东北三江平原湿地植被NPP的遥感方法研究.pdfVIP

摘 要 植被净第一性生产力（NPP）是指绿色植物在单位面积、单位时间内所累积 的有机物数量。NPP 作为地表碳循环的重要组成部分，不仅直接反映了植被群落 在自然环境条件下的生产能力，表征陆地生态系统的质量状况，而且是判定生态 系统碳源/汇和调节生态过程的主要因子，在全球变化及碳平衡中扮演着重要的 作用。湿地是多水条件下形成的自然综合体，它广泛分布于世界不同的气候带， 是重要的地表景观类型之一。湿地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分， 开展其 NPP 研究对于揭示陆地生态系统过程具有重要意义。然而湿地生态系统 NPP 的研究，特别是区域湿地生态系统NPP，是陆地生态系统 NPP 的薄弱环节， 这是由于湿地生态系统观测困难，很多地区人无法进入。同时，点观测无法满足 湿地生态系统区域 NPP 研究的需要。 本文运用地理信息系统和遥感手段，利用 MODIS、TOMS 遥感数据和气象数据， 以CASA 模型为基础，模拟了 2004 年三江平原湿地植被生长季的 NPP，分析了湿 地植被 NPP 和光能利用率的时空分布特征，揭示了影响三江平原湿地植被 NPP 变化的气候因子。 论文在区域尺度上，单独对天然湿地植被和人工湿地植被的 NPP 进行了模拟 研究，分析了其时空变化特点，及其与气象因子的关系，这是对陆地生态系统 NPP 研究的丰富和发展，具有理论和现实意义。本文以 CASA 模型为基础，对模 型进行了继承和创新，提出根据研究区湿地植被指数，利用 fPAR 同植被指数的 线性关系，计算 fPAR，不仅将 MODIS 数据应用于 NPP 研究，而且保证了 NPP 区 域模拟精度。论文主要研究内容包括： 1、多时相MODIS-NDVI 提取三江平原湿地分布 近年来，新发展的 MODIS 传感器，具有更高的空间分辨率、光谱分辨率和 辐射分辨率，其应用日益受到人们的关注。然而，利用 MODIS 进行湿地分布提取 方面的报道较少。本论文研究了利用多时相的 MODIS-NDVI 数据进行湿地分布提 取的方法，并利用多种手段，对结果进行验证，证明了该方法应用于湿地分布提 取的有效性，其精度为 78.57％。结果表明研究区三江平原的湿地率为 19.66％ （包括天然湿地、人工湿地和水体），其中水体为 1.62％。这为进一步计算湿地 ii 植被 NPP 提供了基础，对于 MODIS 应用于湿地监测提供了很好的参考。 2、NPP 遥感估算模型 根据前人研究成果，结合新一代对地观测数据 MODIS 数据，对 CASA 模型进 行了继承和创新，保证了其在区域研究中的精度：（1）利用周广胜和张新时建立 的区域实际蒸散模型，简化了水分胁迫因子的计算；（2）结合区域植被特点，基 于植被指数同fPAR 的线性关系，计算fPAR ，从而保证区域 NPP 的模拟精度； （3）利用TOMS 月平均反射率反演光合有效辐射。 模拟结果表明，在主要生长季 7、8、9 三月，无论是 NPP，还是光能利用率， 水稻都高于天然湿地植被，这主要决定于水稻的生物特性，同时加上人工施肥等 因素，因此水稻有较高的NPP 和较强的光能利用能力。 3、NPP 和光能利用率时空变化特征 论文基于 CASA 模型，利用遥感数据对天然湿地植被和人工湿地植被 （水稻） 的NPP 和光能利用率进行了模拟，分析和探讨了其时空变化特征，指出 NPP 和光 能利用率的季节变化具有单峰特征，天然湿地植被 NPP 和光能利用率的季节变化 主要受 5、6、7、8 四个月气候的影响，而水稻主要受 7、8 两月的气候影响。 4、NPP 与气候因子的相关分析 论文利用灰色关联度对 NPP 与气候因子 （气温、降水、光合有效辐射）的关 系进行了分析，指出温度是影响该地区湿地植被 NPP 的主要因素。 关键词：湿地生态系统 NPP MODIS CASA 三江平原 iii Research in Net Primary Productivity of Wetland Vegetation in Sanjiang Plain by Remote Sensing MA