淺水湖泊浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的遙感估算——以太湖為例.pdf

1、初級(jí)生產(chǎn)力是指浮游植物利用太陽光將無機(jī)物固定為有機(jī)物的過程，它是碳、氮等生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的能量流、物質(zhì)流基礎(chǔ)，在某種程度上影響著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[1]。傳統(tǒng)方法測(cè)定初級(jí)生產(chǎn)力一般采用黑白瓶溶氧法或碳同位素法，這些方法的測(cè)定結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且無論是時(shí)間上還是空間上都是離散的[2]。因此，基于現(xiàn)場實(shí)測(cè)的手段無法有效反映大尺度下的初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空變化過程，而利用遙感手段進(jìn)行初級(jí)生產(chǎn)力的估算研究便顯得尤為必要。<

2、br>　　本研究應(yīng)用MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectrorad-iometer)影像反演得到的太湖水域表面葉綠素a濃度、水表面溫度及真光層深度等數(shù)據(jù)，在初級(jí)生產(chǎn)力垂向歸納模型(VerticallyGeneralized Production Model: VGPM)的支持下估算太湖水域2003年-2013年的浮游植物日初級(jí)生產(chǎn)力，并基于逐日初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)得到了太湖全湖及各分區(qū)湖泊浮游植物初級(jí)

3、生產(chǎn)力的年際變化、季節(jié)變化、月際變化及空間變化，從不同的尺度對(duì)太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空演變規(guī)律進(jìn)行分析，并對(duì)其時(shí)空演變的機(jī)制進(jìn)行分析。研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面。(1)通過將太湖長期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與VGPM模型的估算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，探討海洋浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力估算模型VGPM模型在大型淺水湖泊浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力估算的適用性。(2)在VGPM模型的支持下得到2003-2013年太湖逐日浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力，基于估算結(jié)果分析太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力

4、的時(shí)空分布規(guī)律。(3)分析太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空變化的原因，主要包括營養(yǎng)鹽、葉綠素a濃度、溫度及典型風(fēng)浪過程對(duì)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)的影響。
　　結(jié)果表明:(1)基于VGPM模型的太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與黑白瓶法實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較好的相關(guān)性(R2=0.753，p＜0.001，n=63)，驗(yàn)證結(jié)果表明VGPM模型能夠用于估算太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力而且能客觀反映太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布。(2)從估算總量上看，2003-2013年太湖

5、全湖多年平均日初級(jí)生產(chǎn)力為1094.06±720.74mg·C·m-2·d-1，對(duì)比大部分一類水體和二類水體顯示出較高的浮游植物初級(jí)生產(chǎn)量。(3)從時(shí)空分布上來看，太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力在空間上呈現(xiàn)從湖灣到湖心遞減的趨勢(shì)，2003-2013年太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力經(jīng)歷了三個(gè)明顯的變化，分別是從2003至2005年的緩慢下降過程、從2005到2007年的急劇上升過程以及2007年之后的下降過程。2003-2013年太湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力在