任璇, 鄭江華,*, 穆晨, 閆凱, 劉永強(qiáng), 溫阿敏, 楊會(huì)楓

1. 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046 2. 綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046 3. 新疆維吾爾自治區(qū)草原總站, 烏魯木齊 830046 4. 新疆維吾爾自治區(qū)治蝗滅鼠指揮部辦公室, 烏魯木齊 830001

新疆近15年草地NPP動(dòng)態(tài)變化與氣象因子的相關(guān)性研究

任璇1,2, 鄭江華1,2,*, 穆晨3,4, 閆凱4, 劉永強(qiáng)1,2, 溫阿敏1,2, 楊會(huì)楓1,2

1. 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046 2. 綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046 3. 新疆維吾爾自治區(qū)草原總站, 烏魯木齊 830046 4. 新疆維吾爾自治區(qū)治蝗滅鼠指揮部辦公室, 烏魯木齊 830001

為揭示新疆不同時(shí)空格局下氣候因素變化對(duì)植被生產(chǎn)力的影響, 探討草地植被生產(chǎn)力與氣候因子的相關(guān)關(guān)系,采用2000—2014年8月MOD13A1遙感數(shù)據(jù)集, 利用CASA模型分析新疆草地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的空間格局及動(dòng)態(tài)變化, 結(jié)合降水量、溫度數(shù)據(jù)分析新疆不同草地植被類型NPP的變化趨勢, 并對(duì)其與氣象因子的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明: (1)從空間上, 草地植被NPP各年呈北高南低的空間格局, 不同的草地類型的NPP也存在較大差異, 總體大致表現(xiàn)為草甸＞高山亞高山草甸＞平原草地＞高山亞高山草地＞荒漠草地。(2)從時(shí)間上, 2000– 2014年, 草地植被NPP總體呈波動(dòng)式下降趨勢, 在 2006年、2012年、2014年降到谷底, 分別為 50.520 g C·(m2·a)-1、54.438 g C·(m2·a)-1、54.213 g C·(m2·a)-1。(3)新疆草地植被 NPP與降水呈顯著正相關(guān), 與溫度呈不顯著負(fù)相關(guān)。表明降水是影響該地區(qū)植被 NPP的主要?dú)夂蛞蜃印?/p>

凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP); CASA模型; 空間格局; 氣候因子; 相關(guān)性

1 前言

NPP, 凈初級(jí)生產(chǎn)力, 是指綠色植物在單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所積累的有機(jī)物數(shù)量, 是光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)總量減去呼吸消耗后的剩余部分,也是反映全球氣候變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的重要參數(shù)[1–3]。隨著遙感技術(shù)的興起和發(fā)展, 基于遙感觀測的植被NPP研究已經(jīng)較好地應(yīng)用于實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測和年際波動(dòng)及長期變化趨勢的探測[4]。

