陆地植被净初级生产力计算模型研究进展[摘要]

朱文泉 陈云浩** 徐 丹 李 京
(北京师范大学资源学院环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875)

摘 要 植被净初级生产力(NPP)研究是全球变化与陆地生态系统的核心内容之一"在回顾NPP模型研究的基础上,综合分析了气候模型!生态生理过程模型!光能利用率模型各自的优缺点,并对NPP模型研究做出展望"生态生理过程模型是当前陆地NPP估算研究的主要手段,而区域尺度转换则是它所面临的关键问题"近年来光能利用率模型已成为NPP估算的一种全新手段,它利用遥感所获得的全覆盖数据,使区域及全球尺度的NPP估算成为可能,但其生态学机理还有待于进一步研究"已有研究表明,/生态2遥感耦合模型0将是陆地NPP估算的主要发展方向,它融合了生态生理过程模型和光能利用率模型的优点,增强了NPP模型估算的可靠性和可操作性"。

关键词 净初级生产力,遥感,区域尺度转换,耦合模型,NDVI

中图分类号 S718   文献标识码 A   文章编号 1000-4890(2005)03-0296-05

Advancesinterrestrialnetprimaryproductivity(NPP)estimationmodels.ZHUWenquan,CHENYunhao,
XUDan,LIJing(CollegeofResourcesScienceandTechnology,BeijingNormalUniversity,Beijing
100875,China).ChineseJournalofEcology,2005,24(3):296~300.
Netprimaryproductivity(NPP)estimationisanimportantstudyfieldofglobalchangeandterrestrialecosys2
tems(GCTE).Climate2productivityrelationshipmodels,eco2physiologicalprocessingmodelsandlightutiliza2
tionefficiencymodelsarethethreemainkindsofmodelsforterrestrialNPPestimation.Theachievementsand
problemsofthesemodelswerereviewedcomprehensivelyandsystematically,andastrongdevelopmenttrend
ofNPPestimationwaspresentedinthispaper.PresentresearchontheterrestrialNPPestimationmainlyfocus
ontheeco2physiologicalprocessmodels,andtheregionalscalingisthekeyproblemoftheirapplication.Light
utilizationefficiencymodelsbasedonremotesensingareanabsolutelynewmethodforNPPestimationinre2
centyears.Remotesensinginformationcanbeusedinarelativelysimplemodelingframeworktoestimate
globalNPPofterrestrialvegetationfromdirectsatelliteobservations.However,theirfundamentalunderstand2
ingofecologicalprocessisnotclear.Substantialstudiesshowedthatremotesensingapplications,coupledwith
theeco2physiologicalprocessmodels,wouldbeamajordevelopingfieldintheestimationofterrestrialNPP.It
canenhanceourabilitytomodelthespatialpatternanddynamicsofNPPatbothregionalandglobalscales.
Keywords netprimaryproductivity,remotesensing,regionalscale,couplingmodel.
*国家/8630计划项目(2002AA133060!2002AA130020)和国际合作
重点资助项目(2002DFG00046)"
**通讯作者
收稿日期:2003-09-12  改回日期:2004-02-10
1 引 言
植被净初级生产力(netprimaryproductivity,简称NPP)是指绿色植物在单位面积!单位时间内所累积的有机物量[32],表现为光合作用固定的有机碳中扣除本身呼吸消耗的部分,这一部分用于植被的生长和生殖,也称净第一性生产力"NPP作为地表碳循环的重要组成部分,不仅直接反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力,表征陆地生态系统的质量状况,而且是判定生态系统碳汇和调节生态过程的主要因子[19],在全球变化及碳平衡中扮演着
重要的作用"所以,自20世纪60年代以来,各国学者对NPP的研究倍受重视,国际生物学计划(IBP,1965~1974)期间,曾进行了大量的植物NPP测定,并以测定资料为基础,结合气候环境因子,建立模型,对植被NPP的区域分布进行评估,如Miami模型!Thornthwaite纪念模型!Chikugo模型等[30,46]"在此期间,世界许多国家基本完成了植被生产力的主要描述,而中国是空缺"建立于1987年的国际地圈2生物圈计划(IGBP)!全球变化与陆地生态系统(GCTE)和最近出台的京都协定(kyotoprotocol)均把植被的NPP研究确定为核心内容之一[24]"NPP的研究方法很多,有关学者从不同角度及学科对NPP的估算进行了深入细致的研究,取得了丰硕成果"从空间尺度上来说,可分为NPP定位观
测!区域NPP模拟估算和全球NPP模拟估算3种生态学杂志ChineseJournalofEcology 2005,(3):296~300