基于CASA模型的植被净初级生产力时空演变格局及其影响因素——以湖北省为例

陈晓杰, 张长城, 张金亭, 王 静

(1.武汉大学 资源与环境科学学院, 武汉 430079; 2.湖北省地质局武汉水文地质工程地质大队, 武汉 430051)

植被是连接大气、土壤和水分的自然“纽带”，在调节全球气候和碳平衡等方面具有至关重要的作用[1-3]。植被净初级生产力(NPP)是指绿色植物在单位面积、单位时间内由光合作用产生的有机物质总量扣除自身呼吸所需要有机物后的剩余部分[4-5]。它是评价陆地生态系统健康状态的关键因素，也是促进生态系统物质循环和能量流动的重要角色[6]。因此，探讨区域植被净初级生产力的时空演变格局和驱动因素有助于了解气候变化背景下的生态系统响应状况，同时对该于区域内自然资源的合理利用以及社会经济的可持续发展具有重要意义[7]。

伴随着全球变化研究的不断开展，通过植被NPP研究气候变化对陆地生态系统得影响已成为热点内容[8]。实地测量是植被NPP最早的测定方法，例如叶绿素测定法和生物量调查法等，由于受到多种因素的影响，这类方法很难开展[9-10]。同时，实地测量的方法无法实现对植被NPP在不同尺度尤其是大尺度上变化特征的分析，因此基于遥感数据以及数学模型估算植被NPP已经成为一种重要的研究方法[11-12]。NPP估算模型主要有生态过程模型、气候统计模型以及光能利用率模型等。生态过程模型由于需要采集多种复杂的参数而很难实现[13]。气候统计模型由于仅考虑气候因子却忽视其他因素的影响，从而产生了很大的误差。相比较而言，光能利用率模型的计算结果精度较高，不需要繁杂的野外试验测算步骤，数据获取难度小，逐渐被广泛应用于NPP的模拟估算研究中[14]。其中CASA模型运用气象和遥感数据能实现对大尺度区域NPP的模拟，其不需要采集复杂的参数而得到广泛应用[15-16]。

同时，国内外学者对植被净初级生产力的时空格局、演变规律和影响机制等开展了一系列研究。张仁平等[17]对新疆地区的草地净初级生产力及其对气候变化的响应进行研究，得出不同草地类型的NPP存在明显差异，降雨可以促进新疆草原NPP的增加，温度对新疆地区草地NPP影响不大。Nemani等[18]开展了全球植被NPP与气候因素的相关性研究，表明在研究期内全球气候变化导致植被NPP总量增加6%。刘旻霞等[9]采用简单差值和Hurst指数等方法，分析了青海省NPP的时空变化特征及其影响因素，结果表明青海省植被年均NPP在研究期间表现为由东到西、由南到北递减的趋势，在土地利用变化中，草地面积减少是导致NPP减少的主要原因。张筠等[19]利用MODIS遥感影像数据研究水热波动和土地覆盖变化对植被净初级生产力的影响，表明与土地覆盖变化的贡献相比，水热波动对该地区不同土地覆盖类型NPP总量变化的贡献更大。欧阳玲等[20]基于土地覆被数据和改进CASA模型分析内蒙古东部草地NPP时空变化，发现人类活动对草地植被净初级生产力的干扰程度在下降。在全球气候变化背景下，植被生长过程中受到水热条件的影响日益明显。以往研究有助于我们对某一特定区域植被NPP的认识和理解，然而气候变化对植被NPP的影响具有明显的地域差异性。因此，针对不同地区研究植被NPP的时空演变规律及其影响机制具重要意义。

