伊犁河谷植被物候变化特征及其对气候变化的响应

本文基于2001—2021年MODIS NDVI数据和气象数据,利用TIMESAT软件提取伊犁河谷植被物候参数,结合Sen趋势分析、M—K检验和偏相关分析等方法,研究伊犁河谷植被物候变化特征及其对气候(气温、降水)变化的响应。结果表明：伊犁河谷植被生长季始期(Start of the growing season, SOS)、生长季末期(End of the growing season, EOS)、生长季长度(Length of growing season, LOS)主要集中在45～113 d, 290～335 d, 186～279 d,海拔每上升100 m, SOS约推迟1.9 d, EOS提前1 d, LOS缩短2.9 d。SOS呈提前的像元占79.91%;EOS呈推迟的像元占81.64%;LOS呈延长和缩短的像元占31.89%,26.39%。1 000 m以下草原SOS最早且提前天数最多(61.5 d);1 000 m以上草原EOS提前天数最多(34.8 d),阔叶林仅提前7.6 d。SOS受2,3月气温及1,2月降水影响,3月气温升高使SOS提前;EOS与8月气温正相关,与...     

内蒙古典型草原植物物候变化特征及其对气候变化的响应

利用1961～2006年内蒙古典型草原锡林郭勒牧业气象试验站1961-2006年的气候资料及1982～2006年植物物候资料,采用统计分析及趋势倾向率方法,分析了锡林浩特气候变化特征、植物物候变化特征及物候变化特征对气候变化的响应。结果表明：（1）锡林浩特地区近50年气温呈上升趋势,气候变暖的季节性差异明显,冬季增温最为显著;年降水变化为“少-多-少-多-少”趋势;日照时数呈线性增加趋势,夏季明显。（2）锡林浩特地区植物春季物候开始期延迟,秋季物候期提前或推后,生长季相对缩短。（3）在气候变化的大背景下,锡林浩特地区春季物候与其前旬平均气温呈显著正相关,即气温升高,春季物候推后;秋季物候与气温的关系表现为显著负相关,即气温升高,秋季物候期提前;降水和目照对植物各物候期没有显著影响。     

青藏高原高寒草地植被物候时空变化特征

植被物候是生态系统对气候变化反馈的重要感应器,研究青藏高原高寒草地植被物候变化对揭示高寒生态系统对全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义。本研究选取2001–2015年MODIS植被指数(vegetation index,VI)16 d最大值合成产品MOD13A1,以TIMESAT 3.2平台为基础,采用阈值法提取青藏高原高寒草地植被物候期,包括返青期(start of growth season, SOG)、枯黄期(end of growth season, EOG)和生长季长度(length of growth season,LOG),分析青藏高原高寒草地2001–2015年植被物候时空变化及其驱动力。结果表明,1)随着水热条件的差异,青藏高原由东南向西北,返青期逐渐推迟,从儒略日第110天推迟到第170天;枯黄期逐渐提前,从儒略日第300天提前到第260天;生长季长度逐渐缩短,由170 d逐渐缩短为100 d。不同草地类型的物候期表现出明显的差异。2)青藏高原高寒草地植被物候年际变化中返青期呈提前趋势,枯黄期也呈提前趋势,整体上,生长季长度呈增长趋势。3)海拔是影响青藏高原高寒草地类型物候空间分布异质性的主要因素。在3 500 m以下,植被物候随海拔变化的波动较大,没有明显的规律;在3 500–5 000 m,物候与海拔的关系密切,随着海拔升高,不同草地类型的返青期逐渐推迟,枯黄期逐渐提前,生长期长度也逐渐缩短。     

近30年中国天然草地物候时空变化特征分析

基于遥感的大面积长时序草地物候监测是物候生态学的重要领域,也是全球变化研究的重要方向。基于30年(1986-2015年)时间序列GIMMS 3g归一化植被指数(NDVI),利用Savitzky-Golay滤波法进行时间序列重建,并用动态阈值法提取中国天然草地物候参数[生长季始期(SOS)、生长季末期(EOS)、生长季长度(LOS)],然后以1998年为时间分界点,利用提取的3种物候参数对前后两个时间段内的草地物候特征的时间演化趋势及空间分异进行分析。结果表明:1)全国草地年平均SOS、EOS和LOS分别主要集中在第100~140天、260~290天和130~170天;2)物候趋势在30年时间尺度上没有显著变化,幅度为-0.3~0.3 d·yr^-1;3)在1998年之前,全国草地SOS平均提前速率为0.37 d·yr^-1,EOS平均推迟速率0.43 d·yr^-1,且空间差异较大,在1998年之后草地物候变化趋势出现转变,草地SOS变化幅度最大,平均推迟速率为0.28 d·yr^-1;4)高山亚高山草甸、山地草原、平地草原和高山亚高山平地草原在1998年后物候特征变化趋势出现与之前完全相反的转折。提取物候结果与观测资料和相关研究结果较为一致。     

