近10年新疆草地生態系統凈初級生產力及其時空格局變化研究

楊紅飛，剛成誠，穆少杰，章超斌，周偉，李建龍*

（1.安徽師范大學生命科學學院，安徽 蕪湖241000；2.南京大學生命科學學院，江蘇 南京210093）

植被凈初級生產力（net primary productivity，NPP）是指綠色植物在單位面積、單位時間內所積累的有機物數量，是光合作用所產生的有機質總量減去呼吸消耗后的剩余部分。NPP作為地表碳循環的重要組成部分，不僅直接反映植物群落在自然環境條件下的生產能力，表征陸地生態系統的質量狀況，也是判定生態系統的碳源／匯和調節生態過程的主要因子，在全球變化以及碳循環中扮演著重要的角色［1-2］。植被NPP的研究一直是全球變化與陸地生態系統的核心內容之一［2-4］。NPP的動態監測有助于區域初級、次級生產的合理布局和動植物資源的可持續利用，在調節全球碳平衡、減緩溫室效應以及維護全球氣候穩定等全球變化熱點問題研究方面具有重要意義［5］。

隨著遙感技術的飛速發展，以遙感數據作為主要數據源，利用模型估算NPP成為目前區域尺度植被NPP研究的主要方法。這些模型概括為3類：氣候生產力模型、生理生態過程模型和遙感數據驅動的光能利用率模型。1993年，美國學者Potter等［6］建立的CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型是光能利用率模型的一種，該模型利用植被吸收的光合有效輻射（APAR）和光能利用率（ε）計算NPP，實現了基于光能利用率原理的陸地凈初級生產力區域或全球估算，已被國內外學者廣泛應用到植被NPP研究中，并在研究中驗證了模型的可靠性［7-9］。草地作為陸地生態系統的重要組成部分，其生態系統的脆弱性及其對氣候變化的敏感性使得草地生態系統成為全球變化研究的典型區域之一［10-13］。新疆是我國西部內陸干旱與半干旱地區的典型區域，氣候干燥，生態系統脆弱，極易受到全球氣候變化和人類活動的影響，該地區是我國主要的畜牧業生產基地，天然草地遼闊，毛面積5596.16×104hm2，可利用面積4800.68×104hm2，位居全國第三位，草地面積占全國草地總面積的14.6%，約占全區總面積的34.44%。近年來，隨著經濟的發展，受到自然和人為因素的影響，新疆局部地區的植被發生了大范圍的退化［14］，已成為制約經濟發展的主要因素，加上植被的退化對全球氣候變化的負反饋作用，某些區域逐漸成為碳源等等，該地區全球變化的研究逐漸成為熱點。因此，本研究采用CASA模型估算新疆植被凈初級生產力，并分析其時空變化規律，為保護干旱與半干旱地區土地資源和可持續發展以及全球氣候變化等研究提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆（34°22′～49°33′N，73°32′～96°21′E）位于我國西北部（圖1），南北長約1500 km，東西長約1900 km，總面積為166×104km2，約占全國面積的1／6。新疆地處歐亞大陸腹地，四面高山環抱，北有阿爾泰山，南有昆侖山系，中有橫亙全境的天山，三山環抱中為廣袤的準噶爾和塔里木盆地，“三山夾兩盆”構成了新疆獨特的地理環境特征。新疆氣候屬于典型的溫帶大陸干旱性氣候，光熱資源充足，日照時數達2550～3500 h，年平均氣溫9～12℃，無霜期長達180～220 d，降水量稀少，北疆降水為150～200 mm，南疆在100 mm以下。而蒸發量則相反，北疆為1500～2300 mm，南疆為2100～3400 mm。由于特殊的地理位置、地形條件和干旱氣候的影響，新疆生態環境極為脆弱，植物種類稀少，覆蓋度低，類型結構簡單。新疆草地主要分布在天山、阿爾泰山、昆侖山、阿爾金山和準噶爾盆地、塔里木盆地邊緣及各河沿岸。草地面積是耕地面積的15倍，是森林面積的22倍，占全區綠色植被面積的86%。新疆廣袤的平原低山帶呈現大片的荒漠景觀，在地理環境和生物氣候作用下形成的荒漠植被是新疆的主體，占新疆土地面積的42%以上。

