留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

庙岛群岛北五岛生态系统净初级生产力与景观格局时空分布异质性研究

殷丽婷 郑伟 高猛 路景钫

殷丽婷,郑伟,高猛,等. 庙岛群岛北五岛生态系统净初级生产力与景观格局时空分布异质性研究[J]. 海洋学报,2020,42(6):110–118 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.06.013
引用本文: 殷丽婷,郑伟,高猛,等. 庙岛群岛北五岛生态系统净初级生产力与景观格局时空分布异质性研究[J]. 海洋学报,2020,42(6):110–118 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.06.013
Yin Liting,Zheng Wei,Gao Meng, et al. Spatial and temporal heterogeneity of net primary productivity and landscape patterns on five northern islands of Miaodao Archipelago[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(6):110–118 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.06.013
Citation: Yin Liting,Zheng Wei,Gao Meng, et al. Spatial and temporal heterogeneity of net primary productivity and landscape patterns on five northern islands of Miaodao Archipelago[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(6):110–118 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.06.013

庙岛群岛北五岛生态系统净初级生产力与景观格局时空分布异质性研究

doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.06.013
基金项目: 国家自然科学基金项目(51779048,31570423);山东省专项海洋科技资金重大科技创新工程(2018SDKJ0503)。
详细信息
    作者简介:

    殷丽婷(1994-),女,河北省石家庄市人,主要从事地理信息系统及生态评估研究。E-mail:ylt0515@foxmail.com

    通讯作者:

    郑伟,副研究员,主要从事海洋生态评估与管理研究。E-mail:zhengwei@fio.org.cn

  • 中图分类号: P714+.5; K921/927

Spatial and temporal heterogeneity of net primary productivity and landscape patterns on five northern islands of Miaodao Archipelago

  • 摘要: 利用ArcGIS10.2、ENVI5.1、SPSS26等软件,本文基于经典CASA模型估算了2005年、2010年、2017年庙岛群岛北五岛的净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP),从季节、岛屿、景观类型、地形梯度等多种角度分析了NPP的时空分布异质性;进而分析了2005年、2010年、2017年北五岛的景观格局时空分布异质性;探讨了NPP与景观格局时空变化之间的关系及其原因。结果表明:庙岛群岛北五岛平均全年NPP总量为7 520.54 t/a(以碳计),平均密度为406.07 g/(m2·a) (以碳计);NPP分布呈明显的时空分异性;各景观类型平均面积由大到小依次为:针叶林、阔叶林、建设用地、草地、耕地;其NPP平均密度由大到小依次为:阔叶林、针叶林、耕地、草地、建设用地;各景观NPP平均密度随坡度和高差的增大先上升后出现平缓下降态势;坡向对林地NPP影响较大,半阴坡林地NPP平均密度最大;不同地形梯度的NPP年平均密度随时间推移总体呈下降态势;NPP高值出现在山林区域,低值主要在建设用地区域;由于自然地理条件、植物自身生长条件和人类活动强度等原因,NPP时空异质性分布受季节差异、景观格局时空异质性和地形因子影响显著。
  • 图  1  2005年、2010年、2017年庙岛群岛北五岛 NPP密度分布

    a. 2005年;b. 2010年;c. 2017年

    Fig.  1  NPP dencity distribution of northern islands of Mialdao Archipelago in 2005, 2010 and 2017

    a. 2005; b. 2010; c. 2017

    图  2  2005年、2010年、2017年庙岛群岛北五岛景观类型分布

    a. 2005年;b. 2010年;c. 2017年

    Fig.  2  Landscape type distribution of the northern islands of Miaodao Archipelago in 2005, 2010 and 2017

    a. 2005; b. 2010; c. 2017

    图  3  2005年、2010年、2017年庙岛群岛北五岛各景观类型面积变化

    Fig.  3  Changes of landscape types in the northern islands of Miaodao Archipelago in 2005, 2010 and 2017

    图  4  2005年、2010年、2017年不同地形梯度NPP年平均密度

    Fig.  4  The mean density of NPP of 2005, 2010 and 2017 on different topographic relief gradients

    图  5  不同年份不同景观类型NPP平均密度随地形梯度变化

    Fig.  5  Changes of the mean density of NPP with terrain gradient for different landscape types

    表  1  北五岛各岛 NPP 估算结果

    Tab.  1  NPP estimation results of each island

    海岛平均密度/ g·m−2· a−1(以碳计)范围/g·m−2· a−1(以碳计)标准差/g·m−2· a−1(以碳计)总量/ t· a−1(以碳计)总量占比/%
    砣矶岛500.140~899.43188.283 530.9947.00
    大钦岛332.700~869.77173.292 105.9928.03
    小钦岛343.720~709.79187.34426.215.67
    南隍城岛439.990~919.81194.18690.789.19
    北隍城岛327.240~659.33212.65759.2010.10
    下载: 导出CSV

    表  2  2005年、2010年、2017年不同景观类型 NPP 估算结果

    Tab.  2  NPP estimation results of different landscape types in 2005, 2010 and 2017

