被凈第一性生產(chǎn)力年累計值，空間分辨率為1 km。BIOME-BGC模型屬于典型的生態(tài)過程植被凈第一性生產(chǎn)力估算模型，它以日為步長，模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤中的生物地球化學(xué)循環(huán)模型，可以較好地模擬植被凈第一性生產(chǎn)力，主要應(yīng)用在估算不同氣候條件下大氣—群落—土壤之間的生態(tài)系統(tǒng)碳、氮和水等物質(zhì)的循環(huán)［6］。目前，MOD17A3的植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)已在全球和區(qū)域尺度得到了廣泛的應(yīng)用［12-15］，并經(jīng)地面驗證精度較高，其詳細(xì)的計算過程和參數(shù)設(shè)置可參考MOD17數(shù)據(jù)的產(chǎn)品說明［16］。

土地覆被數(shù)據(jù)來源于全球土地覆被產(chǎn)品MCD12Q1，空間分辨率為500 m。本研究采用了其中的IGBP土地覆蓋分類法。行政區(qū)劃圖來自于國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。氣象數(shù)據(jù)來自于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與方法

本研究所用數(shù)據(jù)處理軟件包括ArcGIS 10.0，ENVI 4.7和OriginPro 8等。遙感數(shù)據(jù)下載后需要進行預(yù)處理，包括拼接、投影轉(zhuǎn)換、邊界剪切、像元大小重采樣等。利用ArcGIS，對植被凈第一性生產(chǎn)力進行空間計算和分析，獲得多年平均植被凈第一性生產(chǎn)力的空間分布圖?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)（GIS）疊加技術(shù)，分析了2001-2010年土地覆被類型間的轉(zhuǎn)移規(guī)律。

為了獲得逐像元植被凈第一性生產(chǎn)力的時間變化趨勢，本研究計算了植被凈第一性生產(chǎn)力的變化斜率（θ）。計算公式為［17］：

式（1）中：n為監(jiān)測時間段的年數(shù)，j表示時間序列的第j年，Pj表示第j年植被凈第一性生產(chǎn)力的平均值，θ是趨勢線的斜率。若θ大于0，則植被凈第一性生產(chǎn)力為增加趨勢；反之若小于0，則植被凈第一性生產(chǎn)力為減小趨勢。并利用t檢驗法，檢驗變化趨勢的顯著性水平。

為分析氣候因素對植被凈第一性生產(chǎn)力的影響，計算了氣象要素與植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)的線性相關(guān)系數(shù)。由于氣象要素是基于站點的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，而植被凈第一性生產(chǎn)力是柵格數(shù)據(jù)，因此兩者的相關(guān)系數(shù)是以整個研究區(qū)作為分析對象，利用逐年平均值進行統(tǒng)計的結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被凈第一性生產(chǎn)力的時間變化特征

圖1 2001-2010年長江中下游地區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量以及日照時數(shù)的時間變化曲線Figure 1 Temporal curves of annual NPP,temperature,precipitation,and sunshine duration （2001-2010）,in the lower-middle reaches of the Yangtze River

研究區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量和日照時數(shù)的年際變化規(guī)律見圖1?？梢钥闯觯褐脖粌舻谝恍陨a(chǎn)力具有明顯的年際間波動。在這10 a間，植被凈第一性生產(chǎn)力的平均值為562.0 g·m-2·a-1（以碳計）。2005年的植被凈第一性生產(chǎn)力值最低，為512.1 g·m-2·a-1（以碳計），其次是2009年，為522.3 g·m-2·a-1（以碳計）。2004年與2002年植被凈第一性生產(chǎn)力值較高，且比較接近，分別為602.8 g· m-2·a-1（以碳計）和602.7 g·m-2·a-1（以碳計）。按照擬合的趨勢線來看，整個研究區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力年均值呈下降趨勢。

