基于MODIS 數(shù)據(jù)的安徽淮河流域陸地植被凈初級生產(chǎn)力分析

陳思英等

摘 要：淮河流域作為全球變化的敏感區(qū)域，分析其植被生產(chǎn)力變化特征具有重要意義。基于EOS/MODIS衛(wèi)星遙感資料，對安徽淮河流域植被凈初級生產(chǎn)力（NPP）變化的時空特征進行了分析。結果表明：2000-2006年安徽淮河流域年平均NPP為336.62gc/m2，其中，2004年NPP最大，為380.73gc/m2，2000年最小，為298.76gc/m2；根據(jù)年NPP分布顯示，淮河以南地區(qū)的植被生長狀況要好于淮河以北地區(qū)，在淮河以南地區(qū)，長江以南的植被生長狀況要好于長江以北地區(qū)，主要因為這些地區(qū)多為森林，植被覆蓋度高。2000-2006年間，安徽淮河流域NPP總體呈增加趨勢，淮河沿岸NPP增加明顯。

關鍵詞：凈初級生產(chǎn)力；MODIS；淮河流域

中圖分類號 S688.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）07-124-02

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球變化研究的核心內(nèi)容之一[1]。隨著全球變化研究的不斷深入，植被凈初級生產(chǎn)力在研究全球變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響、響應和對策中，成為一項不可缺少的指標及核心內(nèi)容。植被凈初級生產(chǎn)力（Net Primary Productivity， NPP）是指綠色植物在單位時間和單位面積上所產(chǎn)生的有機干物質的總量。它不僅是碳循環(huán)的原動力，而且是判定碳的源匯以及調節(jié)生態(tài)過程的主要因子[2]。因此，NPP的動態(tài)監(jiān)測對闡明大氣CO2濃度增加和全球氣候變化及氮和磷沉降增加對陸地植被過程的作用機制具有顯著的意義，同時有利于更好地預測未來植被生產(chǎn)力的變化及其對碳循環(huán)的影響，因此NPP的動態(tài)監(jiān)測在全球變化及其區(qū)域響應研究中具有十分重要的意義。

隨著遙感和計算機技術的快速發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)被廣泛應用在植被動態(tài)變化的研究中。1999年發(fā)射的EOS/TERRA衛(wèi)星搭載的中分辨率成像光譜儀（MODIS）具有較高的空間和光譜分辨率，提高了人們對地表覆蓋的觀測能力，在植被研究中的應用越來越廣泛。筆者利用美國國家航空航天局（NASA）的EOS/MODIS的TERRA衛(wèi)星提供的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MOD17A3），對安徽省淮河流域陸地植被2000-2006年共5a的NPP狀況進行分析。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 淮河流域地處我國東部，介于長江和黃河兩流域之間，位于E112°-121°、N31°-36°，流域面積27萬km2。安徽淮河流域位居淮河中游，境內(nèi)流域面積6.7萬km2，占全省面積的48.2%，耕地約304.7萬hm2，占全省總耕地面積的2/3以上，人口約3 417萬，占全省總人口的56%，是安徽主要的農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)，同時也是我國重要的商品糧基地。安徽淮河流域地處南北氣候過渡地帶，屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，氣候溫和，雨量適中，以平原為主，僅有部分低丘地帶。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理 研究所用遙感數(shù)據(jù)為MODIS提供的2000-2006年的MOD17A3數(shù)據(jù)，空間分辨率為1km×1km，該數(shù)據(jù)已在全球和區(qū)域NPP與碳循環(huán)研究中得到廣泛應用[3-4]。具體原理見Heinsch等[5]。利用MRT（Modis Reprojection Tool）軟件對NPP數(shù)據(jù)進行投影轉換、拼接處理。利用ENVI4.8和ArcGIS10.0對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結果與分析

2.1 2000-2006年安徽淮河流域年NPP變化 計算結果表明（圖1），安徽淮河流域陸地植被年平均NPP值在2000-2006年期間存在2個峰值，分別為2002年（348.63gc/m2）和2004年（380.73gc/m2），2004年NPP最大，2000年NPP最小，為298.76gc/m2，7a平均NPP值為336.62gc/m2。