    景观类型2005年2010年2017年3年平均
    面积/km2平均密度/g·m−2· a−1
    (以碳计)
    面积/km2平均密度/g·m−2· a−1
    (以碳计)
    面积/km2平均密度/g·m−2· a−1
    (以碳计)
    面积/km2平均密度/g·m−2· a−1
    (以碳计)
    耕地2.29417.851.16429.541.40417.481.62421.62
    阔叶林4.70607.514.80597.133.68550.244.39584.96
    针叶林6.23425.205.15434.007.53460.416.30439.87
    草地2.04319.283.55318.382.23303.662.61313.77
    建设用地3.25178.133.85179.903.69178.153.60178.73
    下载: 导出CSV
  • [1] Lieth H, Whittaker R H. Primary Productivity of the Biosphere[M]. Berlin: Springer, 1975.
    [2] Field B C. Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components[J]. Science, 1998, 281(5374): 237−240. doi: 10.1126/science.281.5374.237
    [3] Potter C S, Randerson J T, Field C B, et al. Terrestrial ecosystem production: a process model based on global satellite and surface data[J]. Global Biogeochemical Cycles, 1993, 7(4): 811−841. doi: 10.1029/93GB02725
    [4] Ricotta C, Avena G, De Palma A. Mapping and monitoring net primary productivity with AVHRR NDVI time-series: statistical equivalence of cumulative vegetation indices[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 1999, 54(5/6): 325−331.
    [5] 池源, 石洪华, 孙景宽, 等. 近30年来黄河三角洲植被净初级生产力时空特征及主要影响因素[J]. 生态学报, 2018, 38(8): 2683−2697.

    Chi Yuan, Shi Honghua, Sun Jingkuan, et al. Spatio-temporal characteristics and main influencing factors of vegetation net primary productivity in the Yellow River Delta in recent 30 years[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(8): 2683−2697.
    [6] 刘洋洋, 王倩, 杨悦, 等. 黄土高原草地净初级生产力时空动态及其影响因素[J]. 应用生态学报, 2019, 30(7): 2309−2319.

    Liu Yangyang, Wang Qian, Yang Yue, et al. Spatial-temporal dynamics of grassland NPP and its driving factors in the Loess Plateau, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2019, 30(7): 2309−2319.
    [7] 田义超, 黄远林, 张强, 等. 北部湾南流江流域植被净初级生产力时空分布及其驱动因素[J]. 生态学报, 2019, 39(21): 8156−8171.

    Tian Yichao, Huang Yuanlin, Zhang Qiang, et al. Spatiotemporal distribution of net primary productivity and its driving factors in the Nanliu River basin in the Beibu Gulf[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(21): 8156−8171.
    [8] 石洪华, 郑伟, 王晓丽, 等. 我国北方典型海岛生态系统固碳生物资源调查与承载力评估[M]. 北京: 海洋出版社, 2017.

    Shi Honghua, Zheng Wei, Wang Xiaoli, et al. Investigation and Bearing Capacity Assessment of Carbon Sequestration Living Resources of Typical Island Ecosystem in North China[M]. Beijing: China Ocean Press, 2017.
    [9] Losos J B, Ricklefs R E. The Theory of Island Biogeography Revisited[M]. Princeton: Princeton University Press, 2009.
    [10] 池源, 石洪华, 王恩康, 等. 庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应[J]. 生态学报, 2017, 37(4): 1270−1285.

    Chi Yuan, Shi Honghua, Wang Enkang, et al. Landscape pattern characteristics and ecological effects on five northern islands of Miaodao Archipelago[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(4): 1270−1285.
    [11] 池源, 石洪华, 王晓丽, 等. 庙岛群岛南五岛生态系统净初级生产力空间分布及其影响因子[J]. 生态学报, 2015, 35(24): 8094−8106.

    Chi Yuan, Shi Honghua, Wang Xiaoli, et al. The spatial distribution and impact factors of net primary productivity in the island ecosystem of five southern islands of Miaodao Archipelago[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(24): 8094−8106.
    [12] 中华人民共和国国土资源部. 土地利用更新调查技术规定[M]. 北京: 国土资源部, 2004.

    Ministry of Land and Resources of the People's Republic of China. Technical Regulations on Land Use Renewal Survey[M]. Beijing: Ministry of Land and Resources of the People's Republic of China, 2004.
    [13] J. 德梅克. 详细地貌制图手册[M]. 陈志明, 尹泽生, 译. 北京: 科学出版社, 1984.

    De Meike J. Detailed Geomorphological Mapping Manual[M]. Chen Zhiming, Yin Zesheng, trans. Beijing: Science Press, 1984.
    [14] 牛全福, 冯尊斌, 党星海, 等. 黄土区滑坡研究中地形因子的选取与适宜性分析[J]. 地球信息科学学报, 2017, 19(12): 1584−1592.

