摘 要

在全球气候变化的大背景下，植被净初级生产力（NPP）作为生态系统健康的重要指标之一，近年来一直是地理学、生态学领域研究的重点。研究气候变化影响下植被净初级生产力的响应状况，对于区域生态系统健康的治理以及人类生态经济的发展都有重要的意义。

本文利用MODIS17A3数据估算了汉江流域植被NPP，在RS、GIS的技术支持下，使用趋势分析法、相关分析法以及空间统计分析等方法分析了汉江流域植被净初级生产力的空间格局和时间变化趋势，探究了汉江流域人为因素和气象因素对流域植被的影响。研究结果表明：（1）汉江流域植被NPP整体上呈现出东西部汉中、南阳、江汉地区高，中部商洛、安康、十堰地区较低的状况，中游、上游、下游的植被NPP均值依次递减，NPP高值区主要集中在农作物区域，低值区主要集中在伏牛山南麓的混交林和落叶阔叶林区域。（2）2000-2012年间汉江流域植被的净初级生产力呈现出轻微波动、缓慢上升的趋势，年均植被NPP为433.1gC/m²，年际增长幅度为3.1gC/m²/a，上游和中游区域植被NPP显著增长，而下游区域植被NPP有轻微下降的趋势。（3）对比不同时段气象要素对汉江流域植被生长的影响程度，发现7-8月的降雨和6-8月的气温对于汉江流域植被的影响程度强于其他时段同类气象要素。整体上，降水对于植被生长的影响强于气温，但是气温作用于植被生长的持续性和累积性更强。（4）在2000-2010年间，由于土地利用类型的变化使得汉江流域植被净初级生产量增加了1.29t，占流域植被净初级生产量总变化量的15%，人类活动对流域植被NPP变化的影响不可忽视。

关键词：净初级生产力；汉江流域；趋势分析；相关分析

Abstract

Under the influence of global climate change caused by the greenhouse effect, how the vegetational net primary productivity which is the primary material and energy input of ecosystem respond has always been the focus of geography and ecology research in recent years. The geoecological research to study the response of the net primary productivity of vegetation under the influence of climate change is of great significance for the management of regional ecosystem health and the development of human ecological economy.

Based on the vegetation NPP estimation data MODIS17A3, the spatial pattern and temporal trend of the net primary productivity of the Hanjiang River Basin, the influence of the changes of land use types caused by human activities in the river basins and meteorological factors on the vegetation were analyzed by using the trend analysis method, the correlation analysis method and the spatial statistical analysis under the technical support of RS and GIS. The research results indicates:

1. The vegetation NPP of the Hanjiang River Basin showed a high level in the eastern and western of the Hanjiang River Basin, a low level in the middle of the basin. From the NPP mean value of the vegetation, the middlestreamareagt;the upstreamgt;the downstream area, the high value areas were mainly concentrated in the crop areas, and the low value areas were mainly concentrated in the south of Funiu Mountain where the vegetation is mainly mixed forest and deciduous broad-leaved forest.(2) The net primary productivity of vegetation in Hanjiang River Basin showed a slight fluctuation and a slow rise trend. The average annual NPP was 433.1gC / m2 / a, the interannual growth rate was 3.1gC / m2 / a, the NPP of the middlestream area and upstream area was significantly increased, while the NPP in the downstream area showed a slight decrease.(3)Compared with other periods, the influence of rainfall during July to August and temperature during June to August are stronger. On the whole, the effect of rainfall on vegetation growth is stronger than that of temperature, but the influence of temperature on vegetation growth is more sustainable.(4) In 2000-2010, the accumulation of NPP in the area of land use change in the Basin was 1.29t, which was 15% of the total NPP change in the Hanjiang River Basin, thus it is visible that the effect of human activities on the vegetation growth in the watershed can not be ignored.

Key Words：net primary productivity; Hanjiang River Basin; trend analysis; correlation analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容和方案 3

1.3.1 研究具体内容 3

1.3.2 技术路线 3

1.4 文章结构 4

第2章 植被NPP研究的理论方法 5

2.1 植被净初级生产力及其影响因子 5

2.2 植被NPP估算模型 6

2.3 趋势分析 7

2.4 相关分析 8

第3章 汉江流域植被NPP时空分析 9

3.1 汉江流域概况 9

3.2 数据来源及处理 10

3.2.1 数据来源 10

3.2.2 数据处理 10

3.3 汉江流域植被NPP分析 12

3.3.1 汉江流域植被NPP空间格局 12

3.3.2 汉江流域植被NPP变化趋势 13

3.3.3 汉江流域植被NPP人为要素影响分析 15

3.3.4 汉江流域植被NPP气象要素影响分析 17

第4章 结论 19

参考文献 20

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景意义

工业革命以来，化石燃料一直作为人类社会的主要能源，维持着人类社会的运作，其过度使用使得大气中CO₂、CH₄等温室气体的含量不断升高，进而导致了温室效应的出现。在温室效应的影响下，全球范围的气候发生着变化，这对地表植被的生长和繁殖都产生了直接的影响。

植被的净初级生产力（NPP）是指植被通过光合作用所固定的有机碳减去自身呼吸消耗剩下的部分，它不仅能反映植被的生长状况，同时还决定了生态系统中包括动物和人类在内的异养生物所能利用的物质和能量^[1]。对于净初级生产力的研究，其实早在19世纪末就已经开始，到上世纪中期，由于温室效应、环境恶化等问题的日益严重，地表植被净初级生产力的研究越来越受到重视。国际科学理事会、世界气象组织等国际科学研究组织先后制定了国际地圈-生物圈计划（IGBP）、世界气候研究计划（WCRP），将地表植被净初级生产力作为核心研究内容之一，进行了大量研究。地表植被净初级生产力是生态系统最主要的物质能量输入，研究其在气候变化、人类活动影响下的响应状况，对于全球范围碳循环的研究，生态系统健康状况的监测与治理以及人类生态经济的发展都有着重要的意义。