植物物候遥感监测研究进展

基于遥感监测方法的植物物候研究已成为全球气候变化研究的一个热点课题,通过对植物物候生长季概念的遥感界定,归纳总结了物候监测的基本原理、遥感数据源以及4种常用的遥感监测方法,并指出各种遥感监测方法存在的问题和不足;以遥感监测技术为支撑,对地区、大洲和全球尺度上物候与气候关系的研究、物候与人类行为关系的研究进行了阐述,指出植物物候的变化常常是二者共同影响的结果。针对当前物候研究中存在的不足,探讨了今后的研究发展方向。     

植物物候研究进展

植物物候是指示自然环境变化的重要指标,在当前全球变化的大背景下,植物物候对气候变化的响应及其模拟已成为当前国际上研究的热点。本文探讨了植物物候研究的意义,分析了影响物候的温度、水分、光周期及其他因子等主要环境因子的作用,综述了植物物候近几十年来对气候变化的响应特征,重点介绍了当前动态物候模型的2种基本类型,基于温度(积温)或其它环境变量的物候模型和基于碳平衡的物候模型,尽管后者机理性更强,模拟效果更好,但是仍无法彻底避免要应用与温度、水分等环境因子以及养分含量等的经验关系式。最后根据当前物候研究中存在的问题,讨论了未来物候研究的方向。     

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。     

气候增暖对广东省植物物候变化的影响

根据广东省气象观测资料和10个农业气象观测站的物候观测资料,分析了1982~2004年温度变化对广东省木本植物物候变化的影响,并建立了物候期差异与温度之间的关系模式,分析了当前气候增暖背景下物候期对温度变化的响应关系。结果表明:平均温度上升,木本植物春季物候期提前;平均温度下降,木本植物春季物候期推迟。物候期的提前与推迟对温度的上升与下降的响应是非线性的。在同等升降温幅度情况下,降温导致的物候期推迟幅度较升温导致的物候期提前幅度大。     

科尔沁草甸植物繁殖物候研究

运用多元统计方法 ,对 2003年内蒙古科尔沁草甸草场的 41种草甸植物与温度、日照、雨量等环境因子的关系进行了分析。研究表明 :草甸植物繁殖物候期影响最大的气象因子分别为温度、雨量、日照时数 ;运用系统聚类的方法将 41种草甸植物的繁殖物候期进行分类 ,各分为 4种气候类型。     

科尔沁草甸植物繁殖物候研究

运用多元统计方法。对2003年内蒙古科尔沁草甸草场的41种草甸植物与温度、日照、雨量等环境因子的关系进行了分析。研究表明：草甸植物繁殖物候期影响最大的气象因子分别为温度、雨量、日照时数；运用系统聚类的方法将41种草甸植物的繁殖物候期进行分类，各分为4种气候类型。     

中国植物物候变化特征及其对降水变化的响应

利用1963~1988年中国木本草本植物物候观测资料,运用趋势分析和相关分析方法,研究了26年中国20个物候站点植物始展叶期、始花期、始落叶(黄枯)期物候变化特征及其对降水变化的响应。结果表明:1963~1988年我国植物始展叶期、始花期、始落叶(黄枯)期均以推迟趋势为主;春季始展叶期、始花期,东北、华北以提前趋势为主,其他各区以推迟趋势为主;秋季始落叶(黄枯)期华北以提前趋势为主,其他各区以推迟趋势为主;1980年前后的物候期变化与1963~1988年的变化相同;春季物候期平均值差异多在-3~6天,秋季物候期平均值差异多在-10~10天;我国植物的始展叶期、始花期、始落叶(黄枯)期对于之前月份的累积降水量有不同程度的响应,物候期对该物候期前1月至前3月的累积降水量响应最为明显;我国春季物候期与降水量以正相关为主,秋季物候期与降水量则以负相关为主。      

1980—2009水文年青藏高原积雪物候时空变化遥感分析

以青藏高原积雪为研究对象,首先对长时间序列逐日雪深被动微波遥感数据进行预处理,获得青藏高原1980—2009水文年逐日雪深数据,然后逐像元计算出每个水文年平均积雪深度、开始日期(SCS)和结束日期(SCE),利用GIS空间分析和地学统计方法系统分析20世纪80年代、90年代和21世纪初青藏高原积雪物候变化特征和异常分布。结果表明：青藏高原积雪深度在20世纪80年代呈递减趋势,20世纪90年代后开始呈现递增趋势。20世纪80年代青藏高原除阿尔金山和昆仑山以外的高海拔山区SCS呈提前趋势,青藏高原高海拔地区SCE呈推迟趋势;20世纪90年代青藏高原高海拔地区的SCS提前趋势减弱,而高原中部腹地SCS出现显著的提前趋势,高原高海拔地区SCE呈提前趋势,高原中部腹地SCE呈推迟趋势;进入21世纪初后帕米尔高原、念青唐古拉山和横断山脉SCS呈推迟趋势,横断山、念青唐古拉、巴颜喀拉山SCE呈提前趋势。总体上,青藏高原积雪物候变化存在明显的空间差异和不同演变规律。     

