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。     

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。     

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。     

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。     

内蒙古植被春季返青期和秋季枯黄期的气候敏感性研究

春季返青期和秋季枯黄期是植被生长过程中两个重要的物候指标,其变化对气候,尤其对温度敏感性的大小及其差异十分不清楚。利用2001-2019年MODIS NDVI和气象数据,在气象台站和像元尺度上分别计算内蒙古植被春季返青期和秋季枯黄期,并以生长度日（GDD）和冷却度日（CDD）为影响返青期和枯黄期的温度指标,研究两个物候指标对气候敏感性的空间格局及其大小。结果表明,2001-2019年内蒙古植被返青期主要集中在第110～135 d,整体呈提前趋势（2.6 d·10 a-1）;枯黄期主要集中在第260～280 d,整体呈微弱的推迟趋势（0.7 d·10a-1）。返青期对GDD和枯黄期对CDD的敏感性主要以负敏感性为主,分别占研究区总面积的68.1%和56%。从两个物候指标对降水的敏感性看,植被物候对降水敏感性主要以正敏感为主。气象台站尺度的研究结果总体与像元尺度的研究结果基本一致。在气象台站尺度上对比显示有65%的站点枯黄期对温度的敏感性大于返青期,94%的站点返青期对降水的敏感性大于枯黄期,在气候不断变化的条件下,敏感性的研究可促进生态系统可持续管理的能力,对物候模拟以及生态系统气候的评...     

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。     

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...     

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。     

气候变化对通辽草甸草原草本植物物候期的影响

植物物候期的变化直接反映气候变化,并成为全球变化研究的重点。基于通辽市巴雅尔吐胡硕牧业气象试验站1981-2016年主要植物羊草(Leymus chinensis)、冰草(Agropyron cristatum)、委陵菜(Potentilla chinensis)、车前(Plantago asiatica)物候观测数据和同期气象观测数据,研究了气候变化对草本植物返青期、黄枯期和生长季的影响,结果表明:1)研究区近36年来年均气温上升0.35℃·10 a-1(P0.01),年均降水量减少22.73 mm·10 a-1,气候暖干化特征明显。2)草本植物返青期呈一致性延迟趋势,平均每10年延迟1.16~7.60 d。羊草、车前返青推迟主要受2-3月累计降水量减少的影响,冰草、委陵菜返青推迟主要受2-4月、3-4月累计降水量减少的影响。3)草本植物黄枯期变化趋势不同,羊草、冰草黄枯期延迟主要受夏季、初秋累计降水量影响,委陵菜黄枯期提前主要受夏季、初秋的累计降水量和日照时数共同影响,车前草黄枯期延迟主要受夏季、初秋平均气温影响。4)草本植物生长季长度主要受气温和降水量影响。气候变暖后,研究区夏季、生长季平均气温显著上升,降水量逐渐减少,导致羊草、冰草、委陵菜生长季缩短;而车前对气温反应比较敏感,气温升高有利于车前生长季延长。     

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。     

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。     

青海湖流域牧草物候期对气候变化的响应

基于青海湖流域3个气象站点1961～2017年气温、降水及日照时数等气象数据,分析了1961年以来青海湖流域的气候变化特征。利用2003～2017年的牧草生育期观测数据,对返青、黄枯日期、生长季与气象因子之间的关系进行了统计分析。结果表明:1)近57a青海湖流域的年和四季平均气温均呈显著上升趋势,冬季的升温幅度最大;年和四季降水量均增加,夏季降水量增加最多;年和四季日照时数呈下降趋势,夏季日照时数下降最为明显。2)海晏牧草返青期以10d/10a趋势提前,刚察以9d/10a趋势显著推迟,天峻以4d/10a趋势推迟,在空间上表现出从东南向西北呈推迟趋势。黄枯期均表现为推迟趋势,推迟趋势海晏2d/10a、刚察10d/10a、天峻5d/10a,没有明显的经向和纬向特征。生长季均呈延长趋势,海晏11d/10a、刚察2d/10a、天峻1d/10a,在空间上表现出与返青期相同的走向。3)海晏牧草返青期主要受上年秋季(8～10月)降水量的影响,降水量每增加10mm,返青期提前2.4d;天峻与刚察牧草返青期与返青前≥0℃积温正相关,积温每增加10℃,返青期分别推迟1.2d和0.7d。4)牧草黄枯期主要受降水的影响,降水量每增加10mm,海晏、天峻、刚察黄枯期分别推迟1.3d、1.3d、0.5d。5)生长期受同期气温和降水增加的影响均呈延长趋势。     