青藏高原植被物候监测及其对气候变化的响应

研究青藏高原植被物候变化对揭示高寒生态系统对全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义。本文选取1982-2005年的GIMMS NDVI遥感数据,采用动态阈值法提取了青藏高原高寒草地的物候信息,包括植被返青期、枯黄期及生长季长度,分析了青藏高原高寒草地植被物候的时空变化及其对气候变化的响应规律。研究结果表明,1)青藏高原植被物候多年均值的空间分布与水热条件密切相关。青藏高原从东南向西北,植被返青期逐渐推迟、枯黄期逐渐提前,生长季长度因受到植被返青和枯黄的影响,呈现逐渐缩短的趋势;2)植被返青期和枯黄期的年际变化整体上呈提前的趋势,生长季长度呈增长趋势;3)高原地区的植被物候易受到海拔的影响,但存在3400 m的分界线,在3400 m以下,物候随海拔变化的波动较大,而在3400 m以上,物候与海拔的关系密切;4)气象因子是不同草地类型植被物候变化的主要影响因素,与降水相比,植被物候期与温度相关程度更高。     

近30年中国天然草地物候时空变化特征分析

基于遥感的大面积长时序草地物候监测是物候生态学的重要领域,也是全球变化研究的重要方向。基于30年(1986-2015年)时间序列GIMMS 3g归一化植被指数(NDVI),利用Savitzky-Golay滤波法进行时间序列重建,并用动态阈值法提取中国天然草地物候参数[生长季始期(SOS)、生长季末期(EOS)、生长季长度(LOS)],然后以1998年为时间分界点,利用提取的3种物候参数对前后两个时间段内的草地物候特征的时间演化趋势及空间分异进行分析。结果表明:1)全国草地年平均SOS、EOS和LOS分别主要集中在第100～140天、260～290天和130～170天;2)物候趋势在30年时间尺度上没有显著变化,幅度为-0.3～0.3 d·yr~(-1);3)在1998年之前,全国草地SOS平均提前速率为0.37 d·yr~(-1),EOS平均推迟速率0.43 d·yr~(-1),且空间差异较大,在1998年之后草地物候变化趋势出现转变,草地SOS变化幅度最大,平均推迟速率为0.28 d·yr~(-1);4)高山亚高山草甸、山地草原、平地草原和高山亚高山平地草原在1998年后物候特征变化趋势出现与之前完全相反的转折。提取物候结果与观测资料和相关研究结果较为一致。     

民勤荒漠区草场植被对气温和降水的响应

为了揭示荒漠草场植被响应气候变化的特征,本研究运用民勤荒漠区1974年以来的物候观测资料和2002年以来的植被样方观测资料以及同期气象资料,分析了荒漠草场植被对气温和降水变化的响应。用线性趋势线及其回归显著性表示变化趋势的显著性,用相关系数表示2组变量的相互关系。数据分析采用SPSS 13.0软件完成。结果表明,1)民勤荒漠区1961年以来的年平均气温升高速率大于全球水平和中国近百年来水平;2)植物对气温变化的响应主要表现春季物候提前,秋季物候推迟,生长季延长;植被对降水量变化的响应主要表现为植被盖度和纯盖度随降水量减少而降低;3)植被盖度及纯盖度主要与年降水量正相关;植株密度主要与9月份降水量正相关;4)春季气温的升高对植物物候的影响大于秋季。     

