阅海湿地芦苇NPP遥感估算及其时空变化分析

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2021.06.009

气象与环境学报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (6): 71-78.doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.06.009

阅海湿地芦苇NPP遥感估算及其时空变化分析

钟宇峰^1,²(),牛涛^3,*(),贾文贤²,崔云磊^2,⁴,刘洪利³,邓博文²,崔洋⁵,吴门新⁶

1. 中国矿业大学(北京), 北京 100083
2. 富景天策(北京)科技集团有限公司, 北京 100089
3. 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室大气化学实验室, 北京 100081
4. 中国地质大学(北京), 北京 100083
5. 宁夏回族自治区气候中心, 宁夏银川 750002
6. 国家气象中心生态和农业气象中心, 北京 100081

收稿日期:2020-08-03 出版日期:2021-12-30 发布日期:2021-12-09
通讯作者: 牛涛 E-mail:1724169880@qq.com;niutao@cma.gov.cn
作者简介:钟宇峰, 男, 1996年生, 在读硕士研究生, 主要从事遥感、深度学习方面研究, E-mail: 1724169880@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFC1506500);中国气象局保障生态文明气象监测与评估能力示范(宁夏)项目

Remote sensing estimation of reed NPP in Yuehai Wetland and characteristic analysis of its temporal and spatial changes

Yu-feng ZHONG^1,²(),Tao NIU^3,*(),Wen-xian JIA²,Yun-lei CUI^2,⁴,Hong-li LIU³,Bo-wen DENG²,Yang CUI⁵,Men-xin WU⁶

1. China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China
2. Future Weather(Beijing) Technology Ltd. Beijing 100089, China
3. State Key Laboratory of Severe Weather and Key Laboratory of Atmospheric Chemistry of CMA, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China
4. China University of Geosciences, Beijing 100083, China
5. Climate Center of Ningxia Hui Autonomous Region, Yinchuan 750002, China
6. Ecological and Agrometeorological Center of National Meteorological Center, Beijing 100081, China

Received:2020-08-03 Online:2021-12-30 Published:2021-12-09
Contact: Tao NIU E-mail:1724169880@qq.com;niutao@cma.gov.cn

摘要/Abstract

摘要：

利用1987—2012年Landsat 5、2013—2017年Landsat 8数据，分析1987—2017年阅海湿地净初级生产力（NPP）时空变化趋势。同时，基于高分数据（GF2）估算2015—2017年4 m分辨率NPP时空变化，与Landsat结果进行对比。结果表明：在各年7—8月的NPP中2002年NPP值最低，为691.11 g·C·m^-2，2003—2007年NPP均值先增大后减小，2008年后芦苇NPP均值趋于平缓；20世纪80—90年代，芦苇广泛分布于阅海湿地湖中心及四周区域，21世纪00—10年代，芦苇集中分布于湖域东北部区域；1987—2017年，阅海湿地芦苇NPP变化区域差异明显。阅海湿地东北部区域呈降低趋势。对比阅海湿地2016—2017年GF2与Landsat反演区域平均NPP，二者并无显著差异，且变化趋势也一致。

关键词: 遥感反演, 净初级生产力, 芦苇

Abstract:

Using Landsat 5 data from 1987 to 2012, and Landsat 8 data from 2013 to 2017, the spatio-temporal characteristics and changing trends of net primary productivity (NPP) in Yuehai Wetland from 1987 to 2017 were analyzed.At the same time, based on high-resolution (Gaofen) data (GF2), the spatio-temporal changes of NPP with 4 m resolution from 2015 to 2017 were estimated and compared with Landsat results.The results show that the NPP in 2002 was the lowest with a value of 691.11 g·C·m^-2, and the average NPP increased firstly and then decreased from 2003 to 2007.After 2008, the average NPP tended to be stable.Reeds are distributed widely in the central and surrounding areas in Yuehai Wetland from the 1980s to the 1990s.And then reeds are concentrated in the northeastern region of the wetland from the 2000s to the 2010s.NPP of Yuehai Wetland changed significantly from 1987 to 2017.The area in the northeastern region of Yuehai Wetland is a decreasing trend.Comparing the average NPP retrieved by GF2 and Landsat in Yuehai Wetland from 2016 to 2017, it can be found that there is no significant difference between them and their changing trends are consistent.

Key words: Remote sensing retrieval, Net primary productivity, Reed

中图分类号:

TP79
Q948.1

钟宇峰, 牛涛, 贾文贤, 崔云磊, 刘洪利, 邓博文, 崔洋, 吴门新. 阅海湿地芦苇NPP遥感估算及其时空变化分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(6): 71-78.

Yu-feng ZHONG, Tao NIU, Wen-xian JIA, Yun-lei CUI, Hong-li LIU, Bo-wen DENG, Yang CUI, Men-xin WU. Remote sensing estimation of reed NPP in Yuehai Wetland and characteristic analysis of its temporal and spatial changes[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2021, 37(6): 71-78.

