中国-东盟区域植被盖度和NPP分布格局
植被生长季长度决定了植被生长的有效期,植被盖度是衡量植被长势状况的一个重要的指标,NPP反映了植物每年通过光合作用所固定的碳总量。用遥感监测植被生长季长度、植被盖度和NPP对生态环境保护、水土保持及其它领域应用具有重要意义。
植被生长季长度空间分布特征
(1)植被生长季长度呈现由西北向东南地区逐渐增加的趋势
利用遥感年物候产品分析2013年中国-东盟区域植被生长季长度的空间分布特征(图2-18)。中国-东盟区域植被生长季长度具有明显的空间差异,呈现由西北向东南地区逐渐增加的趋势,其空间分布格局与地表覆盖变化密切相关。赤道附近马来群岛的热带雨林生长季最长,达到360天;中南半岛及中国四川、云南和广西的亚热带森林和灌丛生长季长度达到310天以上;中国华北平原以农田类型为主,植被生长季长度主要介于180~240天之间;中国东北平原和新疆北部绿洲区纬度较高、青藏高原东部海拔较高,冬季较长,植被生长季长度短于180天。
图2-18 2013年中国-东盟区域植被生长季长度空间分布
(2)不同生态区生长季长度具有显著差异
针对不同植被生态区(图A-5),分析典型植被类型的生长季长度特征与差异(图2-19)。由南向北不同生态区的森林生长季长度呈现逐渐缩短的趋势,热带雨林生态区森林生长季长度达到360天,热带山地系统生态区森林生长季长度达到340天,亚热带湿润森林和亚热带山地系统生态区森林生长季长度均达到220天左右,温带草原、温带大陆性森林和温带山地系统生态区森林生长季长度均达到200天左右,北方针叶林生态区森林生长季长度为120天左右。不同生态区的农田、灌丛和草地植被生长季长度的变化幅度小于森林,其生长季长度由北方针叶林生态区的100天增加到热带生态区的200~240天。
图2-19 2013年中国-东盟区域不同生态区典型植被生长季长度
植被盖度时空分布特征
(1)年最大植被盖度呈现由西北向东南地区逐渐增加的趋势
利用遥感植被盖度产品分析2013年中国-东盟区域年最大植被盖度空间分布特征(图2-20)。中国-东盟区域年最大植被盖度具有明显的空间分布差异,呈现由西北向东南地区逐渐增加的趋势,其空间分布格局与地表覆盖变化密切相关。马来群岛和中南半岛热带雨林区的最大植被盖度普遍高于90%;中国东北、华北和华南地区的森林最大植被盖度达到90%,草地和农田最大植被盖度达到80%;新疆和甘肃河西走廊绿洲区最大植被盖度介于70%~80%之间;缅甸的曼德勒省和马奎省最大植被盖度较低,介于60%~70%之间;青藏高原东南部、甘肃东南部和内蒙古中部地区最大植被盖度介于40%~60%之间;青藏高原西北部、新疆南部和西部及内蒙古西部的沙漠地区最大植被盖度小于20%。对比分析各国的最大植被盖度,除新加坡外,东盟各国平均最大植被盖度达到90%;中国植被空间分布差异大,南北最大植被盖度差异达80%。
图2-20 2013年中国-东盟区域年最大植被盖度空间分布
(2)不同生态区最大植被盖度具有显著差异
利用年最大植被盖度产品和生态区划图,分析不同植被类型(农田、森林、草地和灌丛)在不同生态区的生长差异(图2-21)。各生态区森林最大植被盖度均高于90%;受种植模式和种植条件的约束,农田最大植被盖度普遍高于85%,各生态区之间略有差异;温带草原生态区草地最大植被盖度只有65%,温带山地系统和亚热带山地系统生态区灌丛和草地最大植被盖度低于50%。
图2-21 2013年中国-东盟区域不同生态区典型植被年最大植被盖度
(3)不同生态区植被盖度时间变化特征差异明显
利用月平均植被盖度产品和生态区划图,分析不同生态区不同植被类型的植被盖度随时间变化差异。