1.2 研究方法

1.2.1 數據來源及預處理 1）NDVI數據：來自美國國家航空航天局NASA／EOS LPDAAC數據分發中心，為2001－2010年逐月的 MODIS產品 MOD13A1數據集（http：／／edcimswww.cr.usgs.gov／pub／imswelcome／），時間分辨率為16 d，空間分辨率為500 m×500 m。利用MODIS網站提供的專業處理軟件MRT TOOLS對該數據進行投影轉換、拼接處理，得到后綴名為.tif的文件。將16 d的MODIS－NDVI數據，采用最大值合成法（maximum value composite，MVC）得到月NDVI數據。利用新疆行政區劃圖裁剪出新疆地區2001－2010年逐月NDVI的柵格圖像。

2）氣象數據：由中國氣象科學數據共享服務網（http：／／cdc.cma.gov.cn／index.jsp）提供，包括全國722個標準氣象站點2001－2010年的逐月氣溫和降水數據，以及120個氣象站點的太陽輻射數據。根據各氣象站點的經緯度信息，將氣溫、降水和太陽總輻射數據在ArcGIS的Geostatistical Analyst模塊下，對氣象數據進行Kriging空間插值，得到像元大小與NDVI數據一致、投影相同的多年逐月氣象因子柵格數據集。通過數據掩膜，裁剪出新疆地區月平均溫度、月降水量和月總太陽輻射的柵格圖像。

3）土地覆蓋數據：來源于歐盟聯合研究中心（JRC）空間應用研究所（SAI）的2000年全球土地覆蓋數據產品（GLC2000），共有22類，其中草地包括6種類型：高山與亞高山草甸、坡面草地、平原草地、荒漠草地、草甸和高山與亞高山草地。新疆草地主要類型為高山與亞高山草甸、平原草地、荒漠草地、草甸和高山與亞高山草地5種類型。

1.2.2 NPP估算模型及精度驗證 CASA模型利用植被遙感原理，通過歸一化植被指數（normalized difference vegetation index，NDVI）獲取植被對光合有效輻射的吸收系數（fractional photosynthetically active radiation，FPAR），再利用太陽總輻射（photosynthetically active radiation，PAR）和FPAR計算植被吸收的光合有效輻射（absorbed photosynthetic active radiation，APAR），進行估算 NPP［6］。

CASA模型所估算的植被凈初級生產力可以由APAR和光能利用率（ε）兩個變量來確定，其估算公式如下：

式中，APAR（x，t）表示像元x在t月吸收的光合有效輻射，ε（x，t）表示像元x在t月的實際光能利用率。植被吸收的光合有效輻射（APAR）取決于太陽總輻射和植被對光合有效輻射的吸收比例，用公式（2）計算：

式中，SOL（x，t）表示像元x在t月的太陽總輻射量（MJ／m2）；常數0.5表示植被所能利用的太陽有效輻射（400～700 nm）占太陽總輻射的比例；FPAR表示植被層對入射的光合有效輻射（PAR）的吸收比例，在一定范圍內FPAR與NDVI、SR（simple ratio）存在較好的線性關系，因而可以通過MOD13A1產品提取歸一化植被指數（NDVI）對FPAR進行估算。

光能轉化率是指植被把所吸收的光合有效輻射（PAR）轉化為有機碳的效率，它主要受溫度和水分的影響，用公式（3）計算：

式中，Tε1（x，t）和Tε2（x，t）表示溫度對光能轉化率的影響，Wε（x，t）表示水分條件對光能轉化率的影響，εmax表示在理想狀態下植被的最大光能利用率，是指植被在沒有任何限制的理想條件下對光合有效輻射的利用率，它是植被本身的一種生理屬性，其內在的生物學機制相對較為復雜，在目前的條件下無法通過實驗室試驗來獲得，只能通過模擬的方法實現，加上受地理位置、氣候等因素的影響，全球相同植被也難免與中國存在較大差別，因此本文參考國內學者朱文泉等［15］利用中國草地實測數據模擬得到的最大光能利用率0.542 g C／MJ進行草地NPP估算。FPAR、Tε1（x，t）、Tε2（x，t）和Wε（x，t）的計算方法及改進見文獻［16］。