目前关于湖北省植被NPP的研究并不多，相关学者如赵林等[21]分析干旱对湖北省森林植被净初级生产力的影响，发现在干旱严重的年份，森林NPP的低值面积明显增加，同时干旱面积分布越广，森林NPP均值越低。车风等[22]利用MOD17A3H NPP时序数据，分析了2004—2015年湖北省植被NPP时空分布特征以及驱动机制，但并未对植被NPP的重心分布以及迁移轨迹进行分析。王翠翠等[23]基于2000—2010年湖北武汉城市圈NPP数据和土地覆盖数据，分析研究武汉城市圈建设用地扩张及其对NPP的影响。李庆君等[24]分析了湖北省2000—2012年植被净初级生产力的时空变化特征并借助多元统计分析方法定量探究自然因素和人为因素对NPP变化的影响，但是没有分析土地利用变化对植被NPP的影响量及贡献率。以往关于湖北省植被NPP的研究主要分析植被NPP对单一因素的响应，很少同时关注气候因子和土地利用变化对植被NPP的影响。本文以湖北省为研究对象，基于改进CASA模型、重心引力模型以及贡献率指数等方法，结合气候因子和土地利用变化分析2000—2018年湖北省植被NPP时空演变格局及其驱动机制。研究成果有望为湖北地区生态环境保护、生态系统健康评估等提供科学依据。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

湖北省位于我国中部地区，地理位置介于29°01′—33°06′N，108°21′—116°07′E，东西长约740 km，南北宽约470 km，总面积18.59万km2，占中国总面积的1.94%(图1)。湖北省地势表现为中间低平，而东、西、北三面环山，总体为向南敞开的不完整盆地。湖北省内地势高低相差悬殊，其中东部平原的监利县谭家渊附近，地势较低，地面高程为零；而西部地势较高，其中神农架最高峰神农顶，海拔高达3 105 m。在全省总面积中，山地面积最大，占比56%，其次为丘陵占24%，而平原湖区占20%，属长江水系。湖北省除高山地区外，大部分为亚热带季风性湿润气候，雨热同季，降水充沛，光能充足，无霜期长。区域内多年平均气温为15～17℃，多年平均降水量在800～1 600 mm。区域内具有独特的地形特征，随着海拔的上升，降水量、温度以及植被类型等呈现出不同程度的变化差异。

1.2 数据来源

1.2.1 遥感数据 土地覆盖数据来自资源环境科学与数据中心(http:∥www.resdc.cn/)，空间分辨率为1 km。该数据为Land use and land cover change(LUCC)分类体系，分为两级，一级为6类，二级为25类。将土地利用数据重分类为耕地、草地、林地、建设用地、水域和未利用土地。植被覆盖数据来源于中国科学院寒旱区科学数据中心(http:∥westdc.westgis.ac.cn/)。NDVI数据来源于资源环境科学与数据中心(http:∥www.resdc.cn/)，空间分辨率为1 km，时间分辨率为2000—2018年。

1.2.2 气象数据 气象数来源于中国气象数据网(http:∥data.cma.cn/)，主要包括2000—2018年逐月平均气温、月累积降水、太阳总辐射等数据。根据数据的可获得性，气温和降雨数据选取湖北省及周边省份总计116个站点的数据，辐射数据是选取包括湖北省在内的中国中东部2 422个站点的数据，在ArcGIS环境下，对上述数据采用Kriging插值方法进行空间插值，并统一定义为Albers投影，经过栅格计算、重采样和掩膜提取等方法获得空间分辨率为1 km的气象分布空间栅格数据集。

2 研究方法

2.1 植被NPP的估算方法

本研究运用朱文泉等改进的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算植被NPP[25]。其计算公式如下：

NPP(x,t)=APAR(x,t)×ε(x,t)

(1)

式中:NPP(x,t)为植物在像元x处t月份的有机物质累积总量[g C/(m2·month)];APAR(x,t)为在像元x处t月份所吸收的有效光合辐射[MJ/(m2·month)];ε(x,t)表示植物在像元x处t月份的实际光能利用率。

APAR(x,t)=SOL(x,t)×FPAR(x,t)×0.5

(2)