温带草原、温带大陆性森林、温带山地系统和北方针叶林生态区的森林月平均植被盖度呈现明显的季节变化(图2-22)。在1~4月植被休眠期,森林月平均植被盖度都低于20%;在4~6月植被快速生长期,森林月平均植被盖度迅速升高到近70%;在6~9月植被生长稳定期,森林月平均植被盖度达到峰值80%左右;在9~12月植被衰退期,森林月平均植被盖度快速下降到10%左右。热带、亚热带各生态区森林月平均植被盖度没有明显的季节变化。
图2-22 2013年中国-东盟区域不同生态区森林月均植被盖度
亚热带、温带和北方寒带各种生态区农田月平均植被盖度呈现明显的季节变化(图2-23)。在1~4月植被休眠期,农田月平均植被盖度一般低于40%;在4~6月植被快速生长期,农田月平均植被盖度迅速升高到70%以上;在6~9月植被生长稳定期,农田月平均植被盖度达到峰值80%左右;在9~12月植被衰退期,农田月平均植被盖度快速下降到10%。北方寒带生态区农田的植被盖度在6~7月达到峰值,温带生态区农田在7~8月才达到峰值。热带各生态区农田月平均植被盖度没有明显的季节变化。
图2-23 2013年中国-东盟区域不同生态区农田月均植被盖度
草地类型主要受自然条件控制,对生长环境具有明显的响应。亚热带山地系统、温带和北方寒带各种生态区草地月平均植被盖度呈现明显的季节变化(图2-24)。在1~4月植被休眠期,草地月平均植被盖度普遍低于15%;在4~6月植被快速生长期,草地月平均植被盖度迅速升高到70%以上;在6~9月植被生长稳定期,草地月平均植被盖度达到峰值80%左右;在9~12月植被衰退期,草地月平均植被盖度快速下降到10%左右。北方针叶林生态区草地的植被盖度在6月达到峰值80%左右;温带大陆性森林、温带草原和温带山地系统生态区草地在7月达到峰值,亚热带山地系统生态区草地在8月达到峰值。亚热带湿润森林、热带各生态区草地月平均植被盖度没有明显的季节变化。
图2-24 2013年中国-东盟区域不同生态区草地月均植被盖度
NPP时空分布特征
(1)年NPP呈现由西北向东南递增的趋势
利用遥感植被年NPP产品,分析了2013年中国-东盟区域年NPP空间分布格局变化(图2-25)。中国-东盟区域年NPP分布具有明显的空间差异,呈现由西北向东南地区逐渐增加的趋势,其100gC/m2等值线与400mm等降水量线基本一致。在400mm降水量以上,植被类型以森林和农田为主,年NPP大于100gC/m2;在400mm降水量以下,植被类型主要为草地,NPP极低。马来群岛的热带雨林年NPP最高,普遍高于500gC/m2;中南半岛的缅甸北部和越南北部地区,年NPP介于400~500gC/m2之间;中国东北平原、华北平原和华南地区森林年NPP介于300~400gC/m2之间,农田等类型年NPP介于100~200gC/m2之间;中南半岛的柬埔寨、泰国、越南南部地区,年NPP介于150~300gC/m2之间,缅甸西部曼德勒省和马奎省年NPP介于50~150gC/m2之间;中国东北中部、青藏高原东部和南部、甘肃、内蒙古以及新疆北部地区,年NPP低于100gC/m2;中国青藏高原西部和北部、新疆南部和西部及内蒙古西部的沙漠地区年NPP小于50gC/m2。
赤道附近的文莱、印度尼西亚、菲律宾、马来西亚和老挝,平均年NPP超过420gC/m2;泰国、越南、缅甸、柬埔寨和新加坡的平均年NPP介于290~360gC/m2之间;中国的平均年NPP低于160gC/m2。
图2-25 2013年中国-东盟区域年NPP空间分布
中南半岛的缅甸、泰国和柬埔寨部分地区具有最大光温生产潜力,但其年NPP显著低于周边区域(图2-25)。对照最大植被盖度分布与地表覆盖分类结果发现,该区域主要为农田类型,年NPP最高仅为250gC/m2,显著低于周围森林最高值500gC/m2;农田最大植被盖度为60%~80%,低于周边森林最大值90%。因此,尽管该区域具有较高的光温生长潜力,但受地表覆盖类型的制约,年NPP明显低于中南半岛其他地区。
