遥感技术在植物物候研究中的应用综述

通过遥感技术研究植物物候现象的机理分析,认为植被指数可反映植被各物候期的特征。国内外在探测植物生长季始末日期、花期变化、净第一性生产力变化、全球碳收支等方面的研究促进了植物物候的发展;同样物候研究也可提高遥感影像植物分类和作物估产的精度,同时可促进高光谱遥感的发展。通过我国物候研究从传统的农林业应用转向注重遥感探测、生态学应用的现状分析,展望了我国物候发展方向：关注植物生长季始末时间的时空分布规律;遥感监测植物季相变化;遥感监测植物花期;注重探讨植物生理和生态特征;植物高光谱遥感物候研究;重视物候科普普及工作。     

青海省东部大杜鹃的始绝鸣日期对气候变化的响应

选取青海省4个农业气象观测站的大杜鹃始、绝鸣物候期及气候资料,分析了物候期变化及其对气候变化的响应情况。结果表明: 青海地形复杂且各地气象条件不同,使得大杜鹃自然物候现象存在明显的地域性。在温度、日照和降水的共同影响下,除诺木洪始鸣期有不明显推迟趋势外,其他3站均有提早趋势;绝鸣期均有推迟的趋势;始、绝鸣期间隔日数均有延长的趋势。大杜鹃始、绝鸣期的变化与气候变暖的趋势有一定的对应关系,说明动物物候期对气候变暖能作出一定的响应。     

1981－2005年中国东北榆树物候变化特征及模拟研究

探讨了1980－2005年中国东北榆树物候的时空变化与气候因子的关系。结果表明：近26 a,东北地区13个站点榆树的展叶期和枯黄期变化趋势较大,13个物候时间系列,展叶初期显著提前趋势占54%,枯黄初期显著推后趋势占38%;榆树物候与气温呈显著相关关系：展叶期与3－4月平均气温呈显著的负相关关系,与平均展叶期的积温呈显著的负相关关系;各站点枯黄期与8－9月平均气温关系不显著,整个东北地区呈显著的正相关关系。研究表明,榆树物候与降水、日照关系不显著。以日平均气温最高日为界,枯黄期积温值可分为呈线性关系的两段,从日平均气温最高日开始,连续10 d积温值低于固定值时,植物开始枯黄。     

论树木物候生长季节与气温生长季节的关系--以德国中部Taunus山区为例

探讨了Taunus山区3个地点的树木物候生长季节与气温生长季节年际波动特征之间的关系.结果表明,在不同地形部位上,物候生长季节长度与气温≥10℃持续期在振幅、波形和趋势方面存在明显差异,二者的相关系数均未达到显著的水平.因此,尽管这两种生长季节的多年平均初、终日期和长度是接近的,但就个别年份而言,它们不具有可比性和相互替代性.在低海拔山麓地带,物候生长季节长度与气温≥5℃持续期正相关显著,而与气温≥5℃初日负相关显著,说明物候生长季节具有对较长时期内气温波动响应的特点,特别受到早春气温高低的显著影响,表现为春季气温越高,≥5℃初日越早,当年物候生长季节越长;春季气温越低,≥5℃初日越晚,当年物候生长季节越短的对应关系.据此,春季气温的高低就成为诊断低海拔地区植被生长季节长度对气候变化响应的一种前期征兆.此外,还建立了春季物候期与无霜期之间的区域统计模式,用以进行区内缺乏气象资料地点的无霜期估算.     

利用植物物候资料诊断预测温度异常

通过对辽东山区本溪县１９７９～１９９６年树木、作物物候资料分析,发现利用杏树、加拿大杨等树木开花始期可以准确地诊断、预测出春季气温的高低和生长季≥１０℃积温的多少;利用玉米拔节普遍期可以做出作物低温冷害的诊断,这对山区气候变化研究有实用价值。     

从生态学角度复原元代滦河上游的景观与物候

运用自然地理学和生态学的方法,根据元代古籍中的景观与物候信息复原了13~14世纪滦河上游及其邻近地区的自然景观：(1) 坝下的落叶阔叶林景观;(2) 坝缘和坝上东部的草甸草原景观;(3) 坝上西部的典型草原景观;(4) 北部的沙地疏林草原景观;(5) 河湖湿地景观。事实表明：从宏观上看,元代的景观结构与现代基本一致。另外,通过物候现象的古今对比,发现14世纪30年代夏季芍药的始花期比现代约提早10天,而14世纪中叶初雪较现代约提早10天。     