草地NPP的研究對(duì)于合理利用草地資源, 充分發(fā)揮草地氣候生產(chǎn)潛力, 最大限度地提高草地產(chǎn)量以及對(duì)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)研究都具有重要的指導(dǎo)意義[5–7]?，F(xiàn)有的草地 NPP估算模型包括氣候相關(guān)統(tǒng)計(jì)模型、生態(tài)系統(tǒng)過程模型和生態(tài)遙感耦合模型、光能利用率模型[8–12]。目前利用遙感數(shù)據(jù)模型進(jìn)行間接估測植被凈初級(jí)生產(chǎn)力及與氣象因素的驅(qū)動(dòng)分析都是眾學(xué)者研究的熱點(diǎn), 如 Rabindra K等運(yùn)用CASA模型對(duì)印度植被NPP進(jìn)行了估算[13]。Wang等研究了美國, 路易斯安那州2000到2050森林凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)對(duì)三種氣候變化情景下的響應(yīng)[14]。Mowll等估測了美國西部草原的地上NPP并分析生產(chǎn)力與氣象因子的相關(guān)性及敏感性[15]。丁慶福等運(yùn)用遙感-過程耦合模型, 估算了江西省陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力[16]。Chunyu Liu等基于 MODIS—1NDVI遙感數(shù)據(jù), 利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型分析甘肅省2001—2010年NPP的空間分布格局并分析不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣象因素呈現(xiàn)不同的相關(guān)性質(zhì)以及時(shí)滯效應(yīng)[17]。楊紅飛等采用CASA模型分析新疆地區(qū)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力及其時(shí)空變化特征[18]。目前對(duì)于新疆植被NPP的研究主要側(cè)重于自然植被NPP的空間格局上的分析以及氣候變化對(duì)自然植被 NPP的影響研究[27–29], 針對(duì)不同草地類型NPP及其與氣象因子的相關(guān)性研究較少, 因此, 在前人的研究基礎(chǔ)上, 本文基于 2000—2014年的MODIS—NDVI數(shù)據(jù), 采用適用于估算新疆草地植被 NPP的模型—CASA模型[18], 獲取新疆草地植被NPP時(shí)空變化信息, 結(jié)合同時(shí)期的降水、氣溫氣象數(shù)據(jù),分析新疆草地植被 NPP與氣象因子的相關(guān)性, 旨在探討氣候因素對(duì)新疆草地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的驅(qū)動(dòng)作用,以期更好地評(píng)估草地長勢和合理利用草地資源。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)(簡稱新疆)位于中國西北部,亞歐大陸腹地, 面積為166×104km2, 占中國國土面積六分之一, 地理坐標(biāo)為北緯 34°22′—49°33′, 東經(jīng)73°32′—96°21′。新疆的地形地貌特征為“三山夾兩盆”: 北面阿爾泰山, 南面是昆侖山, 天山橫亙中部,準(zhǔn)喝爾盆地位于阿爾泰山和天山之間, 塔里木盆地位于天山和昆侖山系之間。新疆屬于典型的溫帶大陸性氣候, 降水少, 蒸發(fā)強(qiáng), 氣候干燥, 年平均降水量僅為 150 mm, 僅為全國年均降水量的 1/5, 且降水分布極不均勻, 北疆多于南疆, 西部多于東部,山區(qū)多于盆地[19]。新疆地域遼闊, 境內(nèi)既有高山、丘陵、盆地, 又有平原綠洲、戈壁和沙漠。復(fù)雜多樣的地貌條件, 形成和發(fā)育了豐富多樣的草地類型,擁有草地面積 0.57億 hm2, 其中可利用草地面積0.48億 hm2, 占全國可利用面積的20.2%, 居全國第三位[20–21]。

2.2 數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

文中所采用的NDVI數(shù)據(jù)為美國國家航空航天局提供的 EOS/MODIS的 MOD13A1數(shù)據(jù)產(chǎn)品(http://e4ftl01.cr.usgs.gov/MOLT/), 時(shí)間分辨率為16 d,像元值采用國際通用的最大合成法(maximum value composite,MVC), 空間分辨率為500 m。利用專業(yè)處理軟件MRT TOOLS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換、拼接, 將HDF格式轉(zhuǎn)換成Tiff格式。用新疆行政區(qū)劃圖裁剪出新疆2000—2014年逐年8月的NDVI柵格數(shù)據(jù)。草地類型數(shù)據(jù)來自歐盟聯(lián)合研究中心(JRC)空間應(yīng)用研究所(SAI)的2000年全球覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品(GLC2000)分辨率1000 m。用ArcGIS提取出新疆草地(圖3), 為草甸、平原草地、荒漠草地、高山亞高山草甸、高山亞高山草地5種類型。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig. 1 Location of the study area

氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.gov.cn/), 時(shí)間序列為2000—2014每年8月, 包括新疆 108個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù), 和全國98個(gè)氣象站點(diǎn)的太陽輻射數(shù)據(jù)以及各個(gè)站點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、海拔高程。采用ArcGIS的地統(tǒng)計(jì)分析功能, 對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行Kriging空間插值和重采樣得到與 NDVI數(shù)據(jù)分辨率、投影都相同的氣象數(shù)據(jù)柵格圖像。

2.3 NPP估算方法

CASA模型: 該模型考慮太陽輻射、氣溫、降水等氣象因素以及通過遙感獲取植被吸收光合有效輻射參數(shù), 廣泛應(yīng)用到陸地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力估算以及全球范圍內(nèi)碳循環(huán)的研究[22]。本研究采用朱文泉等改進(jìn)的CASA模型, 由植被所吸收的光合有效輻射 APAR 與光能轉(zhuǎn)化率(ε)確定[23–24]。光合有效輻射(PAR 0.4—0.7 μm)是植物光合作用的驅(qū)動(dòng)力, 它與生物量有很強(qiáng)的相關(guān)性, 植被吸收的光合有效輻射取決于太陽總輻射和植物本身的特征[24]。具體計(jì)算公式如表1。