    Niu Quanfu, Feng Zunbin, Dang Xinghai, et al. Suitability analysis of topographic factors in Loess landslide research[J]. Journal of Geo-Information Science, 2017, 19(12): 1584−1592.
    [15] 陶波, 李克让, 邵雪梅, 等. 中国陆地净初级生产力时空特征模拟[J]. 地理学报, 2003, 58(3): 372−380. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2003.03.006

    Tao Bo, Li Kerang, Shao Xuemei, et al. Temporal and spatial pattern of net primary production of terrestrial ecosystems in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2003, 58(3): 372−380. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2003.03.006
    [16] 朱文泉, 潘耀忠, 张锦水. 中国陆地植被净初级生产力遥感估算[J]. 植物生态学报, 2007, 31(3): 413−424. doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.2007.03.010

    Zhu Wenquan, Pan Yaozhong, Zhang Jinshui. Estimation of net primary productivity of Chinese terrestrial vegetation based on remote sensing[J]. Journal of Plant Ecology, 2007, 31(3): 413−424. doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.2007.03.010
    [17] 顾娟, 李新, 黄春林, 等. 2002-2010年中国陆域植被净初级生产力模拟[J]. 兰州大学学报:自然科学版, 2013, 49(2): 203−213.

    Gu Juan, Li Xin, Huang Chunlin, et al. Simulating net primary productivity of Chinese terrestrial vegetation during 2002-2010[J]. Journal of Lanzhou University: Natural Sciences, 2013, 49(2): 203−213.
    [18] 路广. 近代黄河三角洲净初级生产力时空变化分析[D]. 济南: 山东师范大学, 2018.

    Lu Guang. Spatial and temporal variations of net primary productivity in the modern Yellow River Delta[D]. Ji’nan: Shandong Normal University, 2018.
    [19] 卫亚星, 王莉雯, 石迎春, 等. 青海省草地资源净初级生产力遥感监测[J]. 地理科学, 2012, 32(5): 621−627.

    Wei Yaxing, Wang Liwen, Shi Yingchun, et al. Net primary productivity of grassland resources monitoring based on remote sensing data in Qinghai Province[J]. Scientia Geographica Sinica, 2012, 32(5): 621−627.
    [20] 孔祥意, 滕聪, 杨广普. 鄂尔多斯草原植被净生产力反演研究[J]. 北京测绘, 2019, 33(2): 161−166.

    Kong Xiangyi, Teng Cong, Yang Guangpu. Inversion of vegetation net productivity in ordos grassland[J]. Beijing Surveying and Mapping, 2019, 33(2): 161−166.
    [21] 张镱锂, 祁威, 周才平, 等. 青藏高原高寒草地净初级生产力(NPP)时空分异[J]. 地理学报, 2013, 68(9): 1197−1211. doi: 10.11821/dlxb201309004

    Zhang Yili, Qi Wei, Zhou Caiping, et al. Spatial and temporal variability in the net primary production (NPP) of alpine grassland on Tibetan Plateau from 1982 to 2009[J]. Acta Geographica Sinica, 2013, 68(9): 1197−1211. doi: 10.11821/dlxb201309004
    [22] 田惠文, 毕如田, 朱洪芬, 等. 汾河流域植被净初级生产力的驱动因素及梯度效应[J]. 生态学杂志, 2019, 38(10): 3066−3074.

    Tian Huiwen, Bi Rutian, Zhu Hongfen, et al. Driving factors and gradient effect of net primary productivity in Fenhe River Basin[J]. Chinese Journal of Ecology, 2019, 38(10): 3066−3074.
    [23] 翟真, 王青. 芦山地震灾区聚落生态位空间分布特征研究[J]. 西南师范大学学报:自然科学版, 2015, 40(3): 132−137.

    Zhai Zhen, Wang Qing. Study on the spatial distribution characteristics of settlement niche in Lushan earthquake disaster area[J]. Journal of Southwest China Normal University: Natural Science Edition, 2015, 40(3): 132−137.
    [24] 毕硕本, 计晗, 梁静涛, 等. 基于指数模型的郑州—洛阳地区史前聚落遗址空间分布[J]. 地理科学进展, 2013, 32(10): 1454−1462. doi: 10.11820/dlkxjz.2013.10.003

    Bi Shuoben, Ji Han, Liang Jingtao, et al. Spatial distribution of prehistoric settlement sites in Zhengzhou-Luoyang region based on index model[J]. Progress in Geography, 2013, 32(10): 1454−1462. doi: 10.11820/dlkxjz.2013.10.003
    [25] Running S W, Thornton P E, Nemani R, et al. Global terrestrial gross and net primary productivity from the earth observing system[M]//Sala O E, Jackson R B, Mooney H A, et al. Methods in Ecosystem Science. New York: Springer, 2000: 44−57.
  • 加载中
图(5) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  195
  • HTML全文浏览量:  34
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-16
  • 修回日期:  2020-03-03
  • 网络出版日期:  2020-11-18
  • 刊出日期:  2020-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回