式中:SOL(x,t)表示太阳在像元x处t月份的总辐射量[MJ/(m2·month)];FPAR(x,t)为植被在像元x处t月份吸收有效光合辐射比;0.5表示光合有效辐射和太阳总辐射之比。

ε(x,t)=Tε1(x,t)×Tε2(x,t)×Wε(x,t)×εmax

(3)

式中:Tε1(x,t)和Tε2(x,t)分别为低温和高温胁迫影响系数;Wε(x,t)表示水分胁迫影响系数;εmax为理想状态下最大光能利用率(%)。

2.2 变化趋势分析

本文利用一元线性回归方法分析2000—2018年湖北省每个栅格的年均植被NPP、年降水和年均温的变化趋势，其计算公式如下[26-27]：

(4)

式中:θslope是趋势斜率;NPPi为第i年的NPP[g C/(m2·a)];i为年变量;n为监测年数(n=19)。

2.3 相关性分析

相关性分析用于反映要素之间的相关方向和相关程度，本文通过Pearson相关系数法分析植被年NPP与气温、降水量的相关性及其显著性水平，其计算公式如下[27-28]：

(5)

2.4 重心模型

重心模型是通过重心点、重心移动距离和重心移动方向等指标描述区域地理现象空间差异及其动态演变规律的方法。本文运用重心模型分析植被NPP的重心轨迹，分析其变化程度和变化特征。其计算公式如下[29-30]：

(6)

式中:X,Y分别表示区域内相应的重心坐标;Gi为区域内某一属性的值(NPP);xi,yi为次级区域单元的地理中心坐标;n为次级单元的数量。

年际间区域重心空间区位移动距离和方向的计算公式[31-32]：

(7)

(8)

式中:Di-j与θi-j表示两个不同年份间空间现象重心移动的距离与方向;xi和yi表示第i年研究区域重心的地理坐标;xj和yj表示第j年研究区域重心的地理坐标;i,j表示两个不同的年份。

2.5 贡献指数

本文通过Hick等[33]提出的贡献率指标分析2000—2010年，2010—2018年土地利用类型转变对植被NPP的影响。土地利用变化对植被NPP的相对贡献(Rlucc)表示土地利用类型不变的情况下估算的NPP与实际NPP之间的差异，具体公式如下：

(9)

式中:S0为研究初期土地利用类型的面积;NPP0为研究初期的NPP值;ΔS为研究期内不同土地利用类型面积的变化量;ΔNPP为研究期内土地利用类型的NPP变化量;ΔS×NPP0为土地利用变化对区域内NPP总量的影响量。

3 结果与分析

3.1 植被NPP时空演变特征

3.1.1 年均植被NPP空间分布格局 湖北省2000—2018年近19 a植被NPP表现出较强的空间分异规律(图2)，整体表现出由西北向东南递减的趋势，区域内植被净初级生产力均值为598 g C/(m2·a)。2000—2018年植被NPP的高值区分布在湖北省的西部，平均植被NPP高于950 g C/(m2·a)，主要包括神农架林区、十堰、恩施和宜昌等地区，这些地区海拔相对较高，且植被覆盖度较高。在湖北省东南部以武汉市为中心形成了包括鄂州、黄冈等地区在内的低值区域，平均植被NPP小于350 g C/(m2·a)。湖北省大部分区域植被NPP介于350～750 g C/(m2·a)，其主要分布在湖北省中部江汉平原地区，主要包括荆门、潜江以及荆州东部等地区。植被NPP的空间分布差异特征与该地区的植被类型、气候、海拔和人类活动等影响因素息息相关。湖北省东部地区经济发展较为迅速，人类活动频繁，植被覆盖率较低，因此植被NPP较低。湖北省西部地区主要为海拔较高的林区或山区，植被类型丰富，植被NPP相对较高。