气候变率和北大西洋涛动对20世纪欧洲植物物候的影响

总结了气候变率和近年来气候变化对20世纪欧洲植物物候的影响。针对近年来气候变化,物候学主要有两个功能：第一,它能定量揭示气候变化对自然的影响,同时实证全球气候变化存在于人们的生活中;第二,长期物候数据为20世纪温度及其变化重建提供依据。过去30～50a,温度驱动的植物物候变化最明显的是开春提早。在北半球中高纬度观测发现开春平均提早2．5d／10a。秋季各种物候变化不如春季那样明显,并且也不能与气候因子联系起来。春、夏季起始日的时空变率及其变化主要与区域和局地温度有关。本文讨论了生长季和其他物候阶段的温度响应,以及它们与北大西洋涛动（NAO）的关系。这些结果说明了气候系统中生物化学循环和陆地相互作用的主要反馈：     

天山新疆段植被物候特征及其气候响应

基于MODIS的MCD12Q2数据,采用趋势分析和相关性分析方法,结合遥感降水和气温数据产品,探求了天山新疆段2001—2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用。天山新疆段植被物候始期呈明显的垂直地带性分布特征,集中于3月10日至5月15日,全区14年平均值为3月20日;植被物候末期具有纬度地带性分布特征,集中于10月1日至10月25日。天山新疆段植被物候始期在山区呈不显著推迟趋势,绿洲和平原呈不显著提前趋势;植被物候末期主要呈不显著提前趋势;降水量和气温是影响天山植被物候期的重要因素。物候始期受当年春季气温的影响最为显著,也受到前一年冬季降水量的影响,其与降水量呈正相关,与气温呈负相关。夏季和秋季降水量是天山新疆段植被物候末期的主要影响因素。     

中国植物物候变化预测

根据中国20个观测站点的木本、草本植物物候资料,结合气温、降水资料,预测了1989～2099年植物始展叶期、始花期物候,结果表明：未来我国气温、降水、季节开始时间变化,对我国植物物候期有明显的影响,其中气温对物候期的作用最为显著。春季气温升高,春季物候期提前,未来全国5区植物始展叶期、始花期均以显著的提前趋势为主,植物...     

中国东部季风区植被物候季节变化对气候响应的大尺度特征：年际比较

利用1982～1993年NOAA/NASA PathfinderAVHRR陆地数据集中的NDVI数据集,在中国东部植被生长的不同阶段(全年、植被生长季、植被生长季的增长阶段和衰退阶段),对植被季节生长对气候响应的年际变化进行了分析,发现：(1)无论在多年平均意义上还是逐年来看,中国东部季风区植被季节性生长状况对温度的响应在各个生长阶段都是近于同步的,温度对于植被生长季节变化的驱动关系非常稳定;(2)逐年来看,植被季节性生长对降水的响应也是存在的,但相关关系和相关的滞后关系具有年际差异。通过定量化地分析中国东部植被季节生长对季风气候响应的年际变化,有助于对陆面过程模式中的有关部分进行改进,从而提高对中国东部区域年际气候变化的模拟能力。     

中国东部季风区植被物候季节变化对气候响应的大尺度特征:多年平均结果

利用1982～1993年NOAA/NASA Pathfinder AVHRR陆地数据集中的规一化植被指数(NDVI)数据集,对中国东部植被季节生长的阶段性进行了划分.在此基础上,对植被季节生长对气候响应的多年平均状况进行了分析,发现在多年平均意义上,(1)中国东部植被生长在各生长阶段都同步响应于温度的季节变化;(2)在多数时段,中国东部植被生长与降水的季节变化存在显著相关关系,植被生长滞后于降水变化,滞后时间为20～30天.通过本文的研究,在中国东部季风区,有关植被季节生长对气候响应大尺度特征的多年平均状况的定性认识得到定量化的表达,为改进陆面过程描述、提高对中国东部区域气候的长期模拟能力提供了一定的依据.     

