基于MODIS 数据的安徽淮河流域陆地植被净初级生产力分析

陈思英等

摘 要：淮河流域作为全球变化的敏感区域，分析其植被生产力变化特征具有重要意义。基于EOS/MODIS卫星遥感资料，对安徽淮河流域植被净初级生产力（NPP）变化的时空特征进行了分析。结果表明：2000-2006年安徽淮河流域年平均NPP为336.62gc/m2，其中，2004年NPP最大，为380.73gc/m2，2000年最小，为298.76gc/m2；根据年NPP分布显示，淮河以南地区的植被生长状况要好于淮河以北地区，在淮河以南地区，长江以南的植被生长状况要好于长江以北地区，主要因为这些地区多为森林，植被覆盖度高。2000-2006年间，安徽淮河流域NPP总体呈增加趋势，淮河沿岸NPP增加明显。

关键词：净初级生产力；MODIS；淮河流域

中图分类号 S688.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）07-124-02

陆地生态系统碳循环是全球变化研究的核心内容之一[1]。随着全球变化研究的不断深入，植被净初级生产力在研究全球变化对生态系统的影响、响应和对策中，成为一项不可缺少的指标及核心内容。植被净初级生产力（Net Primary Productivity， NPP）是指绿色植物在单位时间和单位面积上所产生的有机干物质的总量。它不仅是碳循环的原动力，而且是判定碳的源汇以及调节生态过程的主要因子[2]。因此，NPP的动态监测对阐明大气CO2浓度增加和全球气候变化及氮和磷沉降增加对陆地植被过程的作用机制具有显著的意义，同时有利于更好地预测未来植被生产力的变化及其对碳循环的影响，因此NPP的动态监测在全球变化及其区域响应研究中具有十分重要的意义。

随着遥感和计算机技术的快速发展，遥感数据被广泛应用在植被动态变化的研究中。1999年发射的EOS/TERRA卫星搭载的中分辨率成像光谱仪（MODIS）具有较高的空间和光谱分辨率，提高了人们对地表覆盖的观测能力，在植被研究中的应用越来越广泛。笔者利用美国国家航空航天局（NASA）的EOS/MODIS的TERRA卫星提供的遥感数据产品（MOD17A3），对安徽省淮河流域陆地植被2000-2006年共5a的NPP状况进行分析。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 淮河流域地处我国东部，介于长江和黄河两流域之间，位于E112°-121°、N31°-36°，流域面积27万km2。安徽淮河流域位居淮河中游，境内流域面积6.7万km2，占全省面积的48.2%，耕地约304.7万hm2，占全省总耕地面积的2/3以上，人口约3 417万，占全省总人口的56%，是安徽主要的农副产品产区，同时也是我国重要的商品粮基地。安徽淮河流域地处南北气候过渡地带，属暖温带半湿润季风气候区，气候温和，雨量适中，以平原为主，仅有部分低丘地带。

1.2 数据来源与处理 研究所用遥感数据为MODIS提供的2000-2006年的MOD17A3数据，空间分辨率为1km×1km，该数据已在全球和区域NPP与碳循环研究中得到广泛应用[3-4]。具体原理见Heinsch等[5]。利用MRT（Modis Reprojection Tool）软件对NPP数据进行投影转换、拼接处理。利用ENVI4.8和ArcGIS10.0对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 2000-2006年安徽淮河流域年NPP变化 计算结果表明（图1），安徽淮河流域陆地植被年平均NPP值在2000-2006年期间存在2个峰值，分别为2002年（348.63gc/m2）和2004年（380.73gc/m2），2004年NPP最大，2000年NPP最小，为298.76gc/m2，7a平均NPP值为336.62gc/m2。

2.2 2000-2006年安徽淮河流域年NPP空间分布 2000-2006年安徽淮河流域年NPP空间分布如图2所示，从图中可以看出，安徽淮河流域年NPP总体分布呈现从东南部向西北部逐渐减小的趋势。淮河南部大别山区年NPP明显高于其他地区，年NPP值基本大于500gc/m2，这是由于这些地区的植被主要以常绿阔叶林为主；中部地区年NPP值位于300～500gc/m2，这是由于这些地区为农业区，植被覆盖主要以农作物为主；北部地区年NPP值最小，集中在200～300gc/m2。以长江为界，长江以南年NPP值明显大于长江以北地区；安徽北部地区以淮河为界，淮南地区年NPP值大于淮北地区。呈现这种分布的原因，一方面是因为南部地区主要以森林等常绿植被为主，另一方面可能是因为气候的影响，淮河为我国气候南北分界线，淮河以南气候条件（气温、降水、湿度等）好于淮河以北，这使得淮河以南的植被要好于淮河以北，而NPP能够直接反映这种植被之间有机物质之间的差异。同时，与年平均NPP相似，2004年NPP空间分布明显大于往年，其次为2002年和2006年，2000年NPP最小。

2.3 2000-2006年安徽淮河流域7a间NPP空间变化 图3为2000-2006年安徽淮河流域年NPP空间变化情况。从图3可以看出，2000-2006年7a间，安徽淮河流域NPP总体呈增加趋势，淮河沿岸NPP增加明显，大部分地区增加了100～200gc/m2），局部地区NPP增加大于200gc/m2，显著降低（<200gc/m2）的区域很少。

3 结论

笔者利用MODIS数据产品MOD17A3分析安徽淮河流域2000-2006年植被NPP时空分布及变化特征，结果表明：7a间安徽淮河流域年平均NPP为336.62gc/m2，其中，2004年NPP最大，为380.73gc/m2，2000年最小，为298.76gc/m2；2000-2006年间，安徽淮河流域NPP总体呈增加趋势，淮河沿岸NPP增加明显；淮河以南地区的植被生长状况要好于淮河以北地区，主要因为这些地区多为森林，植被覆盖度高，同时，气候因素对植被的影响也是造成NPP南北分布不均的重要因素。

影响陆地植被生长的因素很多，气候因子、大气CO2浓度、人类活动等均会对植被生长产生影响，在今后的研究工作中，应借助遥感手段，并结合土地利用数据、气象数据和DEM等基础数据对淮河流域植被NPP变化的成因进行更加深入的分析，为淮河流域环境监测、碳循环和全球变化的研究提供依据和借鉴。

参考文献

[1]Braswell， B.， et al.The response of global terrestrial ecosystems to interannual temperature variability[J].Science， 1997，278（5 339）：870.

[2]Field， C.B.， et al.Primary production of the biosphere： integrating terrestrial and oceanic components[J].Science， 1998，281（5374）：237.

[3]Zhao， M.， et al.Improvements of the MODIS terrestrial gross and net primary production global data set[J].Remote sensing of Environment， 2005，95（2）：164-176.

[4]Turner， D.P.， et al.Evaluation of MODIS NPP and GPP products across multiple biomes[J]. Remote sensing of Environment， 2006，102（3～4）：282-292.

[5]Heinsch， F.A.，et al.Users Guide， GPP and NPP （MOD 17A2/A3） Products， NASA MODIS Land Algorithm[D].University of Montana， Missoula， MT， 2003.

（责编：徐世红）