南水北調(diào)東線植被npp的變化特征

南水北調(diào)東線植被npp的變化特征

水文山地生態(tài)調(diào)查國家物流中心建設(shè)是中國政府為解決北方水資源嚴(yán)重短缺而采取的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施。該工程分別從長江下、中、上游分3條線路(東線、中線以及西線)向北方地區(qū)調(diào)水。對(duì)南水北調(diào)東線區(qū)域開展的生態(tài)調(diào)查主要集中在該地區(qū)的濕地、湖泊、河流等水體的生態(tài)狀況,研究的重點(diǎn)也主要集中于沼澤濕地、河流的水質(zhì)污染、水生生物種類變化等問題,而對(duì)于調(diào)水地區(qū)陸地植被的分布、生長狀況以及變化特征的研究則較少。本文將對(duì)該地區(qū)的地表植被在2000-2004年的生長狀況及其與氣候的關(guān)系進(jìn)行分析和討論。1年降水量的年際變化南水北調(diào)東線地區(qū)主要位于中國長江以北的中東部地區(qū),包括黃河、淮河、海河、長江4個(gè)流域,京、津、冀、豫、蘇、魯、皖等7省市。對(duì)上述地區(qū)1951-2004年的年均氣溫變化分析表明,該地區(qū)的年均氣溫在11.8～14.3℃之間,平均為13.0℃,年均氣溫呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。2000-2004年年均氣溫則呈現(xiàn)波動(dòng)性的變化,最大值為14.1℃,出現(xiàn)在2002年,最小值為13.4℃,出現(xiàn)在2003年。對(duì)該地區(qū)年降水量的分析表明,1951-2004年該地區(qū)的年降水量呈現(xiàn)出波動(dòng)性的變化特征,其變化范圍為624.7～1077.2mm,平均值為802.1mm;2000-2004年間以2003年的降水量為最大,達(dá)994.6mm,2001年最小,為665.9mm。圖1(見封三彩圖2)為南水北調(diào)東線地區(qū)的植被分布特征,該地區(qū)的陸地植被主要由常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、混交林、濃密灌叢、草原、濕地、農(nóng)作物等組成。其中農(nóng)作物分布在該地區(qū)的中心區(qū)域,面積最大,占總面積的70.21%;其次為濃密灌叢,主要分布于該地區(qū)的北部、西部、南部邊緣地區(qū)以及山東省的西部地區(qū),所占總面積的比例為18.36%;其他種類的植被在該地區(qū)的分布都比較小,所占面積的比例一般小于3%。該地區(qū)僅有少量的森林分布,常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉闊葉林和混交林的所有面積相加的比例為5.21%,零散分布于北部、中部以及南部部分地區(qū)。2全球陸相植被年際變化本文所用的衛(wèi)星資料來自于美國NASAEOS/MODIS(對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中分辨率成像光譜儀)2000-2004年5a的MOD17A3的1km×1km分辨率的全球陸地植被年均NPP數(shù)據(jù)。MOD17A3是基于MODIS(TERRA衛(wèi)星)遙感參數(shù),通過模型計(jì)算出的全球陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)年際變化的資料。為了便于計(jì)算,我們將其轉(zhuǎn)換成分辨率為0.05°×0.05°經(jīng)緯度網(wǎng)格的資料,然后再分析2000-2004年該地區(qū)植被年均NPP的變化特征。3總文獻(xiàn)資料顯示,我國南北方地區(qū)植被普遍pnp的分布對(duì)南水北調(diào)東線地區(qū)陸地植被年均NPP分析表明,2000-2004年,該地區(qū)的年NPP變化范圍為0～1494g/(m2·a)。由表1可見,不同年份該地區(qū)陸地植被年均NPP各不相同,5a平均值為395.06g/(m2·a),其中2002年的年均NPP最大,為429.21g/(m2·a),2004年的最小,為362.28g/(m2·a)。對(duì)該地區(qū)不同省市年均NPP的變化分析顯示,安徽省的陸地植被年均NPP最大,5a平均值為482.6g/(m2·a),江蘇省次之,為469.8g/(m2·a),陸地植被年均NPP最小的地區(qū)為天津,只有314.0g/(m2·a),北京、河北、山東以及河南居于其間。