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1、气候变化对中国东北地区NPP的影响1 NPP概述植被净初级生产力(Net Primary Productivity,简称NPP)是指植物在单位时间 单位面积上由光合作用产生的有机物质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分，它是 生态系统中物质与能量运转研究的基础，直接反映植物群落在自然环境条件下的 生产能力。NPP是评价生态系统结构与功能协调性，以及生物圈人口承载力的重 要指标。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开展区域尺 度的生态系统NPP研究有着十分重要的意义，因为它与目前受到广泛关注的其 他重大问题如碳循环
2、与碳扰动、土地利用变化、气候变化和自然资源管理等的研 究有着密切联系，可以说是这些研究工作中的重要环节之一。东北地区资源丰富，有广阔的农田、森林和草原，是中国重要的商品粮基地 和最大的林区，其人均耕地、森林面积和蓄积量均居全国之首。东北地区地处我 国中高纬度地区，气候变化剧烈且影响明显，加之长期以来人类活动对资源的不 合理利用和过度开发，土地覆盖变化明显,，生态环境正逐年恶化。以气候变暖为主要特征的全球气候变化已经成为国际公认的事实，在全球变 化与陆地生态系统的研究中，对气候-植被关系的确定具有十分重要的意义。NPP 不仅仅是能量流和物质循环的基础，而且在全球碳循环中扮演着重要角色，巨大 地影
3、响着全球碳循环和全球气候变化，关于气候变化对NPP影响的相关研究是 全球科学界关注的核心问题之一。在20世纪，地球表面的平均气温升高0.06C，在1979-1998的20年间，地 球表面的平均气温升高了 0.19Co Mingkui Cao等人利用CEVSA模式模拟研究 了中国近20年生态系统碳循环对气候变化的响应,研究表明中国东北区域近20 年温度升高了 0.4C,降水减少了 4mm,由此导致了本区域的生态系统生产力(NEP) 变化了 0.01GtC。中国陆地面积广大，气候和生态系统复杂多样，在过去20年，中 国各个地区的气候和土地利用发生了很大的变化。气候总体变暖，但区域差异较 大。自从8
4、0年代到90年代，在北半球高纬地区增温幅度为0.26C，低纬地区为 0.22 C。但是在中国北方的干旱地区增温幅度为0.40C，在中国南部湿润地区为0.34C，在中国北部干旱地区的气候变暖使该地区比20世纪的平均温度高1C。2研究范围研究区位于中国东北部（图1）,东经101.829度至东经135.36度，北纬30.609 度至北纬53.895度，东西跨度为33.531度，南北跨度为23.276度，处于半湿润 和半干旱的过渡地区，多年平均降水量从内蒙东部的172mm到辽东和山东半岛的 1037mm间变化;该区域处于中国暖温带和温带的变化区，年均温度从东北北部 -11C到淮河流域的14C不等。海拔
5、高度变化从华北平原和三江平原的50m到秦 岭的4586m不等.土地覆盖以耕地、林地和草地覆盖为主！，分别占整个区域的 39.2%、26.94%和26.17%，未利用土地占整个区域的4.46%，建设用地仅占1.52%。 本区域地域广阔，温度适宜，降水较多，土地净生产力较高，人口密度高，是中 国经济较发达地区，也是我国主要的农业生产区域。近年来因经济的发展，人口 的增加，城镇面积扩大，又加上全球气候变暖，使本区域的人口承载力及生态环 境的结构都产生了变化。图1东北地区植被分布图3东北地区NPP的变化本地区NPP的年际变化很大，20年的年平均0.91PgC（1Pg=10i5g）,年际变化 率8.09
6、%，年减少率6.9TgC（1Tg=1012g）。研究区域20年来NPP减少趋势非常的 明显。前10年NPP年平均值为0.955PgC，后10年NPP年平均值为0.867 PgC， 10年来减少量为88Tg。从季节分析，20年来，夏季NPP减少趋势显著，年减少 4.73TgC，年际变率为8.3%；春季及秋季变化较平稳，虽呈减少的趋势，但年减 少率为1 TgC左右；冬季NPP的值仅占全年NPP值的0.4%左右，20年以减少的 趋势为主，年减少0.04TgC，但年际变率特别大（约20%）。如表1所示：表1 1981-2000年东北地区NPP与温度、降水5年平均变化年温度侦C）降水（mm）NPP (P
7、gC)咬 L19850.974219861990530525.70.937()1.991-19955.47529.10.86921996 20005.79499,60.86291981-2000年东北地区NPP变化如图2：图2 1980-2000年东北地区NPP变化图3为2000年-2006年东北地区植被7年年均NPP,其变化范围为62gC-1 240gC/（m2.年），平均值为400.85gC/（m2.年），比全国同期植被年均 NPP（360.97gC/（m2.年）高11.02%。其中2003年东北地区植被的年均NPP最大，为 413.17gC/（m2.年），其次为2001年,其值为411.