2.2 植被凈第一性生產(chǎn)力空間分布特征

圖2為研究區(qū)多年平均植被凈第一性生產(chǎn)力空間分布圖。由圖2可以看出：植被凈第一性生產(chǎn)力的空間分布不均勻。沿海地區(qū)高于內(nèi)陸地區(qū)，南部地區(qū)高于北部地區(qū)。從行政區(qū)域來看，浙江省的植被凈第一性生產(chǎn)力較高，其次是江西和湖南。安徽和湖北的植被凈第一性生產(chǎn)力是最低的。江蘇省的東部沿海，高于西部地區(qū)。就整個研究區(qū)而言，大約19%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力低于450 g·m-2·a-1（以碳計），主要分布在江蘇、安徽和湖北的北部地區(qū)。約47%地區(qū)為450～600 g·m-2·a-1（以碳計），主要分布在湖北、安徽和江蘇等地。約25%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力介于600～750 g·m-2·a-1（以碳計），集中分布在江蘇東部沿海地區(qū)，同時也出現(xiàn)在浙江、江西、湖北、湖南等地。約6%的地區(qū)植被植被凈第一性生產(chǎn)力介于750～900 g·m-2·a-1（以碳計），主要分布在浙江東部，零星分布于湖北、湖南和江西等地。而年均植被凈第一性生產(chǎn)力高于900 g·m-2·a-1（以碳計）的地區(qū)僅占研究區(qū)總面積的2%，分布在浙江東部和江西南部。

2.3 植被凈第一性生產(chǎn)力變化趨勢空間分布規(guī)律

圖3為植被凈第一性生產(chǎn)力時間變化趨勢的空間分布圖。整體來看，研究區(qū)北部的植被凈第一性生產(chǎn)力趨于增加，南部地區(qū)趨于下降。其中，約33%地區(qū)的植被凈第一性生產(chǎn)力呈現(xiàn)出增加的趨勢。它們集中分布在江蘇、安徽和湖北北部，但未達到顯著性水平（P＞0.05）。大約3%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力呈顯著增加趨勢，零散分布在湖北、江蘇和安徽的北部。約57%的地區(qū)呈現(xiàn)出減少趨勢，但未達到顯著性水平。約有7%的地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力達到顯著減少水平（P＜0.05）。其中顯著減少的地區(qū)主要分布在湖南南部，并零星見于江蘇南部、上海市、浙江省北部以及江西西部等。

圖2 2001-2010年長江中下游地區(qū)植被植被凈第一性生產(chǎn)力多年平均值空間分布Figure 2 Spatial distribution of annual NPP during 2001-2010, in the lower-middle reaches of the Yangtze River

圖3 研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力變化趨勢圖（P＜0.05）Figure 3 Temporal trend of NPP in the study area （P＜0.05）

2.4 影響因素分析

2.4.1 氣候因素 對比2001-2010年年均植被凈第一性生產(chǎn)力、氣溫、降水量、日照時數(shù)的時間序列曲線（圖1），可以看出：植被凈第一性生產(chǎn)力與氣溫的時間曲線較為吻合，氣溫較高的年份對應(yīng)著較高的植被凈第一性生產(chǎn)力值，年均氣溫的最低點對應(yīng)著植被凈第一性生產(chǎn)力的最低點。年均降水量除2010年外，波動較小，其總體變化趨勢是上升的，與植被凈第一性生產(chǎn)力相反。而日照時數(shù)與植被凈第一性生產(chǎn)力的關(guān)系則比較復(fù)雜，但除2002年外，日照時數(shù)較高的年份一般植被凈第一性生產(chǎn)力也較高，尤其在2003年日照時數(shù)出現(xiàn)最大值時，植被凈第一性生產(chǎn)力也出現(xiàn)最大值。根據(jù)線性相關(guān)系數(shù)計算結(jié)果，植被凈第一性生產(chǎn)力與氣溫的相關(guān)性最為密切（r=0.49），并達到顯著性水平（P＜0.05）。植被凈第一性生產(chǎn)力與降水量和日照時數(shù)則分別呈負(fù)相關(guān)（r=-0.22）和正相關(guān)（r=0.19），但均未達到顯著性水平（P＞0.05）。這說明在年際尺度上，植被凈第一性生產(chǎn)力受到了各個氣候因素的綜合作用，其中氣溫對植被凈第一性生產(chǎn)力的影響更大。