(2)年NPP与光温生产潜力的比值体现植被生长制约的区域差异
年NPP与光温生产潜力的比值(简称“比值”)是衡量生态环境状况的一个综合指标,可以分析水分条件和土地利用类型等对生态环境发展的制约作用(图2-26)
图2-26 2013年中国-东盟区域NPP与光温生产潜力比值分布
比值最大的中国四川和云南省的森林区域以阔叶林和混交林为主,该区域水分条件优越,生态环境状况良好;中国东北的大小兴安岭以及长白山地区,比值较高,以北方针叶林为主,森林覆盖率高;马来群岛、中南半岛北部和中国南方的浙江、福建和广东等省份以阔叶林为主,比值中等;中南半岛南部以及中国黄淮海地区农田区域比值低;中国的西北各省区、内蒙古草地区域的比值最低,主要是受较低的降水量制约。
(3)不同生态区植被年NPP具有显著差异
利用NPP遥感产品和生态区划图,分析了典型植被类型在不同生态区的植被生产力状况(图2-27)。各生态区中森林的年NPP高于其他植被类型,不同生态区之间差异显著,由温带山地系统的50gC/m2增加到热带雨林的540gC/m2;除热带雨林地区的农田年NPP达到290gC/m2外,其余各生态区的农田介于100~250gC/m2之间;各生态区中草地和灌丛的年NPP变化差异较大,温带山地系统和温带草原生态区的草地和灌丛低于85gC/m2,北方针叶林和温带大陆性森林生态区的草地和灌丛介于100~200gC/m2之间,其他生态类型区的草地和灌丛介于200~430gC/m2之间。
图2-27 2013年中国-东盟区域不同生态区典型植被年NPP
(4)不同生态区NPP月际变化差异明显
利用月NPP产品和生态区划图,分析了不同生态区之间典型植被月NPP的时间变化差异。
温带草原、温带大陆性森林、温带山地系统和北方针叶林生态区的森林月NPP呈现显著的季节变化(图2-28)。在1~4月植被休眠期,除温带山地系统森林为17gC/m2外,其余生态类型低于10gC/m2,变化较小;在4~6月植被快速生长期,森林月NPP增加到62gC/m2;在6~9月植被生长稳定期,达到峰值62gC/m2;在9~12月植被衰退期降到最低。北方针叶林生态类型森林在6月达到峰值62gC/m2,温带生态类型森林在7月最大值介于43~54gC/m2之间。热带、亚热带各生态区森林月NPP没有明显的季节变化。
图2-28 2013年中国-东盟区域不同生态区森林月NPP
亚热带、温带和北方寒带各种生态区农田月NPP呈现典型的季节变化(图2-29)。在1~4月植被休眠期,农田月NPP低于18gC/m2,变化较小;在4~6月植被快速生长期增加到39gC/m2;在6~9月植被生长稳定期,达到峰值39gC/m2;在9~12月植被衰退期降到最低。北方针叶林生态类型农田在6月达到峰值39gC/m2,温带和亚热带生态类型农田在7月达到峰值介于27~33gC/m2之间。热带各生态区农田没有明显的季节变化。
图2-29 2013年中国-东盟区域不同生态区农田月NPP
草地类型主要受自然条件控制,对其生长环境具有明显的响应。亚热带、温带和北方寒带各种生态区草地月NPP呈现典型的季节变化(图2-30)。在1~4月植被休眠期,除温带山地系统草地月NPP为24gC/m2外,其余生态类型低于10gC/m2,变化较小;在4~6月植被快速生长期,草地月NPP迅速升高到54gC/m2;在6~9月植被生长稳定期,达到峰值54gC/m2;在9~12月植被衰退期降到最低。北方针叶林生态类型草地在6月达到峰值54gC/m2,亚热带湿润森林和温带大陆性森林生态类型草地在7月最大值介于40~48gC/m2之间,其他亚热带和温带生态类型草地在7月最大值介于10~20gC/m2之间。热带各生态区草地没有明显的季节变化特征。
图2-30 2013年中国-东盟区域不同生态区草地月NPP