基于MODIS数据的新疆草地物候提取方法及变化趋势分析

基于遥感手段监测植被物候涉及两个重要步骤，一是植被指数的重构方法，二是植被物候参数提取方法的选择。不同区域植被物候重构与提取方法的优劣尚无定论，有必要开展不同方法之间的对比分析，从而找到适合某区域最优的遥感提取方法。本研究基于非对称性高斯函数拟合法（asymmetric gaussian，A-G）、双逻辑斯蒂函数拟合法（double logistic，D-L）、Savitzky-Golay滤波法（S-G）和土地覆盖动态产品（MCD12Q2）4种方法反演了2001-2019年新疆地区草地的返青期（start of growing season，SOS），通过4种方法提取结果对比，找到了适合提取新疆地区返青期的最优模型，并以此对新疆草地返青期时空变化进行研究。结果表明：1）A-G方法反演的新疆草地返青期的结果最佳。A-G和实测点的返青期相关性（R=0.879）较高，均方根误差较小（RMSE=16.395 d）。空间上，A-G方法提取的返青期标准差（<30 d）的面积比例最多，达到82.19%。2）近19年，新疆草地返青期主要集中在第60~140天，且具有自北向南逐渐推迟的明显地域差异。北部准噶尔盆地和伊犁河谷区域的草地返青时间最早，早于第80天，而阿尔泰山、天山中部及昆仑山等区域的草地返青时间最晚，晚于第140天。不同草地类型返青期存在明显的差异，高寒草甸与高寒草原的返青时间最晚，而温性荒漠返青时间最早。3）2001-2019年新疆草地返青期总体呈现微弱的推迟趋势，推迟的面积比例约为53.07%。其中，低地草甸、温性荒漠和高寒荒漠的返青期呈现推迟的变化趋势，而温性草原、高寒草原及高寒草甸的返青期表现为提前趋势。     

2001—2016年内蒙古植被物候变化及其对生产力的影响

基于2001-2016年的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）数据,本研究采用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法识别内蒙古植被返青期、枯黄期、生长季长度及其变化趋势,并分析植被物候变化对生产力的影响。结果表明：森林生态区和荒漠生态区的返青期比中部草原生态区要早,其平均值分别为第120,119和128天;森林和荒漠生态区的枯黄期比草原生态区要晚,平均值分别为第275,276和269天;受返青期和枯黄期的影响,森林和荒漠生态区植被生长季长度比草原生态区要长,分别为155,157和141天。在16年间研究区植被生产力以增加为主,其中森林和荒漠生态区的植被生产力呈显著增加的趋势;返青期和枯黄期提前趋势的面积略大于推迟趋势的面积,但大多地区的趋势并不显著;草原生态区生长季长度以缩短为主,而森林和荒漠生态区的生长季长度以延长为主。物候参数与NDVI之间的相关分析表明,返青期的提前和枯黄期的推迟（即生长季的延长）并不一定增加所有生态系统的植被年生产力。季节尺度分析表明：返青期的提前/推迟将增加/降低春季植被生产力,而枯黄期提前/推迟将降低/增加秋季植被生产力。     

青海湖流域植被物候格局时空动态变化及其与植被退化的关系

本研究利用2000-2014年期间MODIS 16 d合成EVI 数据,选用阈值法模型提取了青海湖流域逐年的植被关键物候期,分析了物候时空动态变化特征及其与植被退化的关系。结果表明,青海湖流域内植被陆续在4月中旬-6月中旬进入返青阶段,8月中旬-10月中旬进入枯黄期,生长季长度在100~150 d之间。植被陆续进入返青期的时间在流域整体空间上呈现由东南向西北延迟的水平地带性变化趋势,多高山分布区域的植被进入返青期时间表现出垂直非地带性特征。植被进入枯黄期的时间与进入返青期早晚的时间在空间格局上相反,生长季长短空间格局与植被进入返青时间早晚的空间格局一致。气候变化趋势下,流域植被物候时空动态变化存在空间异质性,返青期均值年际变化趋势不明显,枯黄期均值提前6.4 d,生长季均值缩短8.9 d。流域内植被物候除受气候因子影响外,与植被退化也有密切关系。植被生长趋于茂盛,返青期呈现延迟趋势;植被生长退化趋势,返青期呈现提前倾向。枯黄期与植被退化的关系较复杂,整体上未表现出明显一致的相关性。植被生长季与植被退化呈现强负相关,即植被生长呈现茂盛趋势的区域,生长季缩短。     

探析河北省气候条件对草原植被状况的影响

正牧草从返青、抽穗、成熟到枯黄整个生育期主要受温度和水分条件的影响。牧草产量和品质的季节性变化与温度和降水的关系也十分密切。2017年的气候因素对草原植被状况的影响综合总结如下。一、2017年河北省草原植被总体情况河北省草原植被主要分布在坝上6县,草原总面积达2096.7万亩,占全省草原总面积近30%。2017年草原植被生长季节,坝上大部分草原地区气温低于2016年,降水偏少,尤以康保、尚义、张北旱情较为     

