福建省森林生态系统NPP遥感模拟的研究.pdfVIP

福建省森林生态系统NPP遥感模拟研究 江洪，汪小钦，孙为静 (福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福州 350002； 福州大学福建省空问信息．T-程研究中心，福州 350002) 摘要：利用MODIS遥感影像、气象资料和GIS数据等，采用BEPS过程模型对位于东南沿海 的福建省进行了2004年森林生态系统植被净初级生产力(NPP)的模拟研究。研究结果表明，2004年 6～8月NPP形成较为明显的沉降，这可能与当年福建省发生干旱，特别在6月降水显著减少有一定 的联系。另外，森林生态系统自养呼吸与温度存在显著正相关关系。在空间分布上，全省NPP年均 值与海拔高程高度相关，体现了海岸带地区NPP空间分布的特有规律。2004年福建省森林NPP平 均值为578．979C／m2．a’NPP总量累计达到46．18×106tC，不同林地NPP全年平均值大小依次为：竹 结果也表明，MODIS遥感影像由于其高时间分辨率和中等空间分辨率及免费下载等特性，适合区域 森林生态系统研究， 关键词：植被净初级生产力；BEPS模型；MODIS：海拔 植被净初级生产力(net primary 时间内所累积的有机物量，表现为光合作用固定的有机碳中减去本身呼吸消耗后的剩余部 分，也称净第一生产力。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。 NPP的研究方法从技术手段上，可以分为微观的站点观测与宏观的模型模拟估算两大 类。其中，NPP模拟估算的模型主要有：统计模型、参数模型和过程模型。目前，利用过 程模型和参数模型对区域NPP模拟估算的研究比较多，如冯险峰利用BEPS模型对全国植 被生态环境NPP的研究p-2],王培娟等采用经过地形修正后的BEPS模型对长白山自然保 护区森林NPP的模拟研究pJ：还有BradfordJ．B．等利用光能利用率模型结合地面数据的修正 Mathew等人采用数据同化方法对美国俄勒冈 对美国草地和农用地NPP的监测【4J；Williams 州的松树林NPP的模拟pJ等。其中MODIS遥感数据由于其高时间分辨率、中等空间分辨率 和免费下载等良好特性，正成为区域NPP模拟估算首选数据源。 本文研究主要选择MODIS遥感数据，以福建省为研究区，采用BEPS模型对其森林生 态系统的NPP进行模拟，并结合相关气象资料和地理基础信息进行时空分析，探讨了区域 森林生态系统NPP的时空分布特征。 1研究区概况 台湾省隔台湾海峡相望，是中国距南亚、西皿、东非和大洋洲最近的省份之一。福建省土地 面积为1．214x105km2，其中山地丘陵面积约占全省土地总面积的90％。其森林资源丰富， 是我国南方的重点林区之一，2004年全省森林覆盖率62．96％，居全国第一。气候上，福建 255 紧靠北回归线北面，属亚热带，背山面海，季风气候显著。2004年全省年平均气温15．3～ 小时。气候最热的时候，大部分地区在七月，最冷的时候沿海在二月，内陆在一月。 2 BEPS模型主要特征 J BEPS模型是LiuJ和ChenM等人在FOREST-BGC模型的基础上发展起来的遥感机 理模型61，模型模拟了碳循环和水循环过程，通过以气孔导度模型为主的生理调节子模型将 碳、水循环紧密联系在一起。其中碳循环过程主要包括植物的光合作用、呼吸作用、碳分配、 净生产以及土壤呼吸等生理过程；模型模拟的主要步骤有：①土壤水分平衡模拟，②气孔传 导过程和叶肉传导过程模拟，③光合作用过程和呼吸作用过程模拟，④每日NPP模拟，⑤ 全年NPP的模拟17J。由于BEPS模型能方便利用遥感影像数据，同时所需参数数据较少，因 此适合于大空间尺度的NPP模拟与研究。当前，BEPS模型不仅在加拿大进行了森林的NPP 模拟睁7。，在中国更是得到了一定的应用和推广，包括全国尺度【卜2】和区域尺度的研究13,g]。 3数据处理与NPP模拟估算 3．1数据源 根据BEPS模型的需要和研究区的实际情况进行数据源的收集