农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈研究进展

地表过程对全球变化的响应和反馈是地球系统科学研究的核心课题之一,目前的研究多关注全球变化对地表过程的影响,而地表动态过程对地表生物物理过程及气候的反馈研究较少。系统认识地表物候动态对生物物理过程及气候的反馈对深化地球系统科学研究有着重要的意义。本文从农业物候动态的事实、农业物候动态在陆面过程模型中的参数化表达、农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈等方面进行综述,发现在气候变化和管理措施影响下,以种植期和灌浆期为代表的农业物候期发生了显著的规律性变化;耦合农业物候动态,改善了模型对地表动态过程、生物物理过程和大气过程的数字化表达;农业物候变化对地表净辐射、潜热、感热、反照率和气温、降水、环流等过程产生了影响,并表现出以地表能量分配为主的气候反馈机理。针对农业物候动态对地表生物物理过程及气候效应的时空重要性,需要继续开展以下方面的工作：① 加强全球变化对地表物候动态的影响及其反馈的综合研究;② 不同光谱波段地表反射率与农业物候动态的关系研究;③ 农业物候动态引起的作物生理学特征变化在地表生物物理过程中的贡献;④ 重视不同气候区物候动态对气候反馈效应的差异。     

诗歌中物候记录的基本特征及用于历史气候重建的处理方法

历史物候记录对过去气候变化研究弥足珍贵。诗歌作为历史文献的重要体裁之一,其中的历史物候记录已得到了一定程度的整编和利用。但对诗歌物候记录的特征和处理方法仍缺乏系统的梳理和探讨。本文首先介绍了诗歌中物候记录的内容、特征及其在季节指示和反映农时中的应用,发现诗歌中的物候记录主要包括动物物候、植物物候和周期性气象、水文现象等3种,并呈现出距今越近,经济、社会越发达,记录越多的时空特点。然后,从物候记录筛选、物种鉴别、物候事件发生时间识别、物候期确定等方面总结了历史气候研究中诗歌物候记录的处理方法：①从诗歌的创作背景、文学成分、地理环境分异规律和人为影响等几个方面进行筛选,以保证其中物候记录的有效性;②区分古今动、植物名差异,并将物种鉴定到种;③针对年、月、日缺记的不同情况,依据物候规律和背景资料确定物候事件的发生时间;④根据现代物候观测标准,对诗歌中的文字描述进行归类定级,确定所包含的物候期。以期为诗歌物候记录的提取及其在历史气候研究中的应用提供理论和方法上的借鉴。     

中国第二、三级阶梯地形过渡带山前植被物候时空变化探析

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国第二、三级阶梯地形过渡带植被物候的时空变化规律,探讨植被物候对海拔、经纬度和气候变化的响应。结果表明：① 34 a间过渡带山前植被物候时空变化显著。时间上,植被物候呈返青期（Start Of Season, SOS）提前（-0.3187 d/a, p<0.01）、枯黄期（End Of Season, EOS）推迟（0.1171 d/a, p>0.1）和生长季长度（Length Of Growing Season, LOS）延长（0.4358 d/a, p<0.01）趋势;空间上,按SOS像元的86.24%提前、EOS像元的69.66%推迟和LOS像元的84.42%延长分布。② 34 a间过渡带山前植被物候地带性特征明显。垂直地带性方面,在中低纬度地区的物候始末期受以400 m等高线为界的海拔梯度影响,由平原到山地产生SOS平均提前8d,EOS提前25~36 d的分段式变化;水平地带性方面,低纬度和中高纬度地区的植被物候以35°N（秦岭-淮河一线,中国南北方的分界线）、43.5°N（暖温带落叶阔叶林区与温带草原区的分界）为转折点,由南向北SOS以-0.78 d/°、4.89 d/°和-1.56 d/°分段变化,EOS以-3.96 d/°、-1.85 d/°和0.89 d/°分段变化。③ 34 a间过渡带植被物候受气象因素驱动。对于植被返青期,气温对中纬度地区SOS的影响最大,降水的贡献随着纬度的降低而增大,太阳辐射在中纬度地区的贡献力大于低纬度地区;对于植被枯黄期,中纬度地区对EOS的多因素贡献力为太阳辐射>气温>降水（太阳辐射对草原区无贡献力）,低纬度地区贡献力排序与之相反;本研究对宏观地理带中不同植被区划的物候变化认知有学术意义,也为地理因素与气候因素共同影响的植被物候变化提供了新的认识。     

笔谈：地球系统科学——庆贺黄秉维院士八十五华诞

中国科学院院士、中国科学院地理研究所名誉所长、中国地理学会名誉理事长黄秉维教授是我国著名的地理学家。他强调地理学的综合研究,并身体力行在研究工作中充分体现这一学术思想。１９５３年,他首次完成了我国第一幅１∶４００万黄河中游土壤侵蚀分区图;继４０年代完成具有开拓意义的部门自然区划后,１９５９年主编的《中国综合自然区划（初稿）》为中国最详尽而系统的全国自然区划专著;５０年代后半期他提出自然地理学研究的三个新方向。黄秉维教授重视地理学为经济建设服务,主持了许多重大研究项目,为我国地理学的发展作出了卓越贡献。今年是黄秉维教授８５寿辰,本刊发表这一组笔谈,以此祝贺他健康长寿,为我国地理学作出更大贡献。     