2.4 NPP變化趨勢分析

2.4.1 NPP年際變化率

采用一元線性回歸方法[25]分析2000—2014年8月新疆草地逐像元的NPP的時(shí)間序列變化趨勢, 從而得出研究區(qū)NPP變化分布, 計(jì)算公式如下:

式中, θslope為單個(gè)像元多年回歸的趨勢斜率, 即年際變化率。變量i為年序號(hào), n取15, NPPi為第i年的NPP。θslope＞ 0, 表示該像元多年之間呈增加趨勢,反之, 為減少趨勢。

2.4.2 NPP與氣候因子的相關(guān)性計(jì)算

本研究以像元為基礎(chǔ), 分析NPP與氣候因子的相關(guān)性, 計(jì)算 NPP與氣溫、降水的相關(guān)系數(shù), 公式如下:

式中: Rxy為x、y之間的相關(guān)系數(shù); xi為第i年/月的NPP; yi為第i年/月的氣溫或降水量;為多年/年內(nèi)各月NPP的平均值;為多年/年內(nèi)各月氣溫或降水量平均值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果, 對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行如下劃分: |R|＞0.8 為高度相關(guān), 0.5＜|R|＜0.8 為中度相關(guān),0.3＜|R|＜0.5 為低度相關(guān), |R|＜0.3 一般認(rèn)為不相關(guān)[30]。

表1 基于CASA模型的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力計(jì)算公式Tab. 1 Calculation of the vegetation net primary production based on the Carnegie-Ames-Stanford Approach model

3 結(jié)果與分析

3.1 模型驗(yàn)證結(jié)果

由2012年8月的新疆草地NPP實(shí)測值和同時(shí)期CASA模型模擬值相關(guān)性分析的結(jié)果(圖2)所示,NPP實(shí)測值與模擬值有良好的線性關(guān)系(R2=0.7144且 P＜0.01)。說明用該模型估算的 NPP能夠反映當(dāng)?shù)貙?shí)際NPP的值。因此, 可以認(rèn)為CASA模型適于新疆草地植被NPP的估算。

3.1 NPP的空間格局

圖2 實(shí)測值與模擬值的對(duì)比Fig. 2 Comparison of estimated NPP and observed NPP for grassland in Xinjiang

2000—2014年8月新疆草地植被月均NPP為59.40 g C·(m2·a)-1, 基于 MODIS NDVI數(shù)據(jù)估算出的2000—2014年8月新疆草地植被NPP的分級(jí)圖3可以看出, 新疆草地植被NPP空間分布特征受區(qū)域水熱條件的制約, 各年空間上呈北高南低的空間格局, 最高值出現(xiàn)在伊犁河谷地區(qū)以及北疆地區(qū), 最低值出現(xiàn)在新疆南部地區(qū), 這是由于伊犁河谷為草甸地區(qū), 其NPP值要大于其他草地類型。新疆南部地區(qū)多為荒漠草地和高山亞高山草地, NPP值相對(duì)較低。不同草地類型(圖 4)的 NPP存在較大差異,2000—2014年8月不同草地類型NPP值分布范圍所占比例見表2, 由表2可以看出, 荒漠草地的NPP值最低, 平均值為 54.66 g C·(m2·a)-1, 主要集中在 0—40 g C·(m2·a)-1, 所占比例達(dá)到了 50.93%, NPP 值大于120 g C·(m2·a)-1的僅占1.55%。高山亞高山草地的NPP值也相對(duì)較低, 平均值為55.07 g C·(m2·a)-1,其中 40—80 g C·(m2·a)-1所占比例為 64.00%。其中草甸和高山亞高山草甸的NPP值相對(duì)較高, 草甸平均值為62.90 g C·(m2·a)-1, 高山亞高山草甸平均值為60.67 g C·(m2·a)-1, 其中草甸 NPP 在 80 g C·(m2·a)-1以上所占比例為 40.82%, 高山亞高山草甸在 80 g C·(m2·a)-1以上所占比例為34.23%?？傮w大致表現(xiàn)為草甸＞高山亞高山草甸＞平原草地＞高山亞高山草地＞荒漠草地。由于北疆雨水較多, 分布的多為草甸、平原草地, 而南疆夏季干旱少雨, 靠近沙漠, 多為荒漠草地, 因此新疆草地NPP呈明顯的北高南低的格局。

