青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算

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1、万方数据第59卷第1期2004年1月地理学报ACTAGEoGRAPⅢCAS眦AV01．59．No．1Jan．．2004青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算端k嬲≥翟黧燃慧煳iOOlOif岍A(1．中国科学院地理科学与资源研究所，北京；⋯f厂l2．日本国立环境研究所，筑波305—8506；3．石油大学(华东)环境科学与工程系，东营257062)摘要：利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000～2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力。结果表明：青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北

2、逐渐递减的梯度，该趋势也与水热梯度表现基本一致；整个青藏高原的净初级生产力为302．44×10n窖cy一，其中森林的净初级生产力最高，120．11×10“gCyr-，占整个高原净初级生产力的39．7％；全年中夏季(争8月)的净初级生产力最高，246．7×10”gCyr"1，约占全年总净初级生产力的80％。用实测数据验证模拟结果表明，二者非常相符。关键词：青藏高原：净初级生产力；遥感；生态系统1引言净初级生产力(NPPl是陆地生态系统碳循环中的一个主要组成部分，近年来区域水平的NPP估算越来越受到科学家们的关注，原因主要有两方面：一方面生产力是生态学研究的一个基本要素；另一方面陆地生态系统

3、通过NPP储存碳对于控制大气CO：浓度的上升起着举足轻重的作用，同时也与政府相关的碳减排政策密切相关[1_3】。青藏高原是地球上最大最高的高原，其海拔高于4000m的地域面积就达120万km2，因此被誉为地球的“第三极”【4】。青藏高原独特的地理气候特征，如高海拔、空气稀薄、太阳辐射强等特征，使其对亚洲甚至北半球的现代大气环流、气候和碳平衡等均产生了重要影响，再加上青藏高原是地球上受人类活动影响最小的区域之一，因此被科学家们作为研究全球变化的“天然实验室，，【5．q。’研究青藏高原区域净初级生产力需要建立基于地理信息系统的生态系统模型。最早的这类模型都是稳定态的回归模型，将生态系统生产力

4、计算为气候因子的函数方程，如Lieth(1973)建立的Miami模型将生产力计算为温度和降水的函数印。这些模型可用于计算年净初级生产力，但不能描述碳库的大小、碳的循环过程以及碳过程的季节性变化。近年来出现了很多可计算碳库大小和循环过程的基于地理信息系统的模型如：HRBM日I、TEM睇1q、CcntuIy[1”、CASA㈣、BIOME-BGC【13】、FBM【川、SILVAN嘲、Hybrid‘1q和CEVSA旧。其中TEM模型的状态变量相对较少，分别计算碳的吸收、排放的动态过程，并有十几年的开发与应用经验，经过了多次的验证。本研究采用TEM模型中的一些算法并借助适时的遥感数据对青藏高原的

5、净初级生产力进行了估算。收稿日期：2003-09．19；修订日期；2003—11-20基金项目：国家自然科学基金重点项目(40331006)，亚洲太平洋地区环境创新战略项目环境综合监翻子课题『FoundationnⅫENationalNaturalScleveeFoundationofa】jHNo．40331006；IntegratedEnvimamentelMonitoring(raM)subpfoject，theAsia-PacificEnvironmtmtalInnovationStrategyProject(APEIs)】作者简介；周才平(1972-)，男，博士，主要从事生态系统

6、生态学研究。E-mail：zboucp@igmrr．ac．cn74-79页万方数据1期周才平等：青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算符2研究方法本研究中主要采用TEM模型中的一些算法，并嵌入了适时的遥感卫星数据(MODIS)包括植被分类、叶面积指数、植被指数的数据，对青藏高原区域的净初级生产力按月进行了初步的模拟。并通过野外实测数据进行模型参数的校正，最后将其模拟结果与样带调查的数据进行验证。2．1NPP计算方法在自然生态系统中，植被通过吸收大气中的CO：来固定碳(总初级生产力，GPP)，净初级生产力(ⅣPP)计算为GPP与植物自养呼吸恹d)的差值。GPP，Ra和NPP的计算按以下方程

7、来计算。NPP,=GPP,一R。(1)GPP=C一吾芋赫彘(TEMP)(KLEAl0(2)式中：t为时间(月)；GPP为总初级生产力(gm-2mort-1)；Ra为自养呼吸(gm-2mon"1)；c。为最大碳固定速率(gm-2mort-1)，PAR为光合有效辐射(JcⅡl-2d．1)；Ki是碳固定速率达到最大速率一半时的辐射(根据以往的研究取值为314Jcm-2d．t)；Kc是碳固定速率达到最大速率的一半时的叶中c02浓度；KLEA