创建基塘生态系统学科 饮誉海内外

钟功甫教授是我国知名地理学家。1980年起,他带领课题组与联合国大学合作,对基塘生态系统进行跨学科的深入研究,出版了《珠江三角洲基塘系统研究》《基塘系统的水陆相互作用》等多部专著和论文,形成基塘生态系统学科——一门崭新的具有国际水平的学科。其学术成就和学术思想为我国地理科学作出了重要贡献。     

学习呂炯教授热爱祖国、勇于进取的精神

呂炯教授(1902-1985)是中国著名的气象学家,在襄助竺可帧教授开创我国的气象事业中,在组织、发展中国的气象学,海洋气象学、农业气象学、古气候学,气候学研究等方面作出了显著的贡献.他是一位深受我国气象、海洋、农业和地理界尊敬的老前辈.他的逝世对我国科学事业是一大损失.悼念吕炯教授莫过于从他遗留下来的精神财富中吸取教益,学习他热爱祖国、热爱科学、勤于思考、善于探索、勇于进取的精神,为祖国的四化建设而努力.     

基于Sentinel-2时间序列数据及物候特征的棉花种植区提取

棉花是中国重要的经济作物,在新疆大面积种植。及时、准确获取棉花种植面积,对农业政策制定与农业经济发展有重要意义。以渭干河—库车河三角洲绿洲棉花为主要研究对象,利用2018—2020年（1景/1月）36景哨兵2号（Sentinel-2）数据,构建归一化植被指数（Normalize difference vegetation index,NDVI）和红边归一化植被指数（Red edge normalize difference vegetation index,RENDVI₇₈₃）时序数据;采用Savitzky-Golay（S-G）滤波法对时序数据进行平滑、重构并提取11个物候特征;利用袋外误差法对11个物候特征进行特征优选;在此基础上利用重构后的时序数据（NDVI Fit）、（RENDVI₇₈₃ Fit）、物候特征（RENDVI₇₈₃ Ph）、物候特征优选组合构建6种不同的特征数据集,利用随机森林分类（RFC）方法分别进行分类和提取,并采用最大似然分类方法和支持向量机分类方法对分类效果进行验证。结果表明：（1） NDVI和RENDVI₇₈₃时序数据变化趋势较为一致,棉花在5月（苗期）到8月初（开花盛期）有明显的上升趋势,在8月末至9月（花铃期）达到峰值。相比NDVI,红边波段构成的RENDVI₇₈₃时序曲线峰值从0.7提高到0.9,棉花区分效果更佳。（2） 11个物候特征中拟合函数最大值、生长季长度、生长季振幅、生长季结束、生长季大积分和生长季小积分对分类的贡献性最大,重要性得分分别为1.43、1.40、1.23、1.16、1.02和1.01。（3） RFC方法对特征数据集（RENDVI₇₈₃ Fit+物候特征优选组合）分类精度最佳。总体精度和Kappa系数分别为92.20%和0.92。（4） 研究区内棉花分类精度达到了91.02%,种植面积约为3424 km²,占研究区总面积的24.67%。     

全球变化下作物物候研究进展

作物物候是农作物重要的植物属性,不仅反映作物的生长发育状况,其变化也影响作物产量,是一种能够指示气候变化的综合响应指标。以气温升高为主要标志的全球气候变化对作物物候产生了重要影响,开展全球气候变化下作物物候变化特征及其影响机制研究对于揭示全球变化对作物生长发育过程影响及其产量形成机制具有重要的理论意义和实践价值。目前,作物物候变化及其影响因素是国内外研究的焦点和热点问题,前人已开展了大量而卓有成效的研究工作。本文侧重介绍全球气候变化下作物物候变化的主要研究进展,包括作物物候变化的驱动因子及其影响机制和作物物候主要研究方法,并探讨未来研究仍亟待解决的关键科学问题,以期为深入认识全球气候变化对农业物候的影响机理以及指导区域农业生产实践提供理论依据。     

罗开富对自然地理学的贡献

介绍罗开富先生在中国自然区划、水文地理、区域地理等方面的学术贡献;他虽然人生道路艰难曲折,但始终勇往直前,为中国地理学的发展作出了卓越贡献.     