图2 2000-2018年湖北省植被NPP年平均值的空间分布

3.1.2 年均植被NPP空间演变特征 由于研究期较长，本文以5 a或3 a为时间节点分析湖北省年植被NPP的变化特征，结果发现2000—2018年湖北省NPP空间变化趋势整体为由西到东、由北到南呈现逐渐增加趋势，然而不同时段的植被NPP有不同的空间变化特征。2000—2005年，植被NPP增加区域主要分布在湖北省北部地区，主要包括襄阳、随州和黄冈等地区，NPP增加值最高达到379 g C/m2。植被NPP减少区域主要分布在湖北省西部和南部地区，主要包括神农架林区和恩施等地区。2005—2010年，湖北省植被NPP的增加区域主要为十堰北部地区、恩施西部地区和咸宁地区。而湖北省北部地区的植被NPP表现为减少趋势，其减少的NPP值最高为529 g C/m2。2010—2015年，湖北省东部如黄石、黄冈和咸宁等区域植被NPP表现为增加的趋势，最大增加值为473 g C/m2。然而十堰、襄阳以及中部江汉平原地区的植被NPP表现为减少趋势。2015—2018年，神农架林区、潜江以及荆门北部成为植被NPP减少较多的区域，而一场北部地区、武汉东部地区以及鄂州地区呈现出增加的趋势，增加值最高达到555 g C/m2。

重心模型可以有效的描述区域地理现象空间差异以及动态演变规律，本文通过2000—2018年各年植被NPP重心和19 a平均植被NPP重心，分析湖北省植被NPP空间分布的偏向性和不均衡性。由于研究年数较多，为了使重心点的分布以及迁移轨迹能清晰表达出来，本文以3 a为间断点，绘制湖北省2000—2018年植被NPP重心轨迹迁移图(图3)。湖北省植被NPP的重心主要分布在襄阳、宜昌和荆门交界处，即湖北省偏西部地区，表明湖北省西部地区的植被NPP高于东部地区，与前文年均植被NPP空间分布结果相一致。湖北省植被NPP重心迁移可分为2000—2003年、2003—2006年、2006—2012年及2012—2018年4个阶段，不同时期植被NPP的迁移方向和路径不尽相同，迁移路径总体呈现为M型。2000—2003年植被重心向西北方向迁移，表明该时间段内西北地区植被NPP的增量和增速高于东南部地区。而2003—2006年植被NPP的重心又向东南方向迁移，表明东南地区植被NPP的增量有所提升。2006—2012年植被NPP的重心在6 a间持续向东北方向迁移，表明东北地区植被NPP的增量和增速高于西南地区。2012—2018年植被NPP的重心又返回西南方向，说明该时期西南区域的植被NPP增速高于东北区域。

图3 2000-2018年湖北省植被NPP空间变化

本文运用极坐标系分析湖北省逐年植被NPP重心到19 a植被NPP均值重心原点的偏移距离(极半径)和偏移角度(极角)(图4)。4个象限重心数目所占的百分比分别为东北象限(26.31%)、西北象限(31.58%)、西南象限(21.05%)和东南象限(21.05%)，由此可见植被NPP在西北地区的增量和增速较大。而湖北省西北部地区主要为神农架是十堰地区，该区域植被覆盖度较高，可以有效的解释上一现象。按照南北象限划分，位于坐标轴北部的重点占比为57.89%，可见北部地区植被NPP的增量和增速高于南部地区。同时，2001年、2004年、2010年、2014年植被NPP重心距原点偏移距离较小，表明这些年份植被NPP的变化情况相似。而2002年、2003年、2011年、2012年植被NPP与原点的偏移距离较大，说明这些时期的植被NPP的增量显著。