表2 新疆省2000—2014年不同草地類型NPP值分布范圍所占比例(%)Tab. 2 Grassland types of Proportion of NPP values’distribution in Xinjiang Province from 2000 to 2014

圖3 2000—2014年新疆草地平均NPP空間分布Fig. 3 Spatial distribution of mean NPP in Xinjiang grassland during 2001-2014

圖4 新疆草地類型圖Fig. 4 Distribution of grassland types in Xinjiang

3.2 NPP的年際變化

2000—2014年8月, 新疆草地NPP總體呈波動(dòng)式下降的趨勢(圖5)。出現(xiàn)了三次大的波動(dòng), 分別在2006、2012、2014降到谷底, NPP月均值為50.520 g C·(m2·a)-1、54.438 g C·(m2·a)-1、54.213 g C·(m2·a)-1,是由于這三年新疆遭受了罕見的旱災(zāi)所致, 導(dǎo)致NPP值急劇減少。由公式(1)逐像元趨勢線分析得出圖6)2000—2014年8月平均θslope為–0.067(p＜0.05),也進(jìn)一步說明新疆近15年草地NPP呈下降趨勢。減少區(qū)域主要分布在北疆以及天山山脈一帶。不同草地類型區(qū)域也有差別, 其中平原草原變化斜率為–0.2(p＜0.05), 呈下降趨勢, 荒漠草原和草甸變化斜率分別為 0.16(p＜0.05)和 0.17(p＜0.05), 呈增加趨勢,高山亞高山草地和高山亞高山草甸NPP值變化較小,大部分區(qū)域不存在顯著變化。

圖5 2000-2014年新疆草地NPP值變化Fig. 5 Variability of NPP values in Xinjiang grassland from 2000 to 2014

圖6 2000—2014年新疆草地NPP變化趨勢Fig. 6 Grassland NPP change trends in Xinjiang Province from 2000 to 2014

3.3 NPP對(duì)氣候因素的響應(yīng)

植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的大小及其分布不僅受到自身的生態(tài)特征的限制, 還與氣候因素密切相關(guān), 其中植被對(duì)氣候的響應(yīng)表現(xiàn)出顯著的空間差異, 不同的植被類型對(duì)氣候因素的響應(yīng)也不同[26]。

2000—2014年8月平均NPP與降水的相關(guān)系數(shù)的空間分布見圖7(a), 可以看出在研究區(qū)內(nèi)NPP與降水的正相關(guān)性與負(fù)相關(guān)性并存, 但整體呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系, 相關(guān)系數(shù)均值為 0.490, 在伊犁河谷、北部地區(qū) NPP與降水的相關(guān)性較高, 而新疆南部地區(qū)NPP與降水的相關(guān)性相對(duì)較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,NPP與降水兩者呈正相關(guān)的占58.51%, 其中高度正相關(guān)占20.90%, 中度正相關(guān)占32.13%, 二者呈負(fù)相關(guān)占 1.19%, 其中高度負(fù)相關(guān)只有 0.003%。說明草地NPP與降水的相關(guān)性明顯。由于新疆夏季高溫、蒸發(fā)量大, 因此降水成為限制植被生長的因子。

2000—2014年8月平均NPP與溫度的相關(guān)性不明顯, 高度相關(guān)僅占 0.8%。主要呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖7b), 隨著溫度的升高NPP值相對(duì)減少。相關(guān)系數(shù)均值為–0.252, 兩者負(fù)相關(guān)占 45.17%。其中中度負(fù)相關(guān)占18.53%, 低度負(fù)相關(guān)占25.83%。

圖7 2000—2014新疆草地植被NPP對(duì)降水(a)和溫度(b)變化的響應(yīng)Fig. 7 NPP of Xinjiang grassland vegetation response to precipitation (a) and temperature change (b) in 2001-2010