植被动力学模式中物候方案的研究进展

植物物候是指植物生长过程中呈现出的季节性现象,一般与植物所处的气候与环境变化密切相关。植被动力学模式研究的物候主要表现为叶面积指数变化,直接影响陆气间的碳通量与水热交换,同时影响物种间的竞争,从而间接地影响生态系统的结构组成。按照建模方法的差别,目前模式中使用的物候方案可分为使用卫星观测资料的物候方案、基于物候——气候关系的统计模型和基于叶碳平衡(周转)的动力学模型三大类。将植物物候分为物候期的触发和物候期叶片的发育过程两部分,分别对国际上广泛使用的八种全球植被动力学模式进行分类描述,对比其优缺点。最后探讨了植被动力学模式中物候方案的进一步发展方向。     

青海省天然牧草物候期变化特征分析

利用青海省5个牧业气象站的牧草资料初步分析得:优势种牧草和同生牧草各异;物候期特征:春季返青期最早的是海北(4月16日),最晚的曲麻莱(5月11日)。秋季黄枯最早的是河南(9月5日),最晚的海北(10月1日)。同年中牧草生长期最长为海北地区(168d),最短为河南地区为126 d;物候期的变化特征:返青期,益麻莱、海北、兴海呈提早,河南大部分呈提早,甘德呈推迟。抽穗或花序形成期,禾本科草类抽穗期,曲麻莱和兴海呈提早,海北大部分草种呈提早,河南和甘德呈推迟;莎草科草类花序形成期,甘德、河南呈推迟,海北呈提早;杂类草草类花序形成期,海北、河南呈推迟现象。开花期,曲麻莱呈提早,河南、海北、兴海草地的大部分牧草呈提早,甘德的大部分牧草呈推迟。种子或果实成熟期,河南呈推迟现象,其余草地的部分牧草呈提早、部分牧草呈推迟。黄枯期,甘德均呈推迟,兴海呈提早,海北、河南、曲麻莱大部分牧草呈推迟。生长期:曲麻莱、甘德呈延长趋势,河南、海北、兴海大部分牧草呈延长趋势;不同草地同一种类品种的牧草物候期变化趋势也有不同的变化趋势。     

内蒙古东部地区小叶杨物候变化与气象条件的关系

利用数理统计方法对近20-30 a内蒙古东部主要牧业试验站的气候变化及小叶杨的物候变化进行探讨,研究小叶杨的物候变化与气象条件的关系。结果显示：近20-30 a来大于等于0℃的初日提早,终日推后,积温显著增加。上半年的物候现象(花芽开放期、展叶始期、展叶盛期和开花始期)提前;下半年物候现象(叶全变色期、落叶末期)及开花盛期均推迟。小叶杨自然物候现象存在着明显的地域性差异。小叶杨上半年的物候期与气温呈显著负相关,而下半年的物候期与气温呈显著正相关;物候期变化对温度的响应较强,其关系有可能是非线性的。日照和降水对物候期变化的影响,由于其地理位置和生育时段的不同而呈现各不相同的关系。小叶杨物候期的变化对降水和日照的响应不明显。     

车前草物候变化特征及对气候变化的响应

分析了1982-2006年内蒙古地区7个物候观测站车前草春、秋季物候的变化趋势和特征．并分析了物候期变化与气候变化的相关关系,结果表明：各物候观测站车前草春季物候为提前趋势,秋季物候为延后趋势;气候变暖是车前草物候变化的主要原因,开花期与冬、春季温度存在明显的负相关,温度高则开花早,反之则晚;黄枯期与秋季温度呈明显的正相关,温度高则落叶晚,反之则早。     

中亚及中国新疆干旱区植被物候时空变化

基于1982-2006年GIMMS（Global Inventory Modeling and Mapping Studies）长序列归一化植被指数数据,采用比例阈值法反演得到中亚及新疆地区植被过去25年的物候数据集;采用M-K趋势检验和Theil Sen斜率方法,分析植物生长季开始期、停止期和生长季长度的变化趋势,并结合历史土地利用数据和DEM数据评价不同植被覆盖类型和不同高程下的植被物候变化特征。结果表明：1982-2006年,中亚及中国新疆干旱区植被生长季开始期和停止期在区域尺度上没有显著提前或者延迟,但在局部地区变化明显,且空间差异较大。各植被覆盖类型的物候动态表现不同,农用地的生长季开始期提前最明显;落叶阔叶林等木本植被类型的生长季停止期以推迟为主,但其面积比例很小,影响十分有限;除灌丛和裸地外,其他类型均表现出生长季长度延长的趋势,但整个研究区植物生长季长度变化并不明显。不同高程下植被物候变化同样存在差异,区域气候变化改变了不同高程带的环境限制因子,继而对植被物候产生影响,特别是在2000～3000 m高程带,植被生长季开始期提前、停止期推迟和生长季长度延长更加明显。     

气候变暖对青海高原地区植物物候期的影响

将青海高原划分为东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个地区,根据1983—2007年各个地区气象台站所观测的气象资料,利用统计学方法,分析了不同地区植物物候期对气候变化的响应。结果表明:东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地年平均气温均呈上升趋势。在气候变暖背景下,东部农业区、环青海湖区、三江源区植物返青普遍期呈提前趋势,柴达木盆地返青普遍期呈推迟趋势,4个地区黄枯普遍期均呈延迟趋势,植物生长季延长。年降水量各地变化趋势不同,年降水量和阶段降水对植物生长关键期的变化有一定影响,但与气温相比其影响相对较小。