1.2.3 模型精度驗證 本研究利用2009年7月實測的新疆草地43個樣地的生物量數據，換算成草地地上、地下植被生產力，并將實測數據與CASA模型的模擬結果一一對應，進行模型精度驗證。

2 結果與分析

2.1 新疆草地分布特征

由于新疆獨特的“三山夾兩盆”的地貌結構和山地水分條件的改善，使新疆在單調貧乏的荒漠區域出現了金色草原，如茵草甸、灌叢以及形形色色的高山植被。極大地增加了牧草種類的豐富度和草地類型的多樣性，不僅使新疆具有獨特并得到充分發育的荒漠草地，而且在此幾乎孕育了北溫帶范圍內所有的草地類型［17］。從圖2可以看出，高山與亞高山草甸主要分布于新疆北部的阿爾泰山和中部的天山山脈附近，少部分出現在昆侖山的東段。而平原草地主要出現在準格爾盆地的西部和北部邊緣，以及天山山脈附近的沖積平原。荒漠草地大部分位于南疆的昆侖山附近。而對于草甸，則主要位于塔里木盆地的北部和天山山脈的南面。在昆侖山分布著一定面積的高山與亞高山草地。總體來說，新疆由于獨特的地理和氣候環境，其草地類型分布具有很強的異質性，且具有生態環境脆弱，植被生產力低下等特點。

2.2 模型驗證結果

由于實測NPP是干物質的重量（g／m2），為了與模擬NPP進行比較，轉換為以碳為單位（g C／m2·a）時，乘以轉換系數0.475［18］?？傮w來看，NPP的實測值與模擬值之間有良好的線性關系，成對的模擬值與實測值的線性回歸方程決定系數可達到0.658，且P＜0.001，說明用上述模型估算的NPP能夠反映該區域實際NPP的變化狀況，可以認為CASA模型適于新疆草地植被NPP的估算（圖3）。

2.3 新疆草地植被年凈初級生產力空間分布特征

從新疆草地植被年均NPP分布圖可以看出（圖4），受區域水熱條件的制約，草地植被大體上呈現出由北向南依次出現高山與亞高山草甸、平原草地、草甸、荒漠草地和高山與亞高山草地，其NPP也逐漸由 395 g C／（m2·a）減少到 0 g C／（m2·a）。在新疆各個區域中，北部和西北地區的草地植被NPP相對較高，其次是中部地區的天山山脈一帶，而西南和南部地區的草地植被NPP最低。

如表1所示，新疆不同草地類型的NPP存在較大差異，其中高山與亞高山草甸2001－2010年平均 NPP為149.27 g C／（m2·a），平原草地為138.98 g C／（m2·a），荒 漠 草 地 為 57.68 g C／（m2·a），草甸為155.29 g C／（m2·a），高山與亞高山草地為59.23 g C／（m2·a）。2001－2010年新疆草地平均年NPP總量為56.44 Tg C／a（1 Tg＝1012g），其中，高山與亞高山草甸的年NPP總量為14.57 Tg C／a，平原草地為16.65 Tg C／a，荒漠草地為11.46 Tg C／a，草甸為10.99 Tg C／a，高山與亞高山草地為2.77 Tg C／a。分別占草地年 NPP 總 量的25.82%，29.50%，20.30%，19.47%和4.91%。根據 Odum 劃分生態系統總生產力的4個等級：最低（＜82 g C／m2·a）、較低（82～493 g C／m2·a）、較高（493～1643 g C／m2·a）和最高（1643～3285 g C／m2·a），新疆草地生態系統中，高山與亞高山草甸、平原草地和草甸屬于較低生產力的生態系統；而荒漠草地和高山與亞高山草地則屬于最低生產力的生態系統。