内蒙古典型草原主要牧草生育期变化特征

利用1983～2012年内蒙古高原中部地区3个站点天然牧草生育期地面观测资料,分析了32年来典型草原代表性天然牧草返青、开花、黄枯期及生长季的变化趋势,并通过偏相关分析探讨了气温和降水对天然牧草生育期的关系。结果表明,内蒙古高原中部典型草原区天然牧草生育期趋势变化存在着明显地域差异性。北部锡林浩特地区返青呈推迟(P0.01),但开花呈提前趋势(P0.05),黄枯期呈弱提前趋势;中部镶黄旗返青呈弱推迟趋势,黄枯呈显著提前趋势(P0.01),开花期趋势不显著;南部察右后旗返青呈显著提前趋势(P0.01),其余生育期趋势不显著。生长季长度南部延长,而北部呈显著缩短趋势。3月和4月气温是影响研究区天然牧草返青最主要的气候因子,气温增高返青推迟;开花期以气温为主导因子,北部锡林浩特糙隐子草与降水量呈明显负相关关系;此外,黄枯期北部主要受气温影响,而气温、降水对南部察右后旗天然牧草黄枯无显著影响。     

玛沁县近20年高寒草甸植物物候变化特征

利用玛沁县气象局2003～2021年牧业气象观测站高寒草甸植物的物候资料及1961～2021年气象资料，分析了牧草返青期、开花期、枯黄期与气象因子的关系。结果表明：（1）近61 a来，玛沁县年平均气温以0.4℃/10 a的趋势升高，年降水量以9.7 mm/10 a的趋势增加，年日照时数以20 h/10 a的趋势减少。（2）牧草返青期平均日期为5月7日，平均开花日期为7月14日，平均枯黄日期为9月28日,平均生长期143 d。（3）牧草返青期和开花期呈不显著推迟趋势，枯黄期呈明显的推迟趋势，生长期呈延长趋势。（4）牧草返青期与4月中旬降水量呈负相关；牧草开花期与3月下旬气温呈负相关，与5月上旬气温正相关；牧草枯黄期与前期降水量和气温呈正相关。     

青海省河南县草地车前物候期对气候变化的响应

根据青海省河南县牧业气象试验站1997~2018年草本植物车前物候观测数据及同期气象观测数据,研究了气候变化对车前萌芽期、黄枯期及生长期的影响。结果表明:(1)河南县近22a年平均气温呈显著上升趋势,降水量呈增多趋势,气候暖湿化特征明显;(2)车前萌芽期呈略提前趋势,平均每10a提前1.8d,车前萌芽期主要受3~4月平均气温和4月日照时数影响;(3)车前黄枯期呈极显著推迟趋势,平均每10a推迟约16.3d,8~9月平均气温升高和9月日照时数减少导致车前黄枯期明显推迟;(4)气候变暖变湿后,4~10月平均气温升高、夏季降水量增多及秋季日照时数减少是导致车前生长期延长的主要气候因子。说明气候暖湿化有利于植物物候期的延长和草地生态环境的好转,有利于草地生态环境保护和治理工程项目的实施。     

模拟干旱对藏北高寒草甸植物物候期和生产力的影响

为探究生长季不同时期干旱事件对高寒草甸植物物候期和生产力的影响,采用截雨棚于藏北高寒草甸生长季前期和后期进行为期2年(2016-2017年)的截雨试验.结果表明:1)植物物候期对不同时期干旱处理响应不同,高寒草甸关键物种植物物候期对生长季前期干旱(SE)响应较为敏感,SE会导致植物返青期大幅推迟,生长季长度和繁殖期明显...     

基于MODIS数据的新疆草地枯黄期时空动态变化

植被物候是表征生态系统对气候变化响应的重要指标。草地枯黄期是研究陆地生态系统对气候变化响应的重要指标，然而，植被枯黄期研究较少，寻找适合提取当地的植被枯黄期的最佳模型显得尤为重要。本研究采用双逻辑斯蒂函数拟合法(D-L)、非对称性高斯函数拟合法(A-G)、Savitzky-Golay滤波法(S-G) 3种方法分别模拟了2001-2019年新疆地区草地枯黄期，对比草地枯黄期不同物候提取方法，确定新疆地区草地枯黄期的最佳遥感提取方法，并对草地枯黄期空间格局及变化趋势进行分析。结果表明：1)双逻辑斯蒂函数拟合法是提取新疆地区枯黄期的最佳方法。2) 3种方法估算的新疆地区草地枯黄期均呈现自北向南逐渐提前的明显地域差异。3) 3种遥感方法估算的草地枯黄期均呈现提前的趋势，显著提前(P <0.1)的区域分布于阿尔泰山以南、准噶尔盆地中部及西部边缘区。4)不同草地类型下，利用A-G和D-L两种方法提取的草地枯黄期年际变化趋势基本保持一致。     

气候变化对荒漠区5种主要灌木植物物候的影响

物候常作为指示气候变化的一项可靠指标,基于物候资料分析气候变化对荒漠区5种灌木物候的影响,对阐明荒漠生态系统碳循环具有重要意义。因此,本研究采用一元线性回归法和相关分析法对阿拉善左旗荒漠区5种灌木30年来的物候及其对应的气象数据进行了分析,结果表明,1)1983-2012年研究区增温明显,气温平均增幅0.43℃·10a-1,降水量无显著变化,气候朝着暖干化方向发展;2)5种灌木春季物候均表现出提前的趋势,枯黄期则表现出显著的提前或不明显的推后趋势,生长季长度有所延长;3)3月均温、4月均温和10月均温对研究区5种灌木物候期影响显著,月降水量仅与白刺(Nitraria tangutorum)的春季物候期呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的相关关系。