气候变化对典型草原糙隐子草物候期和产量的影响

利用62年锡林浩特市典型草原气象资料和30年糙隐子草生长季观测资料,分析了糙隐子草物候和产量对气候变化的响应。结果表明:近60年来,锡林浩特地区气温呈上升趋势,降水量表现为微弱减少,总体呈暖干气候变化趋势。随着气候变化,糙隐子草返青期显著延迟,后续物候期均呈提前趋势,整个生长季呈缩短趋势。通过各物候期相关性分析来看,限制糙隐子草产量积累的主要因素是生长季降水量和年降水量,其相关系数分别是0.458(P0.05)、0.508(P0.01);气温变化对牧草产量的影响不明显。回归分析与相关分析的结果一致,降水是影响糙隐子草的主要限制因子。     

新疆地区草地植被物候时空变化

植被物候是反映环境条件和气候变化最客观、最敏感的指示器,研究新疆草地物候变化对于深入理解和预测陆地生态系统的动态变化具有重要的意义。利用土地覆盖动态产品(MCD12Q2)物候数据对新疆地区2001-2014年间草地物候的时空变化进行了研究,主要结论如下:1)草地植被物候多年均值由低海拔到高海拔呈明显的区域性差异。海拔每升高1000 m,返青期推迟13 d,枯黄期提前7 d,生长季长度缩短20 d;2)新疆不同草地类型的返青期在第100~136天,枯黄期在第256~291天,生长季长度为122~190 d;3)新疆草地返青期整体呈提前趋势,提前速率为0.11 d·yr^-1,草地枯黄期呈推迟趋势,推迟速率为0.14 d·yr^-1,生长季长度呈延长趋势,延长速率为0.25 d·yr^-1。     

青海省共和县小麦和油菜物候对气候变化的响应

通过近20a来对青海省共和县小麦、油菜的物候和区域气象变化的同步观测,分析了小麦和油菜物候变化及其对气温、降水的响应规律,结果表明:1990~2006年共和县的年平均气温呈现增加趋势,和全球变暖趋势表现一致,年降水量也呈现微弱的增加趋势,阶段性和季节性明显,每年以6~8月降水量最高;气候变化对小麦和油菜的生育期影响有所不同,小麦的平均全生育期缩短,油菜的平均全生育期延长,各个物候期对气候变化的响应差异明显。小麦的播种期明显提前,其它各个物候期都表现提前趋势,变化规律保持一致,整个生长季有缩短趋势。油菜从播种期至五叶期提前,现蕾期至成熟期推迟,生育期延长。6~8月的气温变化是物候变化的主要驱动气象因子,小麦和油菜的生育阶段与历年气温变暖具有显著的相关性(p0.05),与降水量的相关性不显著(p0.05)。     

8月份全国草原植被生长状况好于常年

正农业部草原监理中心采取地面观测、卫星遥感监测和结合气象资料分析的方法,对今年8月全国草原植被生长状况进行了综合分析,结果表明:全国草原植被生长状况好于常年同期。入春以来,全国大部分草原地区气温与常年持平或略高。8月份,除内蒙古中东部、新疆西部等地气温略低于常年同期外,大部分草原地区气温高于常年,有利于植被生长。在降水方面,8月份,除内蒙古西部降水偏少外,内蒙古东部、新疆     

2000-2010年锡林郭勒草原植被覆盖时空变化格局及其气候响应

利用2000-2010年间生长季(4-10月)MODIS NDVI数据和同期气象观测数据,分析锡林郭勒草原植被覆盖度年际和季节变化趋势及其对气温和降水的响应特征.研究表明:生长季平均NDVI总体上呈增加趋势,其变化趋势主要受降水量的控制,年总降水量与NDVI的相关系数达到0.89.从不同季节植被NDVI的变化趋势看,春季NDVI呈上升趋势,夏季和秋季呈下降趋势.与气候因子的相关分析表明,春季和夏季植被覆盖变化趋势主要受降水的控制,而秋季温度的变化对植被生长的促进作用也较明显.在空间分布趋势上,阿巴嘎旗、锡林浩特市、太仆寺旗和多伦县植被覆盖总体上增加趋势较明显,而东乌珠穆沁旗东部、西乌珠穆沁旗的下降趋势最为明显,其气候影响因地区和季节而异.不同草原类型的植被具有不同的变化趋势和受温度和降水量的影响各不相同.     

