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长江流域植被净初级生产力时空演变特征与影响因子分析

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长江流域地貌单元复杂、区域差异显著、生态环境脆弱,研究其植被NPP时空演变特征与影响因子,能加深对该流域生态环境问题的认知,为推动流域可持续发展提供理论支持。本文基于CASA模型(Carnegie-Ames-StanfordApproachModel),反演长江流域植被净初级生产力(NetPrimaryProductivity,NPP),利用Sen-Mann-Kendall、Hurst指数、重心迁移模型、偏相关分析、地理探测器等方法,探究长江流域2001~2018年不同时空尺度下的植被NPP演变特征,再结合气象数据以及其他辅助数据,从多个时间和空间角度分析各影响因子与植被NPP的关系。主要研究成果如下: (1)长江流域植被NPP时空演变特征分析。从时间序列上,2001~2018年长江流域植被NPP呈波动式上升的趋势,7月NPP处于峰值,夏季NPP积累量最高;在流域内,植被NPP的空间分异明显,整体分布呈阶梯状,从第一阶梯到第三阶梯递增,自西北向东南递增。变化趋势方面,显示植被NPP的变化趋势排序为基本不变(66.08%)>增加(17.76%)>减少(16.16%);而加入Hurst指数进行研究后,发现植被NPP未来表现出增加趋势的区域稍大于减小的趋势;通过植被NPP重心迁移轨迹,发现植被NPP增速方面呈现“东高西低,南高北低”的空间特征。 (2)长江流域植被NPP变化的影响因子分析。探讨了地形因子和气象因子对植被NPP的影响及其空间和时间差异,长江流域的植被NPP受高程的影响较大,随着高程的增加,低海拔地区植被NPP增加,高海拔地区减少。在气象因子中,气温是影响植被NPP的主导因素,降水量的影响范围比太阳辐射广,时间尺度上,气温对植被NPP的正向影响最大,太阳辐射的正向影响大于降水量。通过损益矩阵计算,长江流域植被NPP的损失主要来源于其他土地利用类型转入到建设用地和未利用地,植被NPP增长量主要为其他土地利用类型转入到林地、耕地等高光能利用率的土地覆盖类型。 (3)地理探测器模型的定量探测,结果显示,在不同时期各因子对长江流域植被NPP的影响以及植被NPP的主导因素存在差异,其中2001年降水量对植被NPP的分布与变化解释力最大,而2005年、2010年、2015年、2018年高程对植被NPP的解释力最大;大多数的影响因子两两之间对植被NPP具有显著差异,双因子对植被NPP的交互作用均比单因子的作用强,作用较强的因子组合主要出现在气温、降水、高程、土地利用类型之间,当气温和土地利用类型与其他因素协同作用时,可以显著增强其他因素对植被NPP的综合解释能力。

李俊豪

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植被净初级生产力 CASA模型 时空演变特征

硕士

测绘工程

梁娟珠

2023

福州大学

中文

Q94