2.4.2 土地覆被變化 圖4分別描述了長江中下游地區(qū)在2001年（圖4A）和2010年（圖4B）的土地覆被類型分布圖。可以看出：農(nóng)田主要分布于研究區(qū)北部，尤以江蘇、安徽最為集中。林地主要分布在研究區(qū)南部和西部。對比這2個年份，能夠看出土地覆被類型發(fā)生了一定變化。表1是這10 a間土地覆被類型間的轉(zhuǎn)移矩陣，列出了2001年和2010年各個覆被類型的總面積，并統(tǒng)計了每個覆被類型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出面積的大小?？梢园l(fā)現(xiàn)，在這10 a間，林地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積呈增加趨勢。其中，林地面積共增加了7 708 km2，占2001年林地總面積的1.5%，而林地面積的增加主要源于農(nóng)田面積的轉(zhuǎn)入。這可能是由于丘陵山區(qū)的退耕還林，以及人工林種植等措施的實施。建設(shè)用地增加了78 km2，主要轉(zhuǎn)入類型為林地。水體面積增加了935 km2，主要轉(zhuǎn)入來源為林地。農(nóng)田面積呈減少趨勢，共減少了8 721 km2，占2001年農(nóng)田面積的2.3%，主要轉(zhuǎn)出方向為林地。林地轉(zhuǎn)出的面積主要流向農(nóng)田，占林地面積的12.8%，是林地總轉(zhuǎn)出面積的94.0%，這說明部分地區(qū)仍然存在一定程度的毀林開荒行為。林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的面積達到80 km2，這說明城鄉(xiāng)建設(shè)占用了森林用地。歸納起來，研究區(qū)的植被面積總體是下降的。

圖4 2001年（A）和2010年（B）研究區(qū)土地覆被類型圖Figure 4 Spatial distribution of land cover types in 2001（A）and 2010（B）

表1 2001年2010年長江中下游地區(qū)土地覆被變化轉(zhuǎn)移矩陣（km2）Table1 Conversion matrix of land cover types from 2001 to 2010 in the study area（km2）

3 結(jié)論與討論

長江中下游地區(qū)是中國經(jīng)濟最發(fā)達的區(qū)域之一。這里人口稠密，城鎮(zhèn)眾多，人為干擾強烈。本研究借助于地理信息系統(tǒng)（GIS）手段，分析了該地區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力在近10 a來的時空變化規(guī)律，并探討了氣候變化和土地覆被變化對其影響作用。

研究結(jié)果表明：長江中下游地區(qū)年均植被凈第一性生產(chǎn)力值為562 g·m-2·a-1（以碳計）。該數(shù)值大小與前人研究結(jié)果一致［18-19］。從全國范圍來看，這里屬于植被生產(chǎn)力水平較高的地區(qū)。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力年際波動大，總體呈下降趨勢。這一研究跟苗茜等［18］對長江中下游地區(qū)2010-2050年植被凈第一性生產(chǎn)力將減少的預(yù)測相同，但與柯金虎等［19］的結(jié)論不同，根本原因在于時間范圍的不同。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力南高北低，沿海高內(nèi)陸低。這種空間分布格局與鄧偉等［20］的研究結(jié)論一致。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是由于地形和植被覆蓋類型的差異造成的。在研究區(qū)南部低山丘陵山區(qū)，森林覆蓋率高，植被類型以常綠闊葉林為主。而常綠闊葉林具有很高的生物量，其生產(chǎn)力僅次于熱帶雨林，是中國生產(chǎn)力最高的一種植被類型［2］。在沿海地帶，沿海防護林的建設(shè)以及灘涂植被的廣泛分布也使得植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)值較高。而江蘇、安徽和湖北等北部地區(qū)多為平原，水網(wǎng)密布，城市周圍植被覆蓋率低，植被類型以農(nóng)作物為主，生物量較低，農(nóng)作物每年還要收割，因此，年均植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)值較低。