中国作物物候对气候变化的响应与适应研究进展

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论：①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。     

罗来兴先生的地貌学研究

罗来兴先生是中国著名地貌学家。他在中国黄土地貌、河流地貌、构造地貌等地貌学研究领域取得了一系列的重要成果。从20世纪40年代至80年代,罗先生先后在中国东南丘陵、黄河流域、横断山脉、黄土高原、天山山地等地的研究中,获取了大量的第一手野外考察资料,对研究区的地貌类型、形成原因、空间规律、演化过程等进行了全面和系统地分析。罗先生发表了多项开创新性的研究成果,对中国地貌学发展做出了重要的贡献。     

有关地理学研究中几个学术问题的研讨——学习黄秉维院士严谨治学的精神

黄秉维院士是我国地学、资源、环境领域的伟大思想家与设计大师。作为新中国地理学奠基人, 他为我国地理科学的发展做出了巨大贡献。值黄秉维院士诞辰百年之际, 作者回顾了黄秉维院士提出的四个学术问题:“生态环境”、“水热平衡在地理学研究中的作用”、“确切地估计森林的作用”和“钝端科学”, 并结合作者的相关研究工作阐述了对这四个问题的认识与体会, 以印证他的学术思想对后学者研究工作的重要引领与指导作用。     

侯光炯院士在紫色土及土壤学研究上的建树

侯光炯院士从事土壤学研究70余年,为我国土壤科学事业的发展作出了巨大贡献.他在紫色土研究上有独到的见解,取得了很多令人注目的成果.尤其是他独树一帜地、创造性地提出了土壤生物-热力学理论,在发展我国独自的土壤学理论研究上有卓越的建树.     

曾昭璇先生的学术思想及其贡献

本文为缅怀我国著名地理学家、地貌学家和教育家曾昭璇先生的纪念论文,阐述了他的学术思想及其贡献。曾昭璇教授学识渊博,在自然地理、地貌、历史地理、人类地理、方志学以及民族学和民俗学等诸多学科领域,都卓有建树。他先后开创"岩石地貌学"、"历史地貌学","人类地理学"三个新领域,填补了学科的空白。曾昭璇先生始终坚持"实践第一"的思想,提倡"地理科学乃经世致用之学",主张科研与生产相结合,科研为国家经济建设服务。曾昭璇先生除科研外,一生以教书为业,致力于地理人材的培养。他非常重视教材的建设,认为教材决定着学生的知识水平和科学素质。提出高等师范的地貌学教材要在"浅、广、新"三方面下功夫。这不仅是编写地貌学教材的要求,更是一种独特的高校地貌教学理念。     

创新从土地类型到自然区划综合研究——倪绍祥先生的地理学思想与学术贡献

倪绍祥先生1939年6月生于江苏省无锡市。1964年本科毕业于北京大学地质地理系,1967年硕士毕业于华东师范大学地理系。曾在南京大学任教10余年,1983-1985年赴英国吕丁大学地理系进修遥感与土地资源。1994-2016年在南京师范大学地理科学学院任教。在50多年的科学研究与教育生涯中,倪先生矢志不渝、学贯东西、开拓创新,在自然地理学、遥感地学分析、自然资源评价等方面取得了丰硕成果和杰出成就。他先后主持或参加国家、部委及地方重点科研项目10余项,荣获教育部科技进步奖、江苏省科技进步奖、原国家土地管理局科技进步奖、江苏省哲学社会科学优秀成果奖、全国首届优秀地理图书奖等多项奖励,被授予“中国自然资源学会优秀科技工作者”“江苏省优秀科技工作者”“江苏省普通高校优秀学科带头人”“江苏省优秀研究生导师”等荣誉称号。倪先生从事地理学研究的学术思想与成就,主要归纳为土地类型与土地评价研究、资源利用与保护研究、环境遥感与草地蝗虫研究、综合自然地理研究等4个方面,为创新发展中国土地资源科学、综合自然地理学研究及专业学科建设、人才培养、学术交流做出了重要贡献。     

孜孜不倦为地理学发展而思考的人——祝黄秉维先生八十寿辰

本文从50年代自然区划、黄秉维先生提出自然地理学研究三个新方向、中国自然地理的编写及对北京大学地理教育的关心等几个方面回顾了黄先生为地理学发展而孜孜不倦的思考。     

孜孜不倦为地理学发展而思考的人——祝黄秉维先生八十寿辰

本文从50年代自然区划、黄秉维先生提出自然地理学研究三个新方向、中国自然地理的编写及对北京大学地理教育的关心等几个方面回顾了黄先生为地理学发展而孜孜不倦的思考。     

奉献和求索——我所认识的黄秉维先生

本文从黄秉维先生在地理学,学习读书,追求真理三个方面回顾了先生的治学精神。     

版纳勐养保护区鸟类及人为影响分析

切实保护和利用好西双版纳现存热带森林，是急需处理的现实问题。本文通过勐养自然保护区鸟类调查结果，揭示了西双版纳保护区管理现状。多数地区实际上未管理起来，林区居民仍滥用自然资源，对鸟类的猎捕从未停止，有的地方颇为严重；从生物多样性着眼，环境质量在下降。现已管理起来的三岔河保护区，尽管旅游开放后尚存许多问题亟待探索和改进，但鸟类保护状况已明显改善，说明自然保护区旅游在科学管理下才是可行的。就此，本文分析、评价了勐养保护区鸟类受人为影响情况，对自然保护区管理工作提出建议。