圖2 新疆草地類型分布Fig.2 Distribution of grassland types in Xinjiang

圖3 實測值與模擬值的對比Fig.3 Comparison of estimated NPP and observed NPP for grassland in Xinjiang

圖4 2001-2010年新疆草地年平均NPP的空間分布Fig.4 Spatial distribution of mean NPP in Xinjiang grassland during 2001-2010

2.4 新疆草地植被年凈初級生產力時間分布特征

2.4.1 新疆草地植被NPP的季節變化特征 10年平均年內月NPP分布格局如圖5所示，新疆5種主要草地從5月開始進入生長期，以后生長逐漸旺盛，7月達到峰值，8月有所降低，然后生長逐漸衰落，經過10月后基本結束生長周期，其中，6－8月新疆主要草地NPP占全年NPP的63.17%，說明這段期間的水熱條件適合于新疆草地植物的生長。研究同時表明，從2001－2010年，春季NPP呈持續增加趨勢，但NPP在量上顯著增加主要發生在水熱同季的夏季。

從圖6可以看出，對于新疆不同草地類型來說，從2001－2010年期間，高山與亞高山草甸NPP從3月到7月呈顯著性增加趨勢，前7個月的月平均變化速率為6.732 g C／（m2·a）（R2＝0.852，P＜0.01），從8月開始，NPP呈明顯的下降趨勢，后5個月變化速率為6.889 g C／（m2·a）（R2＝0.767，P＜0.05）；而對于平原草地來說，NPP從3月到7月呈明顯增加趨勢，前7個月的月平均變化速率為6.256 g C／（m2·a）（R2＝0.866，P＜0.01），從8月開始，NPP呈明顯下降趨勢，后5個月為5.921 g C／（m2·a）（R2＝0.769，P＜0.05）；草甸NPP也是從3月開始逐漸進入增長期，到7月達到頂峰，前7個月的月平均增長速率為6.501 g C／（m2·a）（R2＝0.818，P＜0.01），從8月開始呈下降趨勢，下降速率為7.352 g C／（m2·a）（R2＝0.771，P＜0.05）；對于荒漠草地和高山與亞高山草地來說，年內前7個月，NPP均呈上升趨勢，均于7月達到峰值，前7個月的月平均增長速率分別為2.013 g C／（m2·a）（R2＝0.893，P＜0.01）和1.931 g C／（m2·a）（R2＝0.815，P＜0.01），從8月開始，NPP出現下降趨勢，月平均下降速率分別為2.134 g C／（m2·a）（R2＝0.778，P＜0.05）和2.213 g C／（m2·a）（R2＝0.730，P＜0.05）；荒漠草地和高山與亞高山草地與前3種草地類型相比，無論從NPP增長速率還是下降速率，均要小于前3種草地類型，這可能與荒漠草地和高山與亞高山草地的植物種類與其他草地類型的不同，加上特異性的環境因子和水熱條件的差異所導致?？傮w而言，對新疆草地來說，近10年平均月NPP的增加主要是由于生長旺季本身的增強所致，不同草地類型的生長季的長短雖略有差異，但其對年NPP的增加貢獻并不是很大。

表1 2001-2010年新疆不同草地類型的平均NPP與NPP總量Table 1 Mean NPP and NPP of main grassland types in Xinjiang during 2001-2010

圖5 新疆主要草地類型10年平均NPP的月動態Fig.5 Monthly changes of mean NPP of Xinjiang grassland during 2001-2010