高寒草甸茎直黄芪物候对模拟季节性不对称增温的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的节律性变化,是气候变化的最敏感指示器之一。为了探讨高寒植物对其生长环境水热变化的响应特征和机制,本研究利用开顶式模拟增温装置进行增温,以茎直黄芪(Astragalus strictus Grah. Ex Bunge)为研究对象,探讨其返青、枯黄物候和生长期长度对2016—2019年季节性不对称性增温(全年、生长季增温)的响应特征和机理。研究发现:茎直黄芪的平均返青物候在年际间差异极显著;2019年与其它年份比较显著提前了茎直黄芪的返青物候;增温未影响茎直黄芪返青物候;与对照比较,全年和生长季增温分别延迟了茎直黄芪枯黄期7.7和1.9 d,缩短了其平均生长期长度1.7和14.5 d;在水分充足条件下增温提前植物的返青物候,延长其枯黄物候,导致生长期延长,自然水分条件相对较低时则相反。综上分析,水分条件是该区域植物生长的主要限制因素之一。     

气候变化对不同海拔高山嵩草物候期的影响

利用三江源两个不同海拔高度区牧业气象观测站1989-2010年高山嵩草(Kobresia pygmaea)物候观测资料及同期日、月、年气象资料,通过回归、相关和非参数检验方法,就青海省海拔相差较大的曲麻莱和河南的气候变化及其对高山嵩草物候的影响差异进行对比研究。结果显示,22年来两站年平均气温增速相当,高海拔区的平均最低气温增幅大于低海拔区,而高海拔区的平均最高气温增幅小于低海拔区,生长季（4―9月）与全年的气温变化有相同趋势。两站全年及生长季气温变化均显著相关,其差异主要受海拔影响。两站高山嵩草的返青期、黄枯期和生长季均存在明显的年际波动,高海拔区的波动大于低海拔区。海拔每升高100 m,高山嵩草的返青期推迟3.3 d,生长期缩短2.5 d。1989―1999年与2000―2010年两个时间段平均物候期高海拔区提前6~25 d,生长期延长3 d。低海拔区返青期提前1 d,其余物候期推迟1~9 d,生长期延长6 d。高海拔区高山嵩草的生长更容易受气候变化的影响,其生境更为脆弱。     

2000-2014年浑善达克沙地植被覆盖变化研究

基于2000-2014年间植被生长季(4-10月)的MODIS NDVI数据反演浑善达克沙地地区植被覆盖变化,结合2000-2013年该地区周边11个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化和月变化角度分析该地区植被覆盖变化对气候变化的响应。研究表明,浑善达克沙地植被NDVI,不论是植被生长季平均值,还是其各月份值都呈上升趋势。研究区植被覆盖度的显著增加是气候和人为因素综合作用的结果, 一定程度上反映了生态恢复重建措施的有效性,但其植被NDVI年际变化趋势与降水量的关系更密切,其相关系数达到0.75,是驱动植被覆盖年际波动的最直接因素。在空间分布上,研究区的南部、中部和北部边缘区域的植被覆盖增加趋势较明显,而中部和西部部分区域未发生明显的趋势性变化。从月变化来看,4月草地植被变化受气温变化影响较明显;5-8月与前一月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。从沙地类型植被覆盖年际变化趋势看,所有类型都呈增加态势,增加态势最大的类型是移动沙地,最小的是固定沙地。     

锡林郭勒盟不同类型植被的生长季变化

利用分辨率为1km×1km 1989-2008年长时间序列NOAA/AVHRR NDVI卫星产品数据以及锡林郭勒盟植被类型图,对时间序列影像进行Savitzky-Golay滤波后,提取了8种植被类型多年的归一化植被指数(NDVI)时序曲线,对NDVI时序曲线进行S-G滤波后,采用改进的动态阈值法分别估测各植被类型每年生长季的开始、结束时间及长度并进行线性拟合,讨论其变化情况。根据实测数据验证了温带丛生禾草典型草原遥感估测物候期的精确度。研究结果表明,各种植被类型生长季开始时间变化情况差别较大,除温带禾草、杂类草盐生草甸和温带落叶小叶疏林分别有4和1d·20a-1的轻微延迟以外,其它6种植被的生长季开始时间均有不同程度的提前趋势,不同植被类型生长季结束时间呈现出了差别较小的延迟趋势,生长季长度均延长,生长季结束时间对生长季长度的影响更大;估测的温带丛生禾草典型草原返青期与观测值变化趋势非常接近,分别提前了9和7d·20a-1,而两者的黄枯期则出现了相反的变化趋势。估测值与观测值的均方根误差(RMSE)分别是,生长季开始时间16.59d,结束时间14.40d。