植被凈第一性生產(chǎn)力的時間變化趨勢在空間上分布也不均勻，北部地區(qū)多為植被凈第一性生產(chǎn)力增加區(qū)，南部和沿海地區(qū)多為植被凈第一性生產(chǎn)力下降區(qū)。這與谷家川等［21］對安徽境內(nèi)長江流域的植被凈第一性生產(chǎn)力（NPP）變化趨勢格局一致。南部地區(qū)在早期天然闊葉林比例較高，到了后期闊葉林多為次生林和人工林，林分質(zhì)量差，生物量和生產(chǎn)力都降低［8］。沿海地區(qū)城市的擴展，植被覆蓋度的下降，可能是導(dǎo)致植被凈第一性生產(chǎn)力下降的原因。而北部地區(qū)，作為主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，隨著科技水平和栽培技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷提高，作物生物量和產(chǎn)量也在不斷增加，這可能是促使植被凈第一性生產(chǎn)力增加的重要原因之一。

這進一步證明了土地覆被的變化能夠促使植被凈第一性生產(chǎn)力的下降［19］。有研究表明：在劇烈變化的區(qū)域，土地覆被的作用甚至占到主導(dǎo)地位［22］。在研究區(qū)內(nèi)，林地在增加，農(nóng)田面積在減小。該現(xiàn)象的產(chǎn)生可能源于研究區(qū)退耕還林政策的實施和長江防護林建設(shè)的初見成效，使得流域內(nèi)森林得到保護，面積不斷增加［28］。但同時林地轉(zhuǎn)化成農(nóng)田的現(xiàn)象也存在，在湖南南部尤為明顯。這主要是由于毀林開荒、陡坡耕地等現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。

在長江中下游地區(qū)，城市群快速發(fā)展，建設(shè)用地不斷增加，自然植被往往為不透水路面或房屋所代替。植被覆蓋率的下降導(dǎo)致了植被凈第一性生產(chǎn)力的下降。此外，在這里由于工業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染會破壞植被。城市和工業(yè)密集區(qū)還會因氣溶膠的排放而削弱到達地面的太陽輻射。這些也都會在一定程度上引起植被植被凈第一性生產(chǎn)力的下降［24］。

研究區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力變化受到了氣候因素的綜合影響，與氣溫關(guān)系尤為密切。鄧偉等［20］也認(rèn)為在長江中下游地區(qū)對植被影響最主要的因子就是氣溫。氣溫與植被凈第一性生產(chǎn)力間的密切關(guān)系源于較高的氣溫可以加強植物光合作用，加快土壤中營養(yǎng)物質(zhì)釋放，提高養(yǎng)分的有效性，延長生長季節(jié)，從而促進植被凈第一性生產(chǎn)力的提高［25-26］。在本研究中，降水量與植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)相關(guān)性不高，在很多年份甚至表現(xiàn)為相反的態(tài)勢。這也與前人相關(guān)研究結(jié)論一致［2,19,21］。在長江中下游地區(qū)，降水較為豐沛，水分條件能夠滿足植物生長基本需要，不是植被生長的主要限制因子。過多的降水，反而會限制植被的生長。而且，植被對降水的響應(yīng)往往表現(xiàn)出一定的滯后作用，這種現(xiàn)象會進一步減弱兩者間的相關(guān)關(guān)系。日照時數(shù)和植被凈第一性生產(chǎn)力之間呈正相關(guān)，可能是因為太陽輻射可以直接影響植物光合作用，日照時數(shù)的增加會延長植物生育期。

