动态冠层模型ICM的改进及其对中高纬地区植被季节和年际变化的模拟试验

植被动态冠层模型Interactive Canopy Model(ICM)考虑了生态系统中较完整的碳氮循环过程,能够较为客观真实地描述较短时间尺度上植被的动态变化特征.本文在ICM原有碳氮分配方案基础上,考虑了植物花、果实等新生组织对碳氮分配的影响,假设新生组织碳库是花期以后植物的主要碳汇之一,并利用物候模型Fore-...     

1982-2012年北半球荒漠草原过渡带植被物候特征及其与气候因子的关系

基于GIMMS（global inventory modeling and mapping studies）NDVI 3g数据,在提取北半球荒漠草原过渡带每年植被物候期的基础上,研究了1982-2012年物候期的时间演化趋势及空间分异特征,并结合全球气候再分析资料,探讨了物候变化的气候驱动因素。结果表明：在1998年之前,荒漠草原过渡带植被物候期变化地区间差异较大,而在1998年之后,北半球荒漠草原过渡带生长季结束期整体提前,平均提前0.41 d/a;同时,除萨赫勒以外的各地区植被生长季长度普遍缩短,平均缩短0.88 d/a。植被物候期与气候因子的相关分析发现,荒漠草原过渡带植被物候变化受气候变化影响显著,且空间差异明显。在中高纬度地区,气温是限制植被活动的关键因子,温度升高可以促进生长季开始期的提前,而降水增加则会妨碍植被生长;在较低纬度地区,水分是影响植被活动的关键因素,高温造成的水分亏缺会导致植被生长季缩短。从植被物候期对各气候因子响应的时滞性来看,荒漠草原过渡带植被的物候期对气温变化的响应最迅速,对蒸散的响应存在一定的滞后性,而对降水的响应不存在时滞差异。     

气象要素对植物物候影响及其驱动机制研究进展

植物物候研究不仅对区域碳收支精确评估具有重要意义,且对区域气候模式的改进和提高也有重要意义。由于环境因子,特别是气象因子对植物物候的驱动机理尚不明确,基于现有气温升高导致植物展叶提前和枯黄推后的结论,直接线性外推未来气候变暖背景下植物生长季延长是不合理的。本文以植物的生活史为线索,归纳控制实验条件下光温水等气象因子对植物关键发育期的调控机理,揭示植物不同发育期的主导因子,比较控制实验和模型模拟条件下植物物候的光温水控制原理;阐述了植物物候的光温水控制实验结果在植物物候模型中的重要性,提出了根据主导影响因子分类对植物物候进行研究,植物物候期的内在参数与环境因子的协同进化关系、环境因子对植物物候期调控的相互补偿作用和程度为未来物候研究的重点方向。     

陆地生态系统与全球变化相互作用的研究进展

全球变化及其对生态系统特别是陆地生态系统的影响已经严重地影响到人类生存环境与社会经济的可持续发展 ,引起了各国政府、科学家及公众的高度关注。文中从CO2 浓度倍增、温度变化、水分变化、水热与CO2 协同作用、辐射变化、臭氧变化以及人为干扰等气候环境变化对植物光合生理、生长发育、物质分配、水分利用、碳氮代谢等的影响方面阐述了全球变化影响生态系统的过程与机理 ;从地理分布范围、物候、结构与功能、生态系统的稳定性等方面分析了中国植被、森林生态系统、草原生态系统与农田生态系统对全球变化的响应 ;从植被变化引起的动力条件与热力条件的变化及植被固碳潜力的变化探讨了植被对于气候的反馈作用。在此基础上 ,基于当前全球变化研究前沿 ,提出了未来关于陆地生态系统与全球变化相互作用研究需要重视的方面 ,尤其是关于生态系统对全球变化响应的阈值研究应引起高度重视。     

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。     

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。     

近20年青藏高原典型高寒草甸化草原植物物候变化特征

利用1997-2016年青藏高原东北部中国气象局海北牧业气象观测站典型高寒草甸化草原9种优势植物的物候资料对物候期变化特征进行了研究,并结合物候变化特征分析了青藏高原物候研究中存在的一些问题。结果表明:(1) 9种优势植物中大部分植物的物候变化:在第100～115天之间返青,在第265～285天之间黄枯,开花期出现的时间差异较大,从第120天到第230天不等;(2) 9种优势植物的返青、黄枯和开花等物候期都没有呈现一致的规律性变化,表明植物对气候变化的响应存在明显的种间差异;(3)种间差异将改变群落结构,群落结构的改变又会重塑该生境的种间关系,长期过程中植物和气候变化之间交互影响,动态调整着基本稳定的耦合关系。而大量基于遥感数据的物候研究弱化了对物候变化种间差异的揭示。     

石家庄春季自然物候对气候变化的响应研究

分析了石家庄1965-2007年杨絮始落、鸭梨始花和刺槐盛花3种植物物候期的变化特征以及对气候的响应规律。结果表明：（1）石家庄春季物候期普遍提早,早春的物候期提前天数多,晚春物候期提早天数少。石家庄春季物候现象普遍存在着2～3年的周期。（2）通过计算石家庄春季物候与气温、日照和降水量的相关关系,发现与气温的关系最好,与降水日数表现出弱的相关性,与日照关系不明显,说明气温是影响石家座春季物候的主导气象因子,GDD是衡量植物热量供应的较好指标,而日照对物候期影响表现出不同物种和不同物候现象间的差异性特征。（3）石家庄春季物候期与ENSO事件也表现出一定的关系,在暖事件年以物候期偏早为主,在冷事件年无明显早晚趋势。     

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。     

基于MODIS的我国北方农牧交错带植被生长特征

基于2000—2006年 (2004年缺)6年MODIS每8 d的总生产力资料以及我国农业气象观测站点牧草的物候观测资料, 定量分析了我国北方农牧交错带植被以及牧草生长特征。结果表明:我国北方农牧交错带植被的年均GPP (Gross Primary Productivity, 总初级生产力) 从2000—2006年呈现出波动性的变化特征, 年平均值为234.45 g C · m-2。对该地区植被的GPP与同期气候要素的分析显示, 气温是影响该地区植被生长的主要气候因素, 降水其次。对牧草物候期的GPP分析表明, 不同地区牧草的物候期对应的GPP值不同; 牧草在开花期时GPP最大, 在出苗期和黄枯期时GPP相对较小, 但是同一地区牧草的出苗期和黄枯期GPP值相差不大。