計(jì)算不同草地類型2000—2014年8月NPP與降水量和溫度的平均相關(guān)系數(shù)(Rp、Rt)(表3), 分析氣候因子對(duì)不同草地類型NPP的影響?？梢钥闯? 不同草地類型與降水、溫度的相關(guān)性也具有差異。所有的草地類型與降水的相關(guān)性均高于與溫度的相關(guān)性, 其中草甸與降水的正相關(guān)性較大, Rp值可達(dá)0.556, 正相關(guān)區(qū)域占研究區(qū)草甸面積的80.91%, 其中高度正相關(guān)占了23.31%, 荒漠草地和高山亞高山草地與降水的正相關(guān)相對(duì)較低, Rp值為0.452、0.383,正相關(guān)區(qū)域占研究區(qū)荒漠草地面積、高山亞高山草地的 66.00%、60.11%, 其中高度正相關(guān)占了20.42%、9.41%。草地NPP與降水的總體表現(xiàn)為草甸＞高山亞高山草甸＞平原草地＞荒漠草地＞高山亞高山草地。不同草地類型與溫度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,各草地類型的Rt均小于Rp。草甸NPP與溫度的相關(guān)性相對(duì)較高, Rt值為–0.270, 負(fù)相關(guān)區(qū)域占研究區(qū)草甸面積的47.18%, 其中高度負(fù)相關(guān)僅占了0.78%。

表3 不同草地類型NPP與降水量和溫度的平均相關(guān)系數(shù)Tab. 3 Different Grassland types in NPP with precipitation and temperature of the average correlation coefficients

以上結(jié)果表明, 新疆草地NPP與降水量呈較高的正相關(guān)性關(guān)系, 與溫度呈較低負(fù)相關(guān)性關(guān)系, 說明降水是影響該地區(qū)草地NPP的主要?dú)夂蛞蜃?。從空間格局上看新疆北部、中部地區(qū)草地NPP與降水和溫度的相關(guān)性較為明顯, 而南疆的整體相關(guān)性不高, 主要是受降水和氣溫空間格局以及植被類型的綜合影響, 因此研究區(qū)內(nèi)不同地區(qū)NPP與氣溫和降水的相關(guān)性有一定差異。

4 結(jié)論與討論

本文基于 MODIS—NDVI遙感數(shù)據(jù)結(jié)合同期的氣候數(shù)據(jù), 利用CASA模型對(duì)新疆2000—2014年8月草地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力進(jìn)行估算, 從不同的空間格局、年際變化以及對(duì)氣候因素的響應(yīng)進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論:

(1)新疆草地植被 NPP空間分布特征受區(qū)域水熱條件的制約, 各年空間上呈北高南低的空間格局,新疆夏季北部降水相比南部較高, 因此分布著較高的NPP值。不同的草地類型的NPP也存在較大差異,總體大致表現(xiàn)為草甸＞高山亞高山草甸＞平原草地＞高山亞高山草地＞荒漠草地。

(2)新疆2000—2014年草地植被NPP具有一定的波動(dòng)性變化, 并有小幅的下降趨勢, 平均下降速率為 0.9467 g C·(m2·a)-1。其中在 2007 年達(dá)到最大值,為 64.751 g C·(m2·a)-1, 2006、2012、2014 年由于罕見的旱災(zāi), NPP 值降到谷底, 分別為 g C·(m2·a)-1、54.438 g C·(m2·a)-1、54.213 g C·(m2·a)-1。不同的草地類型變化形式不一致, 平原草地呈減少趨勢, 荒漠草地和草甸呈增加趨勢, 高山亞高山草地和高山亞高山草甸變化不明顯。

(3)新疆草地植被NPP與降水相關(guān)性顯著, 主要呈正相關(guān), 相關(guān)系數(shù)均值為 0.490, 其中高度相關(guān)占20.9%。與溫度的相關(guān)性不是很顯著, 主要呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)均值為-0.252, 高度相關(guān)僅占 0.8%。不同的草地類型也存在差異, 與降水的總體表現(xiàn)為草甸＞高山亞高山草甸＞平原草地＞荒漠草地＞高山亞高山草地。草地類型與溫度的高度相關(guān)均不明顯, 由于新疆夏季炎熱, 蒸發(fā)量大, 因此降水占植被生長的主導(dǎo)因素。