除了上述因子，植被凈第一性生產(chǎn)力變化還可能受到植被類型、二氧化碳濃度、土壤類型與質(zhì)地、耕作措施等多種因素的影響。以及病蟲害、采伐、火災(zāi)等干擾因子的影響。中分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據(jù)獲取時間較短，也可能對研究精度造成一定影響。本研究方法和結(jié)論仍對今后的研究具有重要借鑒意義。今后可以考慮結(jié)合AVHRR（advanced very high resolution radiometer）的植被凈第一性生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，建立更長的時間序列，并綜合考慮更多影響因子，對該地區(qū)植被生產(chǎn)力展開更深入的研究。

［1］ 曾輝，陳雪.城市化地區(qū)植被生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19（11）:2737-2742.

ZENG Hui,CHEN Xue.An analysis on eco-environmental effect of vegetation in urbanized areas［J］.Ecol Environ Sci,2010,19（11）:2737-2742.

［2］ 陶波，李克讓，邵雪梅，等.中國陸地凈初級生產(chǎn)力時空特征模擬［J］.地理學(xué)報，2003,58（3）:372-380.

TAO Bo,LI Kerang,SHAO Xuemei,et al.Temporal and spatial pattern on net primary production of terrestrial ecosystems in China［J］.Acta Geogr Sin,2003,58（3）:372-380.

［3］ POTTER C S,RANDERSON J T,FIELD C B,et al.Terrestrial ecosystem production:a process model based on global satellite and surface data［J］.Glob Biogeochem Cycl,1993,7（4）:811-841.

［4］ 張憲洲.我國自然植被凈第一性生產(chǎn)力的估算與分布［J］.自然資源,1992,14（1）:15-21.

ZHANG Xianzhou.Evaluation and distribution of vegetation net primary production in China［J］.Nat Resour,1992, 14（1）:15-21.

［5］ 何勇,董文杰,季勁均,等.基于AVIM的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力模擬［J］.地球科學(xué)進展,2005,20（3）: 345-349.

HE Yong,DONG Wenjie,JI Jinjun,et al.The net primary production simulation of terrestrial ecosystems in China by AVIM［J］.Adv Earth Sci,2005,20（3）:345-349.

［6］ 曾慧卿,劉琪璟,馮宗煒,等.基于BIOME-BGC模型的紅壤丘陵區(qū)濕地松（Pinus elliottii）人工林GPP和NPP［J］.生態(tài)學(xué)報,2008,28（11）:5314-5321.

ZENG Huiqing,LIU Qijing,FENG Zongwei,et al.GPP and NPP study of Pinus elliottii forest in red soil hilly based on BIOME-BGC model［J］.Acta Ecol Sin,2008,28（11）:5314-5321.

［7］ GRIMM N B,FOSTER D,GROFFMAN P,et al.The changing landscape:ecosystem responses to urbanization and pollution across climatic and societal gradients［J］.Front Ecol Environ,2008,6（5）:264-272.

［8］ 張金池，杜天真.長江中下游山地丘陵區(qū)植被恢復(fù)與重建［M］.北京：中國林業(yè)出版社，2007:913-934.

［9］ PENG Changhui,APPS M J.Modelling the response of net primary productivity（NPP）of boreal forest ecosystems to changes in climate and fire disturbance regimes［J］.Ecol Model,1999,122（3）:175-193.

［10］ IEHII K H,HASHIMOTO R,NEMANI R,et al.Modeling the inter-annual variability and trends in gross and net primary productivity of tropical forests from 1982 to 1999［J］.Global Planet Change,2005,48（4）:274-286.

［11］ 劉志斌，劉茂松，徐馳，等.江陰市植被凈初級生產(chǎn)力及碳匯價值分析［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2007，31（3）：139-144.

