应用遥感信息定量区分气候变化和人类活动对沼泽湿地植被NPP的影响

Vegetation net primary productivity (NPP) is an important parameter for wetland ecosystem function. Quantitatively distinguishing the impacts of climate changes and human activities on NPP is a key issue for the ecosystem conservation, restoration, and management of wetland under the background of global change. Wetland NPP in Northeast China, a major distribution region of wetland in China, had significant changes due to the influences of climate changes and human disturbances. Through the field investigation, model simulation, and the technologies of Remote Sensing and Geographic Information System, this project will select wetland in Northeast China to: 1) develop and validate models for estimating vegetation actual net primary productivity (ANPP) and potential net primary productivity (PNPP); 2) estimate ANPP and PNPP based on the MODIS data with 250 m spatial resolution and further to examine their spatial patterns and annual dynamics; 3) establish a relative influence contribution index (RICI) for quantitatively distinguishing the impacts of climate changes and human activities on wetland NPP. Meanwhile, this study will investigate the spatial variability and dynamic trend of the influence contribution at the different regional scales and their driving forces. Implementation of this study will be of benefit to improve the scientific understanding in the responses of wetlands to global change and can provide scientific basis for wetland’s conservation and management in Northeast China.

植被净初级生产力（NPP）是沼泽湿地生态系统功能的重要参数，定量区分气候变化和人类活动对NPP的影响，是全球变化背景下沼泽湿地保护、恢复与管理所面临的关键问题。东北地区是我国沼泽湿地的重要分布区，由于气候变化影响和人类活动扰动，沼泽湿地植被NPP变化显著。本项目以我国东北地区沼泽湿地为研究对象，通过实地观测、模型模拟、遥感和GIS分析相结合的方法，构建沼泽湿地植被实际净初级生产力（ANPP）和潜在净初级生产力（PNPP）的遥感估算模型并开展模型验证；应用250米空间分辨率MODIS数据开展ANPPP和PNPP遥感估算及时空特征分析；构建人类活动影响相对贡献率指数，定量区分气候变化和人类活动对沼泽湿地NPP的影响，并在不同尺度上探讨其空间差异、动态趋势及驱动因素。本项目的实施有助于深化沼泽湿地对全球变化响应的科学认识，为东北地区沼泽湿地保护与管理提供科学依据。

定量区分气候变化和人类活动对NPP的影响，是全球变化背景下沼泽湿地生态系统管理所面临的关键问题。本项目以我国东北地区沼泽湿地为研究对象，通过实地观测、模型模拟，构建沼泽湿地植被实际净初级生产力（ANPP）和潜在净初级生产力（PNPP）的遥感估算模型并开展模型验证；应用MODIS数据开展ANPP和PNPP遥感估算及时空特征分析；构建人类活动影响相对贡献率指数（RICI），定量区分气候变化和人类活动对沼泽湿地NPP的影响，并在不同尺度上探讨其空间差异、动态趋势及驱动因素。.研究结果发现：东北地区2000年和2010年沼泽湿地面积分别为6.93万km2和6.72万km2；松嫩平原沼泽湿地损失面积最大。受不同人类活动干扰类型和强度的影响，ANPP和PNPP的空间异质性明显。2000 ~ 2010年间，ANPP和PNPP均呈缓慢下降趋势，人类活动造成沼泽湿地NPP年损失量为91.8 gC·m-2·yr-1。RICI空间异质性强，高值区主要分布在松嫩平原和呼伦贝尔地区。东北地区多年平均RICI为0.108，人类活动对区域沼泽湿地仍起到负面干扰作用。2000 ~ 2010年间东北地区沼泽湿地RICI值呈缓慢上升趋势，表明人类活动对沼泽湿地NPP的干扰程度依然在上升。RICI平均值最大的区域是辽河流域（0.278）。松嫩平原RICI呈缓慢下降趋势，说明该区域人类活动对沼泽湿地NPP的影响逐步减小，受区域湿地保护与恢复政策影响显著；其它地区沼泽湿地RICI呈上升趋势，人类活动对沼泽湿地的干扰依然严峻。十个国际重要湿地RICI均值全部大于0，说明重要湿地自然保护区内沼泽湿地NPP仍受人类活动的负面干扰，湿地自然保护区虽然一定程度上减少了人类活动的直接干扰，但保护效果仍需加强；受人类活动干扰最大的国际重要湿地是达赉湖湿地（RICI为0.495），其保护有效性需重点关注。2000 ~ 2010年间，扎龙、洪河和双台河口3个保护区RICI呈现下降趋势，保护效果在提升；其它7个国际重要湿地RICI值呈现上升趋势，人类活动干扰仍在加剧，保护区保护有效性需进一步的提升。本项目的实施有助于深化沼泽湿地对全球变化响应的科学认识，为东北地区沼泽湿地保护与管理提供科学依据。