對(duì)該地區(qū)陸地植被年均NPP的組成分析顯示,2000-2004年,該地區(qū)植被年均NPP主要分布在300～500g/(m2·a)區(qū)間,所占總數(shù)百分比都>70%,平均值為75.96%;其次為100～300g/(m2·a)以及500～700g/(m2·a),所占百分比在10%～20%之間;該地區(qū)植被年均NPP值所占比例較小的為<100g/(m2·a)以及>700g/(m2·a)的值,所占比例一般<3%。圖2(見封三彩圖3)為2000-2004年該地區(qū)陸地植被平均NPP的分布,由圖可見,該地區(qū)植被年均NPP最大的區(qū)域主要分布于安徽中南部、江蘇大部以及山東半島的東北部部分地區(qū),年均NPP在400～500g/(m2·a)間。其中在安徽南部以及江蘇東南沿海部分地區(qū)的年均NPP為500～600g/(m2·a),部分地區(qū)甚至>600g/(m2·a);南水北調(diào)東線中部地區(qū)的植被年均NPP大部分為300～400g/(m2·a),其中包括了河南大部、安徽北部、江蘇西北部、山東大部以及河北部分地區(qū);植被年均NPP最小的區(qū)域主要分布于河北省的西北部,一般為100～200g/(m2·a)。對(duì)南水北調(diào)東線區(qū)域的主要植被(常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、混交林、濃密灌叢、草原、濕地、農(nóng)作物)年均NPP分析表明(表2),該地區(qū)年均NPP最大的植被為常綠闊葉林,2000-2004年5a的年均NPP為622.0g/(m2·a);其次為混交林,為558.0g/(m2·a),常綠針葉林,為507.6g/(m2·a);年均NPP最小的植被為草原,為246.6g/(m2·a)。而該地區(qū)分布最廣的農(nóng)作物的年均NPP為395.4g/(m2·a)。將MODIS資料與其他研究結(jié)果對(duì)比分析表明,其對(duì)我國陸地植被年均NPP的反演是比較合理的。對(duì)中國陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的研究表明,不同地區(qū)陸地植被NPP受控于不同的氣候因子。中國長江以南大部地區(qū)由于年降水量超過了1000mm,因此水分與植物生長的關(guān)系并不密切,太陽輻射是影響該地區(qū)陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的主要因素。然而,西北大部以及青藏高原地區(qū)植物生長主要受水分條件的制約。在東北地區(qū),溫度是影響該地區(qū)植被生長的主要因素。我們選取了研究區(qū)86個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的年均氣溫和年降水總量與其相對(duì)應(yīng)的植被年均NPP進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,研究區(qū)陸地植被NPP與氣溫及降水的相關(guān)系數(shù)分別為0.30和0.18,溫度是影響該地區(qū)陸地植被生長的主要因素,降水對(duì)于該地區(qū)陸地植被的生長影響較小,這與有關(guān)研究結(jié)果相一致。對(duì)南水北調(diào)東線地區(qū)在不同氣候情景下的未來氣候模擬結(jié)果表明,到2030年研究區(qū)域大部地區(qū)的水資源將減少,而年均氣溫將升高。這表明未來南水北調(diào)東線地區(qū)由于水資源的變化將不會(huì)對(duì)該地區(qū)陸地植被的生長造成較大影響,而南水北調(diào)東線地區(qū)的氣溫升高將導(dǎo)致該地區(qū)植被NPP呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。4地表水后植被的年生長特性基于EOS/MODIS資料分析,對(duì)2000-2004年南水北調(diào)東線地區(qū)陸地植被年均NPP的變化以及分布特征進(jìn)行了分析。研究結(jié)果顯示,溫度是影響該地區(qū)陸地植被生長的主要因子,未來該地區(qū)水資源的減少將不會(huì)對(duì)陸地植被的生長產(chǎn)生明顯影響。由于陸地植被年均NPP可以反映植被的年生長狀況,因此通過本文的分析可以較好地了解南水北調(diào)東線地區(qū)陸地植被的年生長狀況,進(jìn)而可以對(duì)調(diào)水后該地區(qū)的植被年均NPP進(jìn)