LIU Zhibin,LIU Maosong,XU Chi,et al.NPP and CO2assimilation value of vegetation in Jiangyin,Jiangsu Province［J］.J Nanjing For Univ Nat Sci Ed,2007,31（3）：139-144.

［12］ ZHAO Maosheng,HEINSCH F A,NEMANI R R,et al.Improvements of the MODIS terrestrial gross and net primary production global data set［J］.Remote Sens Environ,2005,95（2）:164-176.

［13］ TURNER D P,RITTS W D,COHEN W B,et al.Evaluation of MODIS NPP and GPP products across multiple biomes［J］.Remote Sens Environ,2006,102（3/4）:282-292.

［14］ 李登科，范建忠，王娟.基于MOD17A3的陜西省植被NPP變化特征［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（12）：2776-2782.

LI Dengke,FAN Jianzhong,WANG Juan,et al.Variation characteristics of vegetation net primary productivity in Shaanxi Province based on MO17A3［J］.Chin J Ecol,2011,30（12）：2776-2782.

［15］ 胡波，孫睿，陳永俊，等.遙感數(shù)據(jù)結(jié)合Biome-BGC模型估算黃淮海地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力［J］.自然資源學(xué)報，2011，26（12）：2061-2071.

HU Bo,SUN Rui,CHEN Yongjun,et al.Estimation of the net ecosystem productivity in Huanghuaihai region combining with Biome-BGC mode［J］.J Nat Resour,2011,26（12）:2061-2071.

［16］ RUNNING S W,NEMANI R,GLASSY J M，et al.MODIS Daily Photosynthesis （PSN）and Annual Net Primary Production （NPP）Product（MOD17）:Algorithm Theoretical Basis Document,Version 3.0［R］.Washington D C: NASA,1999:1-59.

［17］ 國志興,王宗明,張柏,等.2000-2006年東北地區(qū)植被NPP的時空特征及影響因素分析［J］.資源科學(xué),2008,30（8）:1226-1235.

GUO Zhixing,WANG Zongming,ZHANG Bo,et al.Analysis of temporal-spatial characteristics and factors influencing vegetation NPP in Northeast China from 2000 to 2006［J］.Resour Sci,2008,30（8）:1226-1235.

［18］ 苗茜，黃玫，李仁強.長江流域植被凈初級生產(chǎn)力對未來氣候變化的響應(yīng)［J］.自然資源學(xué)報，2010,25（8）：1296-1305.

MIAO Qian,HUANG Mei,LI Renqiang.The impact of climate change on vegetation net primary productivity of the Yangtze River Basin［J］.J Nat Resour,2010,25（8）：1296-1305.

［19］ 柯金虎,樸世龍,方精云.長江流域植被凈第一性生產(chǎn)力及其時空格局研究［J］.植物生態(tài)學(xué)報,2003,27（6）: 764-770.

KE Jinhu,PIAO Shilong,FANG Jingyun,NPP and its spatio-temporal patterns in the Yangtze River Watershed［J］.Acta Phytoecol Sin,2003,27（6）:764-770.

［20］ 鄧偉，袁興中，劉紅，等.區(qū)域性氣候變化對長江中下游流域植被覆蓋的影響［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2014,27（9）:1032-1042.

DENG Wei,YUAN Xingzhong,LIU Hong,et al.Influence of regional climate change on vegetation cover in the middle and lower Yangtze River Basin［J］.Res Environ Sci，2014,27（9）:1032-1042.

［21］ 谷家川，彭豐，沈非，等.基于CASA模型的皖江城市帶植被凈初級生產(chǎn)力時空變化特征研究［J］.安徽師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014,37（4）：371-377.

GU Jiachuan,PENG Feng,SHEN Fei,et al.Research on space-time variety characteristics of vegetation net primary productivity based on the CASA model in Wanjiang City Belt［J］.J Anhui Norm Univ Nat Sci,2014,37（4）：371-377.

