基于CASA模型的东北地区农田净初级生产力（NPP）研究

基于CASA模型的东北地区农田净初级生产力（NPP）研究

植被净初级生产力表征了绿色植物对光能的利用程度,或者说表征了植被将光能转换成有机能的能力,它的准确定义是指绿色植物在单位面积,单位时间内能够积累的有机物数量,它是植物满足自身生长的需要所消耗的有机物数量之后剩下的部分。东北地区作为我国最大的粮仓,研究其净初级生产力,能够为我国的粮食供应和实行相关的粮食政策提供科学依据和决策依据。本文利用国际上流行的CASA模型,并对其进行改进,结合NDVI遥感数据和气象数据,估算了1982-2009年东北地区农田生长季的净初级生产力,并分析了影响植被净初级生产力的主要自然因素和人文因素。本文主要的工作和主要结论包括: (1) CASA模型的改进和构建 利用CASA模型的改进估算1982年-2009年的东北地区农田生长季净初级生产力,在现有数据的基础上,根据研究区的特点,对CASA模型中的主要参数做了改进和处理:首先是太阳总辐射的计算,舍弃了利用辐射点的方法进行计算,取之以常用的气候经验模型方法估算太阳总辐射;其次,利用已有的气温,降水等气象数据,并结合区域蒸散模型对水分胁迫因子进行估算,而放弃了利用土壤参数计算,从而减少了数据量,计算方法更加简便。通过与统计数据估算结果的比较,发现最后的模拟结果比较可信。 (2) AML建模 本文所有的模型构建以及数据输入输出都是利用AML构建,相对于ArcGis Desktop环境,在Arc Workstation环境中,利用AML语言进行操作,其速度更快,效率更高,并且中间数据能够全部保存,有利于数据的查询操作。 (3)东北地区农田生长季NPP空间分布及变化趋势 农田NPP的空间分布并没有发生大的变化,总的分布格局是,东北地区西部农田NPP产量最低,从西往东逐渐升高,但在黑龙江的东部其农田NPP产量也比较低,总的态势是东南部农田NPP大于西北部;基于像元统计分析变化趋势,增加趋势的像元主要分布在西南地区,降低趋势的像元主要分布在中部和东北部地区,结合距平百分率发现,NPP高产区农田的产量呈现下降趋势,而低产区农田却具有增加的趋势。 (4)东北地区农田生长季NPP影响因素分析 东北地区农田生长季平均NPP产量的影响因素,通过传统统计分析方法,基于像元的空间统计方法都得出了东北地区农田生长季NPP产量与生长季降水呈现正相关性,而与生长季的平均气温成线负相关性;人文方面分析了交通因素的影响,发现距离道路越近,农田生长季NPP产量就越高。