生态系统模型中物候的参数化方法研究进展

物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。     

广东木棉、苦楝主要物候期温度指标及其农业气候意义

根据广东省气象观测资料和农业气象观测站的物候观测资料,计算出木棉和苦楝展叶期和开花期温度指标,并分析其对应的农业气候意义,同时分析了当前气候变暖背景下物候期对温度的响应。结果表明:木棉开花始期的指示温度为11℃,苦楝展叶始期的指示温度为10℃;由于气候增暖,上世纪80年代以后,稳定通过物候期指示温度的日期明显有提早的趋势,春季物候期也明显提前。     

植物始花期对气候变化响应的激素调控机理研究进展

植物物候对气候变化的响应非常敏感,是指示全球变化对生态系统影响的重要证据。其中植物花期变化影响植物繁殖与进化,具有重要意义。大量研究表明,随着全球气候变暖,北半球植物始花期普遍提前。而关于气候变暖对植物始花期影响的内在机理并没有明确解释。植物激素是植物体内对植物开花等生理活动有显著调控作用的有机物,可对环境刺激作出响应并直接参与调控植物始花期,导致始花期的提前或延后。对植物激素在植物中表达与变化的精确测定有助于了解植物始花期对气候变化响应的内在机理。论文综述了植物激素对植物开花时间的调控作用以及目前植物激素最先进的检测方法,探讨了植物激素及相关代谢产物在植物体内的含量变化对植物始花期的影响;提出通过植物激素研究植物始花期对气候变化响应的激素调控机理,为探索植物物候对气候变化响应提供新的研究思路与手段。     

秦岭森林物候时空分布特征及对水热条件的响应

大量观测数据分析表明，全球气候正逐步变暖。植物物候现象是全球自然环境变化的指示器。物候对气候变化的响应是研究全球气候变化的重要手段之一。森林是全球生态系统的重要组成部分，森林物候特征变化是反映气候变化对森林生长影响的综合性生物指标。利用2001—2018年MOD09A1卫星数据重建了秦岭地区增强型植被指数（EVI）序列，采用最大变化速率和阈值法结合提取了秦岭森林物候参数，结果表明：（1） Whittaker滤波法在灌木、农田、森林3种生态样地重建中稳定性较好，在秦岭山地有较好的适用性。（2） 秦岭地区物候多年均值分布同秦岭地区水热条件密切，由高海拔高山区到农耕区，生长季始期(Start of Growth Season,SOG)逐渐提前，生长季末期(End of Growth Season,EOG)逐渐推迟，生长季长度(Length of Growth Season,LOG)由高海拔区向低海拔区逐渐加长。秦岭浅山区和东部伏牛山农耕带生长季（SOG）开始较早，出现在3月上旬，高山区针叶林带生长季开始的较晚，出现在5月上旬到中旬（120～135 d）之间。生长季末期（EOG）集中出现在10月~11月初（270～310 d），高山区针叶林带生长季结束较早，浅山区植被生长季结束较晚，普遍出现在11月（300 d）以后。生长季长度（LOG）分布在150～200 d之间，低海拔地区LOG较长，大于180 d，高海拔林区生长季较短LOG集中在150～170 d。（3） 年际变化特征：2001—2018年生长季始期（SOG）呈现提前趋势,其中高海拔区提前明显，南北麓海拔低于500 m部分区域和东部伏牛山少部分区域出现推迟。生长季末期（EOG）呈现推迟趋势，其中秦岭北麓和东部中低海拔区域推迟明显，生长期长度（LOG）总体呈延长趋势。（4） 秦岭地区近17 a气温呈现上升趋势，变化率为0.02 ℃·a^-1，降水呈现不明显的上升趋势，日照时数则呈现明显的下降趋势，变化率为14.6 h·a^-1。（5） 秦岭地区物候参数同0 ℃、5 ℃和10 ℃界限温度、降水、日照时数相关性分析表明，全球变化下的升温作用是影响秦岭森林物候变化的主要因子，升温作用导致SOG提前，EOG推迟、LOG延长，主要集中在秦岭南北麓1 000~2 000 m之间，秦岭东部伏牛山低海拔区境内相关性最低，表明受温度制约较小。