［22］ 高志強,劉紀(jì)遠(yuǎn),曹明奎,等.土地利用和氣候變化對區(qū)域凈初級生產(chǎn)力的影響［J］.地理學(xué)報,2004,59（4）:581-591.

GAO Zhiqiang,LIU Jiyuan,CAO Mingkui,et al.Impacts of land use and climate change on regional net primary productivity［J］.Acta Geogr Sin,2004,59（4）:581-591.

［23］ 韓宗祎.基于MODIS數(shù)據(jù)的長江中下游流域景觀格局變化研究［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

HAN Zongyi,Study on the Landscape Pattern Change in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River Basin Based on MODIS Data［D］.Wuhan:Huazhong Agricultural University,2012.

［24］ 侯英雨,毛留喜,李朝生,等.中國植被凈初級生產(chǎn)力變化的時空格局［J］.生態(tài)學(xué)雜志,2008,27（9）:1455-1460.

HOU Yingyu,MAO Liuxi,LI Chaosheng,et al.Spatiotemporal variation pattern of vegetation’s net primary productivity in China［J］.Chin J Ecol,2008,27（9）:1455-1460.

［25］ MELILLO J M,MCGUIRE A D,KICKLIGHTER D W,et al.Global climate change and terrestrial net primary production［J］.Nature,1993，363（6426）:234-240.

［26］ 樸世龍,方精云.最近18年來中國植被覆蓋的動態(tài)變化［J］.第四紀(jì)研究,2001,21（4）:294-302.

PIAO Shilong,FANG Jingyun.Dynamic vegetation cover change over the last 18 years in China［J］.Quaternary Sci, 2001,21（4）:294-302.

Spatio-temporal variation for vegetative NPP in the lower-middle reaches of the Yangtze River based on MODIS data

WANG Lin1,JING Yuanshu1,ZHANG Yue2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology,Nanjing University of Information Science&Technology, Nanjing 210044,Jiangsu,China;2.School of Environmental Science and Engineering,Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275,Guangdong,China）

Vegetative net primary productivity （NPP）is an important indicator of terrain ecosystem quality.In order to improve the comprehension on vegetation response to human activity and global changes,spatio-temporal characteristics of NPP in the lower-middle reaches of the Yangtze River from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS）data were analyzed by GIS technology.Then influential factors affecting these characteristics were explored in the lower-middle reaches of the Yangtze River from 2001-2010.The linear regression coefficients among different annual NPP maps were used to assess the changing trend of NPP and a correlation analysis was also used for the analysis.Results showed that the annual NPP varied from 420 to 670 g·m-2·a-1,with an average of 562 g·m-2·a-1.With respect to inter-annual variation,NPP decreased in most regions,but only 7%regions reached the significance level（P＜0.05）.In regards to spatial distribution,NPP in the southern parts of the region seemed to be higher than in the northern parts,and NPP in coastal regions was higher than inland areas.The correlation analysis revealed that vegetative NPP was significantly sensitive to climate changes（P＜0.05）with annual NPP positively correlated to temperature（r=0.49）and sunshine duration（r=0.19）but negatively correlated to precipitation（r=-0.22）.In addition,land cover type transfor-mations also played an important role with vegetative NPP variation.This paper proved that the concentrated human activities and cliamte changes severely affected the natural ecosystems,and might give a deep impression on carbon cycles.［Ch,4 fig.1 tab.26 ref.］

ecology;net primary productivity;MODIS;spatio-temporal characteristics;climate factors;land cover types

S718.5

A

2095-0756（2015）06-0829-08

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報，2015，32（6）：829-836

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.06.002

2015-01-17；

2015-03-31

國家自然科學(xué)基金資助項目（2012g121）；江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點建設(shè)實驗室開放基金資助項目（JLCBE11003）

王琳，副教授，博士，從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境變遷研究。E-mail：linwangnuist@hotmail.com