梁平县植被净初级生产力对气候变化的响应分析

牟新利+冯沁园+潘洁+谢江军+向先伟

摘 要：该文采用气候生产力模型对1955—2013年梁平县植被净初级生产力进行了计算，研究在气候变化背景下梁平县植被净初级生产力年际间的变化状况，结果表明：梁平县植被净初级生产力与年降雨量、年平均相对湿度之间是显著正相关，与年平均日照时数之间为显著负相关，其数值为11.357t/（hm2·a），梁平县植被净初级生产力年际间变化波动大，在1982年发生了突变，1982年之前为上升的变化趋势，之后呈现下降的变化趋势。结合全球暖化的气候变化大背景，未来梁平县植被净初级生产力将面临更大的压力，因此需要走可持续发展的道路，发挥梁平县在渝东北生态涵养发展区建设中的积极作用。

关键词：梁平县；植被净初级生产力；气候变化；年际间变化

中图分类号 Q948 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）06-0025-03

1 引言

重庆市梁平县位于四川盆地东部边缘的平行峡谷区，兼有山、丘、坝多种地貌，幅员面积约1 892km2，其中中部有一块面积超过100km2的平坝，这是古代湖泊沉积形成的，号称渝东北生态涵养发展区第一大平坝。梁平县属于亚热带暖湿气候，雨量充沛，农耕条件在渝东北地区相对优越，是重庆市产粮大县和全国粮食生产先进县[1]。

植被净初级生产力（net primary productivity，NPP）是指在自然的环境条件下，植物群落通过自身的光合作用在某一个时间段内形成的有机质干物质量。NPP是分析生态系统中物质形成和能量转化的一个重要指标[2]。在重庆市建设渝东北生态涵养发展区的机遇下，开展梁平县的NPP的历史变化状况研究，对于巩固现有的农业资源，开发新的天然资源，提高当地居民收入，以及保护当地的生态环境等都具有积极的意义。

2 研究方法

资料来源于1955—2013年逐月气候数据来源于梁平县气象局，包括降水量、气温、日照时数、风速、相对湿度等指标。NPP的测算有气象数据模型、遥感数据模型等计算法，本研究采用基于气象数据的气候生产力模型，在众多的气候生产力模型中，周广胜模型在中国适应性最高[3-4]，因此本研究计算方法采用周广胜模型计算梁平县59a NPP，并分析其变化规律。相关计算公式如下：

[NPP=RDI2?r（1+RDI+RDI2）1+RDI（1+RDI2）?e-9.87+6.25RDI] （1）

[RDI=（0.629+0.237PER-0.00313PER2）2] （2）

[PER=58.93BTr] （3）

[BT=T12] （4）

式中：NPP为植被净初级生产力（t·hm-2·a-1）；r为年降水量（mm）；RDI为辐射干燥度；PER为可能蒸散率；BT为年平均生物温度（℃），t为<30℃与>0℃的月均温。

采用SPSS软件分析NPP与r、BT、相对湿度（RH）、风速（u）、日照时数（n）、最高温度（Tmax）、最低温度（Tmin）等气候因子之间的相关关系，得出影响梁平县NPP的关键气候因子，并阐明它们之间的年际间变化趋势。

3 结果与分析

3.1 NPP和气候因子多年均值 计算结果显示，1955年以来，梁平县多年的年均NPP数值为11.357t·hm-2·a-1（表1），这一结果比全国常绿阔叶林NPP实测的10.17t·hm-2·a-1稍高，但在张锐等研究者报道的渝东北生态涵养发展区常绿阔叶林NPP实测值4.07～13.4t·hm-2·a-1的范围内[5]。

3.2 NPP与气候因子相关关系 通过SPSS软件计算得到NPP与7种气候因子之间的相关关系，结果如表2所示。由表2可知：NPP与年降雨量、年平均相对湿度之间是显著正相关，且年降雨量的相关系数较高，这说明在梁平县年降水量越充足，以及相对湿度越大，日照时数越小，梁平县的植物群落积累干物质能力越强。NPP与年平均日照时数之间为显著负相关，这说明日照时数越高，梁平县的植物群落累积干物质能力越差，这也显示了本地的植物群落更加喜欢阴凉的生态环境。NPP与年均生物温度、年平均风速、年平均最高温度、年平均最低温度这四个气候因子均为负相关，但是达不到统计学上的显著性。

3.3 NPP与气候因子年际间变化 通过图1a可以看出，梁平县NPP年际间波动很大，其中1982年出现了最大值，且在1982年前后两个时间段显示不同的变化趋势。1982年以前NPP呈现上升的趋势，每年增加0.0567t·hm-2·a-1，相关系数R为0.472，1982年之后为微弱的下降趋势，每年下降0.0197t·hm-2·a-1。图1b中梁平县降水量的年际变化波动也很大，由于降水量与NPP之间0.989的高度相关，其变化趋势与NPP高度一致，也是在1982年出现了最大值。其中1982年以前每年增加13.615mm，相关系数R为0.468，1982年之后為下降趋势，每年下降7.473mm。根据NPP在1982年前后的差异变化，将相对湿度、日照时数的年际间变化也于1982年分段，由图1c可以看出，相对湿度在1982年以前呈现上升的变化趋势，每年增加0.056 7%，而1982年后则为下降的变化趋势，每年下降0.157 1%，相关系数R达到0.621，这种相对湿度降低的变化趋势可能与全球气候暖化变化的趋势有关[6]。由图1d可以看出，日照时数在1982年之前是下降的变化趋势，每年下降0.019 7h，1982年后为微弱的上升趋势，每年增加0.01h。

4 结论

1955—2013年梁平县的年均NPP数值为11.357t·hm-2·a-1，标准差为0.886t·hm-2·a-1，NPP年际间变化波动大，但是在1982年达到最大值之前为上升的变化趋势，1982年之后为微弱的下降趋势。NPP与年降雨量、年平均相对湿度之间是显著正相关，与年平均日照时数之间为显著负相关。在全球暖化的气候背景下，梁平县NPP未来可能会进一步减少，梁平县的农业生产和自然资源保护都将面临更大的压力，因此，今后要制定并采取应对气候变化的政策和技术，通过可持续发展的道路，发挥梁平县在渝东北生态涵养发展区建设中的积极作用。

参考文献

[1]杨代述.重庆梁平：农业转型升级生态涵养加快[J].南方农业，2014（2）：30-35.

[2]王宗明，梁银丽.植被净第一性生产力模型研究进展[J].干旱地区农业研究，2002，20（2）：104-107.

[3]周广胜，张新时.自然植被的净第一性生产力模型初探[J].植物生态学报，1995，19（3）：193-200.

[4]苏清荷，安沙舟，赵玲.基于5种气候生产力模型的天山北坡主要草地类型NPP计算分析[J].新疆农业科学，2010，47（9）：1786-1791.

[5]张锐，罗红霞，张茹蓓，等.重庆市植被净初级生产力估算及其生态服务价值评价[J].西南大学学报（自然科学版），2015，37（12）：40-46.

[6]IPCC，2013：Summary for Policymakers.In：Climate Change 2013：The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker，T.F.，D.Qin，G.-K.Plattner，M.Tignor，S.K.Allen，J.Boschung，A.Nauels，Y.Xia，V.Bex and P.M.Midgley （eds.）].Cambridge University Press，Cambridge，United Kingdom and New York，NY，USA.

（责编：张宏民）