2.4.2 新疆草地植被NPP的年際變異特征 2001－2010年間，新疆草地的10年平均年凈初級生產力為105.77 g C／（m2·a）。圖7顯示的是新疆5種草地類型從2001至2010年年凈初級生產力的變化范圍。高山與亞高山草甸10年間凈初級生產力的變化范圍為143.24～158.98 g C／（m2·a），NPP總體上呈減少趨勢，平均減少率為0.595 g C／（m2·a），未達顯著水平；平原草地10年間凈初級生產力的變化范圍為128.86～152.58 g C／（m2·a），NPP總體上呈減少趨勢，平均減少值為1.175 g C／（m2·a），同樣未達顯著水平；對于荒漠草地來說，10年間凈初級生產力的變化范圍為54.05～62.46 g C／（m2·a），總體上呈逐漸下降的趨勢，平均下降速率為0.198 g C／（m2·a）；草甸植被是10年間NPP唯一呈增長趨勢的生態系統，10年間凈初級生產力的變化范圍為144.41～161.47 g C／（m2·a），總體上呈增加的趨勢，平均增加值為0.232 g C／（m2·a）；高山與亞高山草地NPP 10年間凈初級生產力的變化范圍為51.45～66.48 g C／（m2·a），總體上呈逐漸下降的趨勢，平均下降速率為0.073 g C／（m2·a），未達顯著水平。

圖6 新疆主要草地類型10年平均NPP的年內分布格局Fig.6 Temporal patterns of mean NPP of Xinjiang grassland during 2001-2010

從2001－2010年，綜合新疆5種草地類型的平均NPP來看，除了草甸外，雖然其余4種草地類型的NPP在10年間總體上均不同程度表現出一定的下降趨勢，但不同年份差異很大，比如，2007年高山與亞高山草甸、平原草地、草甸和荒漠草地的NPP有明顯的增加，而高山與亞高山草地的NPP并未增加，反而呈減少趨勢。這可能與不同的草地類型所處環境的氣候因子波動差異有關。除草甸類型外，其余4種草地類型中，平原草地的平均NPP下降速率最快，而高山與亞高山草地的平均NPP下降速度最慢，究其原因，可能由于平原草地更易受人類活動的影響（過度放牧、不合理利用草地資源和濫用水資源等），導致草地植被出現了不同程度的退化，植被生產力進而下降。

由圖7可以看出，基于CASA模型模擬值，高山與亞高山草甸的NPP最高值出現在2007年，達到158.98 g C／（m2·a），NPP最低值出現在2006年，為143.24 g C／（m2·a）；平原草地的NPP最高值同樣出現在2007年，達到152.58 g C／（m2·a），NPP最低值出現在2006年，為128.86 g C／（m2·a）；荒漠草地的NPP最高值則出現在2003年，達到62.46 g C／（m2·a），NPP最低值出現在2006年，為54.05 g C／（m2·a）；草甸NPP最高值出現在2002年，達到161.47 g C／（m2·a），NPP最低值出現在2004年，為144.41 g C／（m2·a）；高山與亞高山草地的 NPP最高值出現在2005年，達到66.48 g C／（m2·a），NPP最低值出現在2009年，為51.45 g C／（m2·a）。

圖8顯示的是新疆草地2001－2010年NPP年際變化空間分布情況，從空間分布格局來看，各年的NPP分布情況大致相同，NPP高值主要出現在新疆的西北部，伊寧市和天山山脈以西區域，NPP低值則廣泛出現在南疆昆侖山沿線區域，10年間未出現明顯空間特異性變動狀況。

圖7 2001-2010年新疆主要草地類型平均NPP的年際分布格局Fig.7 Inter-annual changes patterns of mean NPP of Xinjiang grassland from 2001 to 2010