图4 2000-2018年湖北省植被NPP重心迁移轨迹

3.1.3 植被NPP时间演变特征 2000—2018年湖北省植被NPP均值整体表现为上升趋势(图5)，NPP值的波动幅度达124.30 g C/(m2·a)。其中2008年出现最大值为656.49 g C/(m2·a)，2001年出现最小值为532.19 g C/(m2·a)。对年均植被NPP的整体变化趋势进行总结发现，2000—2004年、2006—2008年、2012—2015年年均植被NPP表现为波动上升趋势，2004—2006年、2008—2012年、2015—2018年年均植被NPP表现为波动下降趋势。上述现象与区域水热条件相关，例如降水是区域植被所需水分的主要来源，同时降水也是植被生长的主要限制因子，研究区降水充沛，则有助于植被的恢复和生长，降水减少和气候干旱将会导致区域内植被NPP降低。

图5 2000-2018年湖北省植被NPP重心分布比例

3.2 植被NPP主要影响因素分析

3.2.1 气候因子对植被NPP的影响 本文对湖北省的年平均气温和年累计降水量进行统计，进而分析气象因子与植被NPP的相关性。由图6—7可以看出，湖北省2000—2018年平均气温在16.24～17.35℃，多年均值为16.85℃，其中最大值在2006年，最小值在2012年。湖北省2000—2018年年降水量在854.02～1 334.51 mm，多年均值为1 138.37 mm，年降水量最大值出现在2002年，最小值在2001年。总体看来，近19 a来湖北省气温呈缓慢上升趋势，变化率为0.01℃/a，空间上表现为东南地区温度较高，西北地区温度较低；年降水量呈上升趋势，变化率为2.57 mm/a，在空间上表现出由西北向东南递增的趋势。

图6 2000-2018年湖北省植被NPP均值年际变化

图7 湖北省气候因子年际变化特征

水热波动对植被生长起到关键作用，本文从像元角度出发，对2000—2018年湖北省植被NPP与气象因子的相关性进行分析(图8)。结果表明，湖北省植被NPP与平均气温的相关系数范围为-0.71～0.80，平均数为0.02。湖北省年均NPP与年均气温呈正相关的区域面积为54.49%，主要分布在荆门、荆州地区以及宜昌东南部地区，这些区域温度相对适中，适当范围的温度增加可以延长植物的生长季节，提高光合作用效率以及植物的生产力。负相关区域占总面积的45.51%，主要分布在湖北省东部武汉城市圈地区以及西部神农架林区，随着气温的升高，植物的蒸腾以及呼吸作用得到了促进，加快了植物养分的分解并缩短了叶片的寿命，最终导致地表干旱不利于植物的生长发育。总体而言，对植被NPP与平均气温的相关性进行分析，研究表明呈正负相关的区域面积基本持平，可见植被NPP与平均气温的相关性不显著。湖北省植被NPP与年降雨量的相关系数范围为-0.78～0.79，平均值为0.26。年均NPP与年降水量呈正相关的面积高达87.65%，主要分布在随州、襄阳和孝感北部地区，该区域是农产品主产区，耕地数量排在全省前列，由于植被根系较短，其对降水变化非常敏感，因此降水成为该地区植被生长发育的关键制约因素。年均NPP与降雨量呈负相关的地区面积为12.35%，主要集中在武汉、鄂州仙桃等东南经济发展较好、受人类活动干扰较多的区域。同时十堰西北部地区植被NPP与降雨量呈负相关，该地区的主要植被类型为草地和森林，而降雨量却是湖北省最低的区域，因此其植被NPP与降雨量的相关性较低。总体来看，植被NPP与降雨量在绝大部分区域表现出正相关，表明湖北省植被NPP与降雨量的相关性较为显著。

图8 湖北省植被NPP与年均温度和降水相关系数空间分布格局

3.3.2 土地利用变化对植被NPP的影响 土地利用变化是人类活动在地理空间上强度大小的直观变现，土地利用方式在人类生产和生活过程中发生了改变，这直接影响了植物的呼吸作用和光合作用，从而使得植被NPP也受到影响。

