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作为地表碳循环的重要部分,植被净第一性生产力(NPP)不仅直接反映植物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,也是判定生态系统的碳汇/源和调节生态过程的主要因子,因而在全球变化及碳循环中扮演着重要角色,NPP及其对气候变化的响应一直是全球变化和陆地生态系统研究的核心内容之一。本文运用地理信息系统和遥感手段,利用SPOT NDVI多时相遥感数据、气象数据及相关的植被分类数据,在改进NPP估算的光能利用率模型(CASA)的基础上,重建我国西南地区1999～2003年不同喀斯特和非喀斯特植被的NPP变化的时空序列,并分析NPP对区域温度、降水和太阳辐射变化的响应。结论如下:
1、改进后的NPP估算模型体现了两方面特色:1)水分胁迫因子的计算得到简化,空间分布趋势与实际情况比较符合；2)根据NPP实测数据,通过模拟得到西南地区各种植被类型的最大光能利用率,这样更符合当地植被的实际情况,减小了误差。将模拟得到的NPP与实测数据和其他模型模拟的结果进行比较,表明了本模拟结果具有较高的可靠性。
2、西南地区NPP的时间变化趋势为:1999-2000年呈低增长,2001年下降至最低值,2002年大幅增长至最高值,2003年又呈下降趋势；NPP积累期主要发生在5-11月,NPP的最大平均增加值发生在雨热同期的夏季,其次是春季和秋季,NPP在冬季则呈波动下降趋势。NPP的空间格局呈现出明显的分异,其变化趋势是1999-2000年轻度增加,2001年NPP低值区面积扩大,2002年NPP高值区范围明显扩大,2003年再次降低。不同植被类型NPP的差异非常明显,除热带森林NPP呈逐年增长的趋势外,亚热带森林、温带落叶阔叶/针叶林、草地、灌丛和农业植被的NPP从1999到2000年呈低增长趋势,2001年下降至最低值,2002年出现了大幅度的增长,并达到最高值,2003年又出现了下降的趋势。
3、喀斯特地区与非喀斯特地区的NPP时空分布特点均与西南地区总体特点相同。1999-2000年NPP呈低增长状态,2001年NPP达到最低值,NPP低值区扩大,2002年NPP上升至最高值,NPP高值区明显扩大,2003年又呈下降趋势。喀斯特地区的六种典型植被中,热带森林NPP呈逐年增加趋势,其他五种植被NPP的变化趋势与西南地区对应植被的变化趋势相同。非喀斯特地区热带森林1999-2000年递增长,2001年下降至最低值,2002—2003年呈增长状态,其他五种植被类型NPP的变化趋势与西南地区对应植被的变化趋势相同。
4、喀斯特地区灌丛生产力与温度相关性较好,同时对降水响应也较好,热带雨林生产力则对太阳辐射响应较好。通过对各种植被类型NPP与气候变化的敏感性分析,可知年均温的增加能较大的提高热带森林的NPP,六种典型植被的NPP对年总降水基本无敏感性,热带森林对太阳辐射的敏感性稍强。综合来看,西南地区水热条件能满足植物生长,气象因子对植被的影响不是非常明显,但该区地形和下垫面情况复杂,气候变化对植被生产力的影响也较复杂。