8、87gC/（m2.年）；2000年植被年均 NPP最小，仅385.79gC/（m2.年）（表2）。对2000年-2006年东北地区植被年平均NPP分级构成比例分析（图3）可以看出，东北地区植被年NPP主要集中在 200gC-400gC/（m2.年）区间，占东北地区总面积的百分比在50%-60%之间；其次为 NPP在400gC-600gC/（m2.年）的区间，所占百分比在25%-35%之间；再次为 NPP600gC/（m2.年）所占比例最小, 一般小于9%。表2 2000-2006年东北地区植被年均NPP特征年份2(X)22(X)32(X)5平均东北地区385.映HI. 87.1L3. 17%K
9、k 71全国3 -10. 23352. 233近位3H3.NM3. 0一43W 593T1.643 间.97图3 2000-2006东北地区平均植被NPP分布如图3所示，由于受纬度地带性、经度地带性等植被、气候、地形因素的综 合影响，总体呈现从东南到西北递减的趋势。东北地区的长白山地，大兴安岭和 小兴安岭等森林分布区植被年平均NPP较高，尤其是长白山地东南部的吉林省抚 松、临江、长白、集安、安图、和龙等地区及三江平原的完达山地区，小兴安岭 南部的伊春北部地区出现NPP最大值，NPP大于600gC/（m2.年），而其它林区年平 均NPP在（400-600）gC/（m2.年）之间；辽河平原、松嫩平
10、原和三江平原的农业区及 呼伦贝尔草原东部的温带草甸草原区，大兴安岭北端的漠河、塔河地区年平均 NPP介于（200-400）gC/（m，年），而呼伦贝尔高原的温带丛生禾草草原区，松嫩平 原西部的农牧交错区及内蒙古赤峰市的大兴安岭南段与内蒙古高平原向辽河平 原的过渡地带农牧交错区及科尔沁沙地年平均NPP最小，其NPP小于 200gC/（m2.年），表明该地区植被生长状况比较差。NPP在80年代减少的趋势显著。在空间上表现为年均NPP值（gC/a.m2）小 于354的分级区间面积均在扩大，增加面积占整个面积的7.19%,主要分布在大兴 安岭、东北平原、内蒙东部和黄土高原区域；NPP值大于526的分级
11、区间面积在 缩小，减少面积占整个面积的8.49%,主要分布在小兴安岭、长白山脉、华北平原、 山东半岛和秦岭淮河流域。NPP的空间变化同年降水的空间变化有高度的一致性, 降水减少的区域NPP值降低，降水增加的区域NPP值增加；NPP的空间变化同温 度的空间变化不一致。NPP的旬变化深受降水和温度的影响,20年来的旬NPP同 旬降水量的相关系数为0.407（P0.01），同温度的相关系数为0.648（P 15明显增加42 7353 444降水与温度变化对NPP的影响本研究区域处于温带的湿润、半湿润和半干旱的过渡区域，降水年际变化较 大，1980-2000年20年来该区域平均降水为522mm，年际变率是10.28%。该区 域20年来年降水减