新疆草地植被NPP總量年際波動如圖9所示，2001－2010年間，新疆草地植被總NPP年際變化較大，出現了3次大的波動，2004，2006和2009年分別降到了谷底，其總 NPP分別為54.84，53.41和53.87 Tg C／a，主要是由于2006年新疆北部遭遇30多年罕見旱災導致的。圖9和圖10反映的是5種不同草地類型植被NPP總量變化特征。不同草地類型間的NPP總量年際變化差異較大。高山與亞高山草甸的NPP總量10年間的最低值出現在2006年，為13.99 Tg C／a，而2007年達到峰值，為15.53 Tg C／a，2001－2010年間，NPP總量總體上呈逐漸下降的趨勢，平均下降速率為0.058 Tg C／a；平原草地的NPP總量年際變化特征與高山和亞高山草甸相同，10年間的最低值出現在2006年，為15.45 Tg C／a，最高值出現在2007年，為18.29 Tg C／a，總體上呈逐漸下降的趨勢，平均下降速率為0.141 Tg C／a；草甸的NPP總量10年間的最低值出現在2004年，為10.22 Tg C／a，2002年出現最高值，為11.43 Tg C／a，總體上呈逐漸增加的趨勢，平均增長速率為0.016 Tg C／a；高山與亞高山草地的最低值出現在2009年，為2.41 Tg C／a，峰值出現在2005年，為3.11 Tg C／a，總體呈下降趨勢，下降速率為0.002 Tg C／a；荒漠草地的NPP總量的最低值則出現在2006年，為10.74 Tg C／a，峰值出現在2003年，為12.41 Tg C／a，總體上呈下降趨勢，下降速率為0.039 Tg C／a。全區草地NPP總量的最低值出現在2006年，為53.41 Tg C／a，最高值出現在2007年，為60.21 Tg C／a，但全區草地NPP總量總體上呈下降趨勢，下降速率為0.225 Tg C／a。

2001－2010年間，在NPP總量上，草甸是新疆5種草地類型中唯一呈逐漸增長的草地植被類型，而其余4種草地類型均呈下降趨勢，其中，平原草地的NPP總量下降速率最快，高山與亞高山草地的NPP總量下降最慢，這主要是由于平原草地是新疆所有5種草地類型中，NPP總量最大的草地類型，基數大；而高山與亞高山草地分布面積最小，NPP總量也最小，在總量變化上沒有平原草地突出。

表2顯示的是2001－2010年各時段新疆地區草地植被NPP的變化特征。由表2可以看出，在21世紀初期的前5年（2001－2005年），新疆全區草地平均年總NPP為57.28 Tg C／a，年際變化率為3.66%；而到2006－2010年期間，新疆全區草地植被總NPP出現下降，其平均年總NPP減少到55.66 Tg C／a，減少1.62 Tg C／a；10年間總年際變化率為4.33%。

圖8 新疆草地2001-2010年NPP年際變化空間分布Fig.8 Spatial distribution of NPP in Xinjiang grassland from 2001 to 2010

前5年間，在新疆5種草地植被類型中，高山與亞高山草甸的年平均NPP為150.61 g C／（m2·a），年際變化率為2.74%；到2006－2010年期間，其年平均NPP減少到147.88 g C／（m2·a），減少2.73 g C／（m2·a），年際變化率為4.50%，高山與亞高山草甸的10年間總年際變化率為3.62%；2001－2005年，平原草地的平均NPP為142.58 g C／（m2·a），年際變化率為3.66%；后5年間，其年平均NPP減少到135.34 g C／（m2·a），減少7.24 g C／（m2·a），年際變化率為7.46%，10年間總年際變化率為6.11%；荒漠草地在2001－2005年間，平均NPP為58.74 g C／（m2·a），年際變化率為5.13%；而到2006－2010年間，平均NPP減少到56.62 g C／（m2·a），減少2.12 g C／（m2·a），年際變化率為6.23%，10年間總年際變化率為5.70%；對于草甸植被，在2001－2005年間，其年平均 NPP為154.78 g C／（m2·a），年際變化率為4.41%；后5年間，其年平均NPP則增加到155.80 g C／（m2·a），增加1.02 g C／（m2·a），年際變化率為3.16%，草甸植被年平均NPP在10年間的總年際變化率為3.63%；高山與亞高山草地的年平均 NPP為60.61 g C／（m2·a）（2001－2005年），年際變化率為8.21%；而到2006－2010年間，平均NPP減少到57.86 g C／（m2·a），減少2.75 g C／（m2·a），年際變化率為8.30%，10年間總年際變化率為8.16%；在總體上，近10年來，新疆全區草地植被總NPP的年際變化較大，具有進一步下降趨勢。

圖9 2001-2010年新疆主要草地類型NPP總量的年際變異特征Fig.9 Inter-annual changes of total NPP in Xinjiang grassland during 2001-2010