分析湖北省土地利用面积变化情况，结果表明(图9)：研究期内来耕地面积减少最多，面积总计减少4 287 km2，变化率为-6.16%，由于建设用地占用耕地以及国家实施退耕还林等导致耕地面积大幅减少。其次面积减少较多的用地类型是林地和草地，其中林地面积减少了612 km2，变化率为-0.66%；草地面积减少了207 km2，变化率为-2.94%，主要是由于耕地开垦、建设占用等因素，导致草地面积大幅锐减。水域面积增加较为明显，研究期内水域面积增加了1 420 km2，变化率为12.95%，主要是由于受降雨等影响，湖北省内湖泊的面积在不断扩大。建设用地为增加面积最多的地类，总计增加了3 737 km2，变化率为75.25%，可见19 a来湖北省经历了大规模的城镇扩张使得大量的耕地、林地和草地都转化为建设用地。未利用地面积也有多减少，主要转化为耕地和水域用地。

图9 2000年和2018年湖北省土地利用现状

根据2000—2018年研究区域内土地利用变化，对其引起的NPP损益情况进行分析，从NPP总量变化矩阵可以看出(表1)，地类由林地、草地和耕地等NPP较高的土地类型向水域和建设用地等NPP较低的土地利用类型转变时，NPP总量大多表现为减少的趋势；相反，NPP总量则表现为增加的趋势。其中，地利用变化如耕地转林地(26.32×10-2Tg C)、耕地转草地(2.03×10-2Tg C)等地类转换使得NPP在不同程度上有所增加。这是由于国家实施“退耕还草”和“退牧还草”政策以来，该地区植被的覆盖度有所提高。而其他地类转为建设用地或水域等使得NPP总量表现为减少趋势，例如耕地转为建设用地(-26.60×10-2Tg C)以及林地转为建设用地等(-1.18×10-2Tg C)等。主要是由于随着城市化进程的推进，建设用地大幅扩张，大量占用耕地、林地和草地面积，致使NPP总量降低。总体而言，在地类转化的背景下，2000—2018年研究区域内NPP总量增加19.86×10-2Tg C，主要由其他土地类型向林地、耕地和草地转换引起。

不同时期土地覆盖变化对NPP总量的影响量和贡献率见图10，2000—2010年，大部分土地覆盖类型的NPP总量均表现为减少趋势，其中林地NPP减少量最多，为-1.26 Tg C，其次为耕地NPP减少0.87 Tg C；而建设用地和水域面积有所增加，其相应地类NPP也表现为增加的趋势，分别增加0.25，0.35 Tg C。2010—2018年，由于退耕还林政策的广泛实施，耕地NPP呈现减少趋势(-1.87 Tg C)，而林地NPP增加了2.13 Tg C。同时随着城市化进程的推进，建设用地大幅扩张，建设用地NPP增加了1.34 Tg C。2000—2010年不同土地覆盖变化对各土地利用类型NPP变化的贡献有所差异，其中建设用地的贡献率最高，为53.81%，其次是耕地(43.53%)和水域(47.59%)。2010—2018年，土地利用变化对各土地利用类型NPP变化的贡献与上一时期比较有增有减，其中耕地和林地的贡献率表现为增加的趋势，而其他土地利用类型的贡献率均表现为降低的趋势。耕地的贡献率由53.53%增加到61.53%，而建设用地的贡献率由53.81降低到47.25%。总体而言，由于耕地和建设用地面积较大，从而耕地和建设用地的地类变化对其NPP的贡献率相对较高。

