基于多源数据的黄河流域植被NPP时空变化及其影响因子分析
作者单位：郑州大学
学位级别：硕士
导师姓名：田智慧
授予年度：2019年
主 题：多源数据 黄河流域 植被NPP 时空变化 影响因子 相关性
摘 要：近年来,随着科技进步和现代化工业的飞速发展,人类对自然的改造作用愈发突出,特别是在环境脆弱地区,其影响尤为显著。黄河流域在气候变化和人类活动的影响下,水土流失加剧,植被生态系统呈退化状态。而植被生态系统的净初级生产力既是评估碳平衡的关键因子,也是衡量植被质量及评价生态系统结构和功能的重要指标。因此,对黄河流域植被NPP的时空变化及其影响因子的研究具有重要实际意义。本文利用2000-2015年MOD17A3数据集分析了黄河流域植被NPP的时空特征及变化趋势,同时研究了MOD17A3 NPP与气候因子(气温、降水)、土地利用/覆盖类型、区域环境因子(高度、坡度、坡向、土壤类型)的响应关系,并通过探究2000年MOD17A3 NPP与GLOPEM NPP数据的像元特征及R,将两种数据融合得到黄河流域1986-2015年近30年植被NPP的时空变化分布情况,实现黄河流域植被NPP的长时间序列遥感监测。得出的主要结论有:(1)2000-2015年黄河流域植被年NPP均值为228.2gC·m·a,变化范围为179.6-258.1gC·m·a,整体上呈现微小的波动增加趋势,植被NPP偏差值呈现先减少后增加的趋势;黄河流域植被NPP具有较强的空间分异性,整体呈由南向北带状递减分布;黄河流域植被年NPP的变化趋势地域性空间差异显著,通过NPP的变化速率所占比例来看,流域大部分地区植被NPP以增加为主要趋势。中上游对整个流域植被NPP的贡献最大,对整个流域生态环境的影响举足轻重,故加强流域中上游区域生态环境建设与保护至关重要。(2)黄河流域植被NPP主要受降水影响的区域有祁连山、腾格里沙漠、六盘山、毛乌素沙地、鄂尔多斯高原、川西高原及华北平原局部地区,主要受气温影响的区域有川西高原及华北平原等局部地区;植被NPP变化主要受气候因子驱动的区域占黄河流域的23.91%,主要受非气候因子驱动的区域占76.09%,说明随着城市化进程加速,人类活动正逐渐成为影响植被NPP变化的主要驱动力。黄河流域植被NPP对气温的敏感性从西部到东部呈先减弱再增强变化,对降水量的敏感性则从北部向南部依次减弱。黄河流域从西北部到东南部所有气象因子对NPP的贡献之和逐渐减小,这与黄河流域多年NPP的相对变化在空间分布上一致。(3)黄河流域土地利用/覆盖类型以建设用地、农用地、林地转入和草地、水域、荒漠转出为主要特点;农用地转建设用地及草地转荒漠是黄河流域植被NPP损失的主要方式,可见城市加速扩张以及过度开垦、放牧等人类活动是植被NPP损失的主要驱动力,近几年林地、草地面积有所增加,植被NPP整体上损失程度有所减小,可见在意识到生态恶化、环境脆弱等严重问题后,实施退耕还林还草政策已见成效。在区域环境因子中,不同等级的海拔高度、坡度、坡向引起NPP变化的幅度不同,方向不同;不同类型的土壤对植被NPP年际变化趋势的影响不同,大多数土壤的植被NPP呈增加趋势,仅冲积土呈减少趋势,说明冲积土尚未完全脱离河水泛滥的影响。(4)MOD17A3 NPP和GLOPEM NPP数据的共同点是均能体现黄河流域植被NPP由南向北的递减趋势,且东部较西部高;不同点是GLOPEM NPP的值较MOD17A3 NPP普遍高,GLOPEM NPP平均值是MOD17A3 NPP的3.1倍。以可行性较高且反演效果偏离真实值相对较小的一次线性回归方程y=1.3287x+345.72作为MOD17A3 NPP和GLOPEM NPP的融合公式。融合结果为黄河流域1986-2015年近30年随着时间变化植被NPP最大值呈降低趋势,年均值在保持稳定的基础上呈小幅度上升趋势,在空间上植被年均NPP整体上呈由南向北递减分布。
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