由于此次研究只有 8月份的實(shí)測數(shù)據(jù), 因此本文研究了2000—2014年8月的新疆草地NPP, 具有一定的突發(fā)性, 會(huì)影響估算精度, 因此, 下一步研究應(yīng)利用連續(xù)月的數(shù)據(jù), 提高估算精度。另一方面,從研究結(jié)果可以看出, 新疆草地植被NPP與降水的相關(guān)性顯著, 因此降水?dāng)?shù)據(jù)的精準(zhǔn)性會(huì)很大程度上的影響草地植被NPP的估算, 本文的降水?dāng)?shù)據(jù)插值采用的克里金方法, 該方法需要站點(diǎn)數(shù)據(jù)均勻分布,用于新疆的研究有一定的誤差, 還應(yīng)當(dāng)尋找誤差更小的方法對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 以便提高今后研究的估算精度。由于植被NPP的變化不僅與氣候因素有關(guān), 還受到人為因素的干擾, 還應(yīng)當(dāng)考慮人類活動(dòng)對(duì)草地植被NPP的影響。

致謝：在此感謝北京師范大學(xué)資源學(xué)院朱文泉老師在NPP算法模型上的幫助。

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Correlation analysis of the apatial-temporal variation of grassland net primary productivity and climate factors in Xinjiang in the past 15 years

REN Xuan1,2, ZHENG Jianghua1,2,*, MU Chen3,4,YAN Kai4,LIU Yiongqiang1,2, WEN Amin1,2, YANG Huifeng1,2
1. School of Resources & Environment Science, Xinjiang University, Urumqi 830046, China 2. Key Laboratory of Oasis Ecology, Urumqi 830046, China 3. Department of Grassland Resource, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830046, China 4. Locust and Rodent Control Headerquarters of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830001, China

In order to reveal effects of climate change on grassland productivity under different spatial and temporal patterns in Xinjiang, this paper explored the relationships between productivity of grassland and climate factors. It analyzed the spatial distribution of vegetation net primary production (NPP) calculated by the Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA) model with MOD13A1 data in August from 2000 to 2014. And it discussed the trends of the NPP of different grassland vegetation types and correlation analysis between the trends and the temperature-precipitation data. The results are as follows. (1) In termsof spatial aspect, the grassland NPP gradually reduced from north to south. And there were also big differences in various grassland types of NPP: meadow＞ alpine and sub-alpine meadow＞ plain grassland＞ alpine and sub-alpine grassland＞ desert grassland. (2) In terms of temporal aspect, the grassland NPP gradually reduced from 2000 to 2014. And NPP came to the bottom in 2006, 2012 and 2014 with the values of 50.520 g C·(m2·a)-1, 54.438 g C·(m2·a)-1, 54.213 g C·(m2·a)-1individually.3) Grassland NPP in Xinjiang was positively correlated with precipitation and had unremarkable negative correlation with emperature. It can be concluded that precipitation is the dominant climatic factor affecting vegetation NPP in the study region.

net primary productivity (NPP); CASA model; spatial pattern; climate factors; correlation

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.03.007

S812.1

A

1008-8873(2017)03-043-09

任璇, 鄭江華, 穆晨, 等. 新疆近15年草地NPP動(dòng)態(tài)變化與氣象因子的相關(guān)性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(3): 43-51.

REN Xuan, ZHENG Jianghua, MU Chen, et al. Correlation analysis of the apatial-temporal variation of grassland net primary productivity and climate factors in Xinjiang in the past 15 years[J]. Ecological Science, 2017, 36(3): 43-51.

2015-12-22;

2016-02-08

新疆維吾爾自治區(qū)治蝗滅鼠指揮部辦公室委托項(xiàng)目—新疆草原生物災(zāi)害遙感監(jiān)測(2016); 新疆維吾爾自治區(qū)青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程項(xiàng)目（2016）; 新疆維吾爾自治區(qū)草原總站委托項(xiàng)目—基于遙感與GIS技術(shù)的新疆天然草原健康評(píng)價(jià)體系與估產(chǎn)建模研究(2015-2016)

任璇(1991—), 女(漢族), 新疆塔城人, 碩士研究生, 主攻草原生物災(zāi)害遙感監(jiān)測。E-mail: 15276701891@163.com

*通信作者:鄭江華(1973—), 男(漢族), 浙江江山人, 教授, 研究方向?yàn)榈乩硇畔⒖茖W(xué)與遙感應(yīng)用。E-mail: zheng_jianghua@126.com