湘江流域植被NPP時(shí)空動態(tài)及影響因素分析.pdf

1、湘江流域不僅是全國重要的商品糧基地，同時(shí)也是我國城市化發(fā)展速度較為突出和生態(tài)環(huán)境變化較為劇烈的地區(qū)之一。近年來，工業(yè)化和城市化速度加快，傳統(tǒng)粗放型經(jīng)濟(jì)模式?jīng)]有得到根本性轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致湘江流域的土地利用結(jié)構(gòu)急劇變化，引發(fā)諸多嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，威脅湘江流域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，危及流域人類的生存基礎(chǔ)平臺。NPP作為陸地生態(tài)系統(tǒng)狀況的重要指示器，在全球變化及生態(tài)系統(tǒng)碳平衡中起著重要作用；通過研究區(qū)內(nèi) NPP的時(shí)空動態(tài)及其變化的驅(qū)動因子，可以客觀反映

2、湘江流域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀、變化情況及空間異質(zhì)性，從而為該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能的完善與協(xié)調(diào)、自然資源的管理與利用以及主體功能區(qū)的規(guī)劃提供依據(jù)，支持流域的可持續(xù)發(fā)展以及湖南省“兩型社會”的建設(shè)。
　　論文以湘江流域遙感數(shù)據(jù)（DEM、NPP、TM/ETM+影像）、氣象數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及其它輔助數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，從像元、子流域等多個(gè)尺度分析了湘江流域植被 NPP的空間格局及時(shí)空動態(tài)變化特征；然后從氣候及土地利用/覆被變化（LUCC）兩個(gè)方面研

3、究流域 NPP變化的驅(qū)動力，利用 Pearson相關(guān)系數(shù)法從整體和像元兩個(gè)尺度分析了氣候變化與湘江流域植被 NPP的關(guān)系；同時(shí)，運(yùn)用圖譜分析方法從子流域、上中下游及整個(gè)流域等角度分析湘江流域土地利用的時(shí)空動態(tài)對植被 NPP的影響。研究得出了如下結(jié)論：
　　1）從像元尺度分析，2010年湘江流域較大 NPP值主要位于各大山脈及大型森林自然保護(hù)區(qū)，較小值主要分布于城市及城市周邊、湘江河流沿岸、湖泊附近地區(qū)；從子流域尺度分析，2010年

4、各子流域中年均 NPP大于580 gC﹒m-2﹒a-1的有紫溪河、涓水、淥水、瀏陽河、撈刀河、石溪河等6個(gè)子流域，年均NPP小于520 gC﹒m-2﹒a-1的有舂陵水、宜水、祁水、栗江、濱湖、白河等6個(gè)子流域，其中最大為瀏陽河流域（616 gC﹒m-2﹒a-1的），最小為濱湖流域（471 gC﹒m-2﹒a-1）；從流域尺度分析，2010年湘江流域 NPP呈現(xiàn)從東南向西北遞減趨勢，全區(qū)的年均NPP為549 gC﹒m-2﹒a-1，其中NPP

5、在300~700 gC﹒m-2﹒a-1范圍的區(qū)域約占總面積的91％。
　　2）從像元尺度上看，2000-2010年湘江流域植被NPP的變化主要以不顯著減少趨勢（66.57%）為主，其中長沙市轄區(qū)的NPP呈現(xiàn)極顯著減少趨勢；從流域尺度上看，2000-2010年湘江流域各子流域的年均 NPP均隨時(shí)間在一定數(shù)值范圍內(nèi)上下波動且具有相似的變化特點(diǎn)，總體呈現(xiàn)下降趨勢，雖然在某些特定時(shí)間點(diǎn)上變化劇烈，但相對變率均處于0.07~0.095，整體

6、上的年際波動程度較小。
　　3）2000-2010年間，流域全區(qū)NPP與年均氣溫、年降水量的相關(guān)系數(shù)分別為0.132、0.318，整體相關(guān)性不顯著；從逐像元分析，湘江流域 NPP與年均氣溫和年降水量的相關(guān)性均呈現(xiàn)正、負(fù)相關(guān)性共存，局部地區(qū)呈現(xiàn)出較為顯著的相關(guān)性。經(jīng)分析可知，極少局部地區(qū)（8.91%和5.38%）的植被NPP受氣候影響較大，大部分地區(qū)的NPP基本不受氣候變化的影響或影響非常微小。
　　4）2000-2005年，

7、上游地區(qū)土地利用變化不明顯，對NPP的影響較小，各子流域 NPP上升主要是流域內(nèi)大范圍森林植被長勢較好所致。中下游地區(qū)由于“退耕還林”或大面積森林植被有效保護(hù)和管理，區(qū)內(nèi)子流域 NPP有所上升。整體上生態(tài)環(huán)境有所改善，但是人均 NPP離全國人均NPP（1921kgC﹒a-1）還有一定的差距，部分地區(qū)（如長沙市轄區(qū)）的生態(tài)環(huán)境問題不容忽視；2005-2010年，城市擴(kuò)張范圍和速度的加大導(dǎo)致中游地區(qū)大部分子流域的耕地和林草地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換，

8、區(qū)內(nèi)大部分子流域年均 NPP都出現(xiàn)下降。下游地區(qū)，“退耕還林”政策進(jìn)一步實(shí)施，部分子流域年均 NPP比2005年有所上升。在整體變化上，盡管“退耕還林”促進(jìn)部分地區(qū) NPP上升，但由于城市擴(kuò)張加劇、土地變化范圍擴(kuò)大以及人類活動進(jìn)一步干擾，整體的年均 NPP和人均 NPP都下降；2000-2010年，“退耕還林”逐漸深入，尤其后五年林草增幅更大，2010年絕大多數(shù)子流域年均NPP比2000年高，但NPP并不全是逐年向好，部分子流域年均NP

9、P在前五年間有所上升，卻在后五年下降，這主要是各時(shí)段土地利用變化所致。整個(gè)流域2010年的平均 NPP比2000年高23gC，比2005年低13gC，整體NPP呈現(xiàn)一個(gè)先上升后下降的變化過程，城市擴(kuò)張和“退耕還林”較大程度左右其變化。此外，人口增加、人類活動加劇影響了全區(qū) NPP變化，加劇了該區(qū)環(huán)境承載力，盡管2010年平均 NPP高于2000年，但人均 NPP卻基本持平；整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)，全區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)呈潛在下降趨勢。
　　本文