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植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)表示绿色植物在单位面积、单位时间内通过光合作用将植被可吸收的太阳能转换成植物有机碳的能力。NPP是表示植被活动的关键变量,是陆地生态系统中物质与能量运转的基础,除了供给植物本身外,还为所有有机体生命提供了能量和物质。植被NPP还是陆地生物圈与大气圈相互作用的的重要中介,尤其是在考虑温室气体CO2浓度的变化的背景下,植被NPP对气候研究具有重要的指导意义。对全球或区域尺度NPP的精确估算被认为是阐明全球变化与陆地生态系统相互作用机制的有效途径。
植被NPP的测算途径有很多,但是区域尺度的NPP,目前只能通过模型估算。其中基于遥感技术的估算模型是目前最有效的途径。景观尺度NPP的研究是从叶片尺度、冠层尺度、单一均值斑块尺度向大区域、全球尺度过渡的连接点,是尺度转换的关键环节,也是目前NPP估算中的一个薄弱环节。本报告针对这一问题,以福建省厦门市为案例,展开研究。
本研究收集了从1986年至2005年的8景TM、ETM+、SPOT5等遥感数据,结合气象数据和基础地理数据,应用光能利用率模型估算了厦门市在相应时相的净初级生产力,分析其动态变化并拟合推算了年净初级生产力。
在估算的过程中,本研究重点研究了如何应用地理信息系统技术和空间分析方法来弥补景观尺度NPP估算中常见的数据缺陷问题。这些方法包括:(1)综合地形数据、研究区风玫瑰花图及海洋性季风气候特征,用少数雨量站数据对降雨量的空间分布进行模拟;(2)通过数字高程模型获得顾及地形影响的高精度的太阳辐射空间分布;(3)利用上述数据结果对湿度和温度的空间分布进行模拟;(4)对园地、草地、灌丛、针叶树、阔叶树混杂的、景观异质性很强、斑块非常破碎的陆地植被,提出了用植被覆盖度来拟合象元水平上的最大光能利用率的方法。