2.2 2000-2006年安徽淮河流域年NPP空間分布 2000-2006年安徽淮河流域年NPP空間分布如圖2所示，從圖中可以看出，安徽淮河流域年NPP總體分布呈現(xiàn)從東南部向西北部逐漸減小的趨勢。淮河南部大別山區(qū)年NPP明顯高于其他地區(qū)，年NPP值基本大于500gc/m2，這是由于這些地區(qū)的植被主要以常綠闊葉林為主；中部地區(qū)年NPP值位于300～500gc/m2，這是由于這些地區(qū)為農(nóng)業(yè)區(qū)，植被覆蓋主要以農(nóng)作物為主；北部地區(qū)年NPP值最小，集中在200～300gc/m2。以長江為界，長江以南年NPP值明顯大于長江以北地區(qū)；安徽北部地區(qū)以淮河為界，淮南地區(qū)年NPP值大于淮北地區(qū)。呈現(xiàn)這種分布的原因，一方面是因為南部地區(qū)主要以森林等常綠植被為主，另一方面可能是因為氣候的影響，淮河為我國氣候南北分界線，淮河以南氣候條件（氣溫、降水、濕度等）好于淮河以北，這使得淮河以南的植被要好于淮河以北，而NPP能夠直接反映這種植被之間有機物質之間的差異。同時，與年平均NPP相似，2004年NPP空間分布明顯大于往年，其次為2002年和2006年，2000年NPP最小。

2.3 2000-2006年安徽淮河流域7a間NPP空間變化 圖3為2000-2006年安徽淮河流域年NPP空間變化情況。從圖3可以看出，2000-2006年7a間，安徽淮河流域NPP總體呈增加趨勢，淮河沿岸NPP增加明顯，大部分地區(qū)增加了100～200gc/m2），局部地區(qū)NPP增加大于200gc/m2，顯著降低（<200gc/m2）的區(qū)域很少。

3 結論

筆者利用MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品MOD17A3分析安徽淮河流域2000-2006年植被NPP時空分布及變化特征，結果表明：7a間安徽淮河流域年平均NPP為336.62gc/m2，其中，2004年NPP最大，為380.73gc/m2，2000年最小，為298.76gc/m2；2000-2006年間，安徽淮河流域NPP總體呈增加趨勢，淮河沿岸NPP增加明顯；淮河以南地區(qū)的植被生長狀況要好于淮河以北地區(qū)，主要因為這些地區(qū)多為森林，植被覆蓋度高，同時，氣候因素對植被的影響也是造成NPP南北分布不均的重要因素。

影響陸地植被生長的因素很多，氣候因子、大氣CO2濃度、人類活動等均會對植被生長產(chǎn)生影響，在今后的研究工作中，應借助遙感手段，并結合土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和DEM等基礎數(shù)據(jù)對淮河流域植被NPP變化的成因進行更加深入的分析，為淮河流域環(huán)境監(jiān)測、碳循環(huán)和全球變化的研究提供依據(jù)和借鑒。

參考文獻

[1]Braswell， B.， et al.The response of global terrestrial ecosystems to interannual temperature variability[J].Science， 1997，278（5 339）：870.

[2]Field， C.B.， et al.Primary production of the biosphere： integrating terrestrial and oceanic components[J].Science， 1998，281（5374）：237.

[3]Zhao， M.， et al.Improvements of the MODIS terrestrial gross and net primary production global data set[J].Remote sensing of Environment， 2005，95（2）：164-176.

[4]Turner， D.P.， et al.Evaluation of MODIS NPP and GPP products across multiple biomes[J]. Remote sensing of Environment， 2006，102（3～4）：282-292.

[5]Heinsch， F.A.，et al.Users Guide， GPP and NPP （MOD 17A2/A3） Products， NASA MODIS Land Algorithm[D].University of Montana， Missoula， MT， 2003.

（責編：徐世紅）