表1 湖北省2000-2018年土地类型转移下NPP总量变化矩阵 10-2 Tg C

图10 2000-2018年湖北省不同土地利用变化对NPP总量的影响量和贡献率

4 讨论与结论

4.1 讨 论

本文选择湖北省为研究对象，基于CASA模型估算湖北省2000—2018年植被净初级生产力，利用重心模型以及相关性分析等方法分析植被NPP时空演变格局以及驱动因素，探讨气候变化和人类活动对植被NPP的影响。2000—2018年湖北省植被NPP整体表现出由西北向东南递减的趋势，植被NPP的高值区分布在湖北省的西部，主要包括神农架林区、十堰、恩施和宜昌等地区，这些地区水热条件好，生物多样性非常丰富，遍布常绿落叶阔叶混交林，其植被覆盖度较高。湖北省中部江汉平原以及鄂东南地区的植被NPP普遍低于其他地区，主要是由于这些地区年降水量相对较低，并且土地利用类型多以耕地为主，其生态结构稳定性偏低，容易受到人类活动的影响。

从气候因素变化对植被NPP产生的影响来看，湖北省年均NPP与年均气温呈正相关的区域主要分布在鄂西南以及鄂中部的荆门、荆州以及宜昌东南部地区。分析原因，主要是由于如鄂西南的恩施土家族苗族自治州等地区属于植被覆盖度较高的山区，适当范围的温度升高可以延长植物的生长季节，提高光合作用效率以及植物的生产力，因此这些地区的植被NPP与气温呈正相关。对于湖北省东部武汉城市圈地区以及西部神农架林区，随着气温的升高，植物的蒸腾以及呼吸作用得到了促进，最终导致地表干旱不利于植物的生长发育，因此这些地区的植被NPP与气温呈负相关。湖北省年均NPP与年降水量呈正相关的地区主要分布在随州、襄阳和孝感北部地区，该区域是农产品主产区，土地类型以耕地为主，由于农作物根系较短，其对降水变化非常敏感，因此降水成为该地区植被生长发育的关键制约因素。年均NPP与降雨量呈负相关的地区主要集中在武汉、鄂州仙桃等东南经济发展较好、受人类活动干扰较多的区域。

从土地利用变化对植被NPP产生的影响来看，在地类转化的背景下，2000—2018年研究区域内NPP总量增加19.86×10-2Tg C，主要由耕地以及其他土地类型向林地和草地转换引起。这是由于国家实施“退耕还草”和“退牧还草”政策以来，该地区的植被固碳能力有所增强；但随着城市化进程的推进，建设用地大幅扩张，大量占用耕地、林地和草地面积，致使NPP总量降低。不同时期土地覆盖变化对NPP总量的贡献率有所差异，2000—2010年建设用地贡献率最高为53.81%，2010—2018年耕地贡献率最高为61.53%。因此土地利用变化对植被NPP的影响可分为积极效应和消极效应，积极效应表现为退耕还林还草政策有助于提高植被NPP，而消极效应表现为城市扩张以及人类不合理利用方式导致植被NPP降低的现象。

4.2 结 论

(1) 2000—2018年湖北省植被NPP年均值空间分布上总体表现为由西北向东南递减的趋势。19 a来年均植被NPP的空间变化过程中，NPP减少的区域按照西北、西南、东南又向西北迁移的顺序。

(2) 2000—2018年湖北省植被NPP重心迁移轨迹呈M型，在极坐标系中可以看出，植被NPP在西北地区的增量和增速较大高于东南地区。在年际变化上，近19 a来植被NPP总体呈波动上升趋势，在2006年波动幅度最大。

(3) 湖北省植被NPP与气象因子相关性具有一定的局域差异性，其中植被NPP与气温显著相关的区域主要分布在荆门、荆州地区以及宜昌东南部地区，而植被NPP与气温显著相关的区域主要分布随州、襄阳和孝感北部地区。总体来看，湖北省植被NPP与降雨的相关性比与气温的相关性更为显著。

(4) 地类由林地、草地和耕地等NPP较高的土地类型向水域和建设用地等NPP较低的土地利用类型转变时，NPP总量大多表现为减少的趋势；相反，NPP总量则表现为增加的趋势。土地覆盖变化对各土地利用类型NPP变化的贡献中，耕地和建设用地的贡献率最高。