图/表 7

表1

表2

图1

图2

表3

图3

图4

参考文献 31

1	安妮, 宁小莉, 海全胜, 等. 基于MODIS数据的近15年浑善达克沙地植被净初级生产力时空分布研究[J]. 干旱区资源与环境, 2020, 34 (4): 168- 175.
2	郭斌, 王珊, 王明田. 1999—2015年若尔盖草原湿地净初级生产力时空变化[J]. 应用生态学报, 2020, 31 (2): 424- 432.
3	曲修齐, 刘淼, 李春林, 等. 生态承载力评估方法研究进展[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (4): 113- 119. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.04.016
4	李荣平, 周莉, 谢艳兵, 等. 1957—2004年盘锦芦苇湿地的气候变化特征分析[J]. 气象与环境学报, 2006, 22 (4): 13- 17. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2006.04.003
5	贾庆宇, 周莉, 王笑影, 等. 盘锦湿地芦苇群落冠层内辐射分布特征[J]. 气象与环境学报, 2008, 24 (4): 19- 22. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2008.04.004
6	Field C B , Behrenfeld M J , Randerson J T , et al. Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components[J]. Science, 1998, 281 (5374): 237- 240. doi: 10.1126/science.281.5374.237
7	张峰, 周广胜. 中国东北样带植被净初级生产力时空动态遥感模拟[J]. 植物生态学报, 2008, 32 (4): 798- 809. doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.04.008
8	Cramer W , Kicklighter D W , Bondeau A , et al. Comparing global models of terrestrial net primary productivity (NPP): overview and key results[J]. Global Change Biology, 1999, 5 (S1): 1- 15. doi: 10.1046/j.1365-2486.1999.00009.x
9	王芳, 高永刚, 白鸣祺. 近50年气候变化对七星河湿地生态系统自然植被第一性净生产力的影响[J]. 中国农学通报, 2011, 27 (1): 257- 262.
10	宗玮, 林文鹏, 周云轩, 等. 基于遥感的上海崇明东滩湿地典型植被净初级生产力估算[J]. 长江流域资源与环境, 2011, 20 (11): 1355- 1360.
11	王莉雯, 卫亚星. 盘锦湿地净初级生产力时空分布特征[J]. 生态学报, 2012, 32 (19): 6006- 6015.
12	张冬有, 冯仲科, 李亦秋, 等. 基于C-FIX模型的黑龙江省森林植被净初级生产力遥感估算[J]. 林业科学, 2011, 47 (7): 13- 19.
13	胡波, 孙睿, 陈永俊, 等. 遥感数据结合Biome-BGC模型估算黄淮海地区生态系统生产力[J]. 自然资源学报, 2011, 26 (12): 2061- 2071. doi: 10.11849/zrzyxb.2011.12.006
14	李传华, 曹红娟, 范也平, 等. 基于校正的CASA模型NPP遥感估算及分析——以河西走廊为例[J]. 生态学报, 2019, 39 (5): 1616- 1626.
15	毛德华, 王宗明, 韩佶兴, 等. 1982—2010年中国东北地区植被NPP时空格局及驱动因子分析[J]. 地理科学, 2012, 32 (9): 1106- 1111.
16	Riutta T , Malhi Y , Kho L K , et al. Logging disturbance shifts net primary productivity and its allocation in Bornean tropical forests[J]. Global Change Biology, 2018, 24 (7): 2913- 2928. doi: 10.1111/gcb.14068
17	刘洋洋, 章钊颖, 同琳静, 等. 中国草地净初级生产力时空格局及其影响因素[J]. 生态学杂志, 2020, 39 (2): 349- 363.
18	陈峰, 李红波, 刘亚静. 基于GIS和CASA的滇南山区植被NPP时空分异及其影响因素——以云南省元阳县为例[J]. 生态学杂志, 2018, 37 (7): 2148- 2158.
19	张猛, 曾永年. 融合高时空分辨率数据估算植被净初级生产力[J]. 遥感学报, 2018, 22 (1): 143- 152.
20	王晓峰, 程昌武, 尹礼唱, 等. 新疆生态系统服务时空变化及权衡协同关系[J]. 生态学杂志, 2020, 39 (3): 990- 1000.
21	丁相元. 基于GF-1卫星数据的半干旱草原区NPP遥感估算[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2016.
22	李传华, 周敏, 王玉涛, 等. 西北干旱区植被净初级生产力年际变化及其时空和气候因子的贡献——以河西走廊为例[J]. 生态学杂志, 2020, 39 (10): 3265- 3275.
23	齐拓野, 米文宝, 邱开阳, 等. 干旱区湿地生态需水量研究——以银川市阅海湿地为例[J]. 干旱区资源与环境, 2012, 26 (3): 76- 82.
24	杜天奎, 谢强. 宁夏阅海国家湿地公园春季鸟类物种多样性及群落组成[J]. 河南师范大学学报: 自然科学版, 2019, 47 (5): 102- 111.
25	贾庆宇, 周莉, 谢艳兵, 等. 盘锦湿地芦苇群落生物量动态特征研究[J]. 气象与环境学报, 2006, 22 (4): 25- 29. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2006.04.005
26	蔡雨恋, 郑有飞, 王云龙, 等. 利用改进的CASA模型分析三江源区净植被生产力[J]. 南京信息工程大学学报, 2013, 5 (1): 34- 42. doi: 10.3969/j.issn.1674-7070.2013.01.004
27	李刚, 辛晓平, 王道龙, 等. 改进CASA模型在内蒙古草地生产力估算中的应用[J]. 生态学杂志, 2007, 26 (12): 2100- 2106.
28	罗玲. 芦苇湿地植被NPP遥感估算模型构建与应用[D]. 长春: 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2017.
29	章辰宇, 韩梓阳, 黄思远, 等. 利用Landsat时间序列数据识别桉树林[J]. 产业与科技论坛, 2018, 17 (7): 43- 45. doi: 10.3969/j.issn.1673-5641.2018.07.021
30	Mu B H , Zhao X , Wu D H , et al. Vegetation cover change and its attribution in China from 2001 to 2018[J]. Remote Sensing, 2021, 13 (3): 496. doi: 10.3390/rs13030496
31	李世龙, 雷兴碧, 邱小琮, 等. 银川阅海湖水生生态系统健康评价[J]. 南水北调与水利科技(中英文), 2020, 18 (3): 168- 173, 200.

