梁平縣植被凈初級生產力對氣候變化的響應分析

牟新利+馮沁園+潘潔+謝江軍+向先偉

摘 要：該文采用氣候生產力模型對1955—2013年梁平縣植被凈初級生產力進行了計算，研究在氣候變化背景下梁平縣植被凈初級生產力年際間的變化狀況，結果表明：梁平縣植被凈初級生產力與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關，與年平均日照時數之間為顯著負相關，其數值為11.357t/（hm2·a），梁平縣植被凈初級生產力年際間變化波動大，在1982年發生了突變，1982年之前為上升的變化趨勢，之后呈現下降的變化趨勢。結合全球暖化的氣候變化大背景，未來梁平縣植被凈初級生產力將面臨更大的壓力，因此需要走可持續發展的道路，發揮梁平縣在渝東北生態涵養發展區建設中的積極作用。

關鍵詞：梁平縣；植被凈初級生產力；氣候變化；年際間變化

中圖分類號 Q948 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0025-03

1 引言

重慶市梁平縣位于四川盆地東部邊緣的平行峽谷區，兼有山、丘、壩多種地貌，幅員面積約1 892km2，其中中部有一塊面積超過100km2的平壩，這是古代湖泊沉積形成的，號稱渝東北生態涵養發展區第一大平壩。梁平縣屬于亞熱帶暖濕氣候，雨量充沛，農耕條件在渝東北地區相對優越，是重慶市產糧大縣和全國糧食生產先進縣[1]。

植被凈初級生產力（net primary productivity，NPP）是指在自然的環境條件下，植物群落通過自身的光合作用在某一個時間段內形成的有機質干物質量。NPP是分析生態系統中物質形成和能量轉化的一個重要指標[2]。在重慶市建設渝東北生態涵養發展區的機遇下，開展梁平縣的NPP的歷史變化狀況研究，對于鞏固現有的農業資源，開發新的天然資源，提高當地居民收入，以及保護當地的生態環境等都具有積極的意義。

2 研究方法

資料來源于1955—2013年逐月氣候數據來源于梁平縣氣象局，包括降水量、氣溫、日照時數、風速、相對濕度等指標。NPP的測算有氣象數據模型、遙感數據模型等計算法，本研究采用基于氣象數據的氣候生產力模型，在眾多的氣候生產力模型中，周廣勝模型在中國適應性最高[3-4]，因此本研究計算方法采用周廣勝模型計算梁平縣59a NPP，并分析其變化規律。相關計算公式如下：

[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為植被凈初級生產力（t·hm-2·a-1）；r為年降水量（mm）；RDI為輻射干燥度；PER為可能蒸散率；BT為年平均生物溫度（℃），t為<30℃與>0℃的月均溫。

采用SPSS軟件分析NPP與r、BT、相對濕度（RH）、風速（u）、日照時數（n）、最高溫度（Tmax）、最低溫度（Tmin）等氣候因子之間的相關關系，得出影響梁平縣NPP的關鍵氣候因子，并闡明它們之間的年際間變化趨勢。

3 結果與分析

3.1 NPP和氣候因子多年均值 計算結果顯示，1955年以來，梁平縣多年的年均NPP數值為11.357t·hm-2·a-1（表1），這一結果比全國常綠闊葉林NPP實測的10.17t·hm-2·a-1稍高，但在張銳等研究者報道的渝東北生態涵養發展區常綠闊葉林NPP實測值4.07～13.4t·hm-2·a-1的范圍內[5]。

3.2 NPP與氣候因子相關關系 通過SPSS軟件計算得到NPP與7種氣候因子之間的相關關系，結果如表2所示。由表2可知：NPP與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關，且年降雨量的相關系數較高，這說明在梁平縣年降水量越充足，以及相對濕度越大，日照時數越小，梁平縣的植物群落積累干物質能力越強。NPP與年平均日照時數之間為顯著負相關，這說明日照時數越高，梁平縣的植物群落累積干物質能力越差，這也顯示了本地的植物群落更加喜歡陰涼的生態環境。NPP與年均生物溫度、年平均風速、年平均最高溫度、年平均最低溫度這四個氣候因子均為負相關，但是達不到統計學上的顯著性。

3.3 NPP與氣候因子年際間變化 通過圖1a可以看出，梁平縣NPP年際間波動很大，其中1982年出現了最大值，且在1982年前后兩個時間段顯示不同的變化趨勢。1982年以前NPP呈現上升的趨勢，每年增加0.0567t·hm-2·a-1，相關系數R為0.472，1982年之后為微弱的下降趨勢，每年下降0.0197t·hm-2·a-1。圖1b中梁平縣降水量的年際變化波動也很大，由于降水量與NPP之間0.989的高度相關，其變化趨勢與NPP高度一致，也是在1982年出現了最大值。其中1982年以前每年增加13.615mm，相關系數R為0.468，1982年之后為下降趨勢，每年下降7.473mm。根據NPP在1982年前后的差異變化，將相對濕度、日照時數的年際間變化也于1982年分段，由圖1c可以看出，相對濕度在1982年以前呈現上升的變化趨勢，每年增加0.056 7%，而1982年后則為下降的變化趨勢，每年下降0.157 1%，相關系數R達到0.621，這種相對濕度降低的變化趨勢可能與全球氣候暖化變化的趨勢有關[6]。由圖1d可以看出，日照時數在1982年之前是下降的變化趨勢，每年下降0.019 7h，1982年后為微弱的上升趨勢，每年增加0.01h。

4 結論

1955—2013年梁平縣的年均NPP數值為11.357t·hm-2·a-1，標準差為0.886t·hm-2·a-1，NPP年際間變化波動大，但是在1982年達到最大值之前為上升的變化趨勢，1982年之后為微弱的下降趨勢。NPP與年降雨量、年平均相對濕度之間是顯著正相關，與年平均日照時數之間為顯著負相關。在全球暖化的氣候背景下，梁平縣NPP未來可能會進一步減少，梁平縣的農業生產和自然資源保護都將面臨更大的壓力，因此，今后要制定并采取應對氣候變化的政策和技術，通過可持續發展的道路，發揮梁平縣在渝東北生態涵養發展區建設中的積極作用。

參考文獻

[1]楊代述.重慶梁平：農業轉型升級生態涵養加快[J].南方農業，2014（2）：30-35.

[2]王宗明，梁銀麗.植被凈第一性生產力模型研究進展[J].干旱地區農業研究，2002，20（2）：104-107.

[3]周廣勝，張新時.自然植被的凈第一性生產力模型初探[J].植物生態學報，1995，19（3）：193-200.

[4]蘇清荷，安沙舟，趙玲.基于5種氣候生產力模型的天山北坡主要草地類型NPP計算分析[J].新疆農業科學，2010，47（9）：1786-1791.

[5]張銳，羅紅霞，張茹蓓，等.重慶市植被凈初級生產力估算及其生態服務價值評價[J].西南大學學報（自然科學版），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.

（責編：張宏民）