從新疆主要草地類型平均NPP的年際變化規律來看，近10年以來（2001－2010年），新疆5種草地類型中，高山與亞高山草地的平均NPP年際變化率最大，達到8.16%，其次是平原草地，為6.11%；而高山與亞高山草甸平均NPP年際變化率最小，為3.62%。由此可見，新疆草地植被的穩定性較差，尤其是平原草地和高山與亞高山草地，受氣候和人類活動影響，其凈初級生產力波動較大。其中，平原草地主要分布在海拔較低、人類相對密集的農牧交錯區，受人類影響最大；而高山與亞高山草地主要分布于干旱、高海拔、自然條件差的西南部地區（昆侖山脈沿線），受氣候因子影響劇烈，因此其穩定性最差。

圖10 2001-2010年新疆不同草地類型的NPP總量變化Fig.10 Dynamics of annual NPP for different grassland types in Xinjiang during 2001-2010

表2 2001-2010年各時段新疆地區草地植被NPP的變化特征Table 2 Comparison of mean NPP and change features of NPP in Xinjiang grassland from 2001 to 2010

3 結論

新疆草地植被NPP空間分布特征受區域水熱條件的制約，草地植被大體上呈現出由北向南依次出現高山與亞高山草甸、平原草地、草甸、荒漠草地和高山與亞高山草地，其NPP也逐漸由395 g C／（m2·a）減少到接近0 g C／（m2·a）。2000－2010年間，新疆草地NPP總量介于53.40～60.21 Tg C之間，平均值為56.47 Tg C。空間上，各年NPP均呈北高南低的分布格局，即新疆北部阿爾泰山部分和天山西部附近草地NPP高于新疆南部昆侖山附近草地，這主要是受氣候、土壤等條件的影響。

新疆不同草地類型的NPP存在較大差異。其中，草甸的平均NPP最高，為155.29 g C／（m2·a）；荒漠草地的平均NPP最低，為57.68 g C／（m2·a）；總體表現為草甸＞高山與亞高山草甸＞平原草地＞高山與亞高山草地＞荒漠草地；在NPP總量上，平原草地最高，為16.65 Tg C／a，高山與亞高山草地最低，為2.77 Tg C／a，總體表現為平原草地＞高山與亞高山草甸＞荒漠草地＞草甸＞高山與亞高山草地，分別占草地年NPP總量的29.50%，25.82%，20.30%，19.47%和4.91%。新疆地區草地植被 NPP整體水平較低，其中，高山與亞高山草甸、平原草地和草甸屬于較低生產力的生態系統；而荒漠草地和高山與亞高山草地則屬于最低生產力的生態系統。

新疆草地植被NPP的季節變化特征明顯。在6－8月，新疆主要草地植被NPP占全年NPP的63.17%。在季節變化上，春季NPP呈現持續增加趨勢，但NPP在量上顯著增加主要發生在水熱同季的夏季。不同草地類型的平均NPP月際變化差異較大，但均在7月達峰值。總體而言，對新疆草地來說，近10年平均月NPP的增加主要是由于生長旺季本身的增強所致，不同草地類型的生長季的長短雖略有差異，但其對年NPP的增加貢獻并不是很大。過去10年間，新疆主要草地類型的平均NPP，除草甸呈增長趨勢外，其他4種草地類型的平均NPP總體上均表現出一定的下降趨勢，其中，平原草地的平均NPP下降速率最快。全區草地植被NPP總量在2007年達最高值，為60.21 Tg C／a，最低值出現在2006年，為53.41 Tg C／a，降序排列依次2007＞2003＞2005＞2002＞2010＞2001＞2008＞2004＞2009＞2006。草甸是新疆5種草地類型中，NPP總量唯一呈逐漸增長的草地類型，而其他4種草地類型均呈下降趨勢，其中，平原草地的NPP總量下降速率最快，這主要是由于平原草地除受氣候影響外，更易受到人類活動的干擾影響（例如過度放牧、不合理利用草地資源和濫用水資源等）。近10年來，新疆全區草地植被總NPP的年際變化較大，有進一步下降趨勢。