年份	Landsat 8/(g·C·m^-2)	GF2/(g·C·m^-2)
2016	1188.33	1254.64
2017	1049.37	1175.00

样本	位置	株数/株	鲜重/(g·m^-2)	干重/(g·m^-2)	采样NPP/(g·C·m^-2)
水生1	38°32′12″N 106°11′34″E	172	7654.82	3775.53	1698.99
水生2	38°32′44″N 106°11′42″E	179	10430.47	4896.97	2203.63
水生3	38°32′39″N 106°11′52″E	200	9401.34	4663.95	2098.78
陆生1	38°32′37″N 106°11′40″E	279	1379.94	674.34	303.45
陆生2	38°32′30″N 106°11′27″E	362	1100.75	585.72	263.57
陆生3	38°32′26″N 106°11′22″E	183	1289.94	752.71	338.72
	均值		5209.54	2558.20	1151.19

统计量	月平均气温/℃			月累计降水量/mm
统计量	6月	7月	8月	6月	7月	8月
相关系数	-0.19	-0.14	-0.03	0.05	-0.12	-0.06
显著性(P)	0.31	0.46	0.86	0.80	0.53	0.77

[1]	吕国红, 王笑影, 贾庆宇, 温日红, 谢艳兵. 盘锦芦苇湿地土壤热通量变化特征研究[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 156-160.
[2]	贾庆宇, 于文颖, 谢艳兵, 梁成华, 吕国红, 王笑影, 温日红, 刘晶淼. 芦苇湿地与玉米旱地近地层小气候特征对比[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 148-154.
[3]	甄晓杰,周广胜,贾庆宇,谢艳兵. 盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量参数化方案研究[J]. 气象与环境学报, 2009, 25(5): 7-12.
[4]	贾庆宇,周莉,王笑影,周广胜,谢艳兵. 盘锦湿地芦苇群落冠层内辐射分布特征[J]. 气象与环境学报, 2008, 24(4): 19-22.
[5]	何奇瑾,周广胜,周莉,王云龙. 盘锦芦苇湿地空气动力学参数动态特征及其影响因素分析[J]. 气象与环境学报, 2007, 23(4): 7-12.
[6]	赵先丽,周广胜,周莉,吕国红,贾庆宇,谢艳兵. 盘锦芦苇湿地土壤微生物初步研究[J]. 气象与环境学报, 2007, 23(1): 30-33.
[7]	贾庆宇,周莉,谢艳兵,周广胜,. 盘锦湿地芦苇群落生物量动态特征研究[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 25-29.
[8]	汪宏宇,周广胜. 盘锦湿地芦苇生态系统长期通量观测研究[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 18-24.
[9]	李荣平,刘晓梅,周广胜. 盘锦湿地芦苇物候特征及其对气候变化的响应[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 30-34.
[10]	何奇瑾,周广胜,周莉,王云龙. 盘锦芦苇湿地水热通量计算方法的比较研究[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 35-41.
[11]	于文颖,周广胜,周莉. 盘锦湿地芦苇群落蒸发散模拟研究[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 47-52.
[12]	吕国红,周广胜,周莉,谢艳兵,贾庆宇,赵先丽. 盘锦湿地芦苇群落土壤碱解氮及溶解性有机碳季节动态[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 59-63.
[13]	周莉,周广胜,贾庆宇,吕国红,谢艳兵,赵先丽. 盘锦湿地芦苇叶片气孔导度的模拟[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 42-46.
[14]	谢艳兵,贾庆宇,周莉,李荣平,吕国红. 盘锦湿地芦苇群落土壤呼吸作用动态及其影响因子分析[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 53-58.
[15]	赵先丽,周广胜,周莉,吕国红,贾庆宇,谢艳兵. 盘锦芦苇湿地土壤微生物特征分析[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 64-67.

阅海湿地芦苇NPP遥感估算及其时空变化分析

Remote sensing estimation of reed NPP in Yuehai Wetland and characteristic analysis of its temporal and spatial changes

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 31

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 10