武汉市植被物候变化规律及影响因素分析

植被物候作为植被生长响应气候变化的指示器,对于研究气候变化以及城市化进程具有重要意义.城市内部植被通常分布破碎,因此公里级的低分辨率遥感影像难以实现植被的精细识别与分析,而十米级空间分辨率的遥感数据在时间分辨率方面又难以满足物候分析的要求.为此,该文基于遥感数据时空融合技术,缓解高时间分辨率与高空间分辨率之间的矛盾,进行城市植被物候变化规律的分析.基于非局部滤波融合方法,生成武汉市空间分辨率30 m、时间分辨率8 d的地表反射率及EVI(增强型植被指数)序列,进一步采用移动加权谐波分析方法对EVI序列进行重建,并通过动态阈值方法提取2006年～2014年武汉市植被物候信息.实验结果表明：1) 武汉市植被由中心向郊区呈现生长期开始时间(SOS)逐渐推迟、结束时间(EOS)逐渐提前、生长期长度(LOS)逐渐延长的空间分布规律,且整体呈现出SOS提前、EOS推迟、LOS延长的时间变化趋势;2) 植被物候和平均气温相关性并不显著,但EOS和LOS受气温年平均日较差影响显著,气温年平均日较差每增加1℃,EOS推迟约12 d,LOS延长约16 d,降水主要影响SOS和LOS,平均降水量每升高100 mm,SOS提前约5 d,LOS延长约9 d.     

中国植被物候研究进展及展望

本文围绕气候变化背景下的中国植被物候研究,梳理了植被物候对气候变化的响应机制,分析了中国植被物候变化对陆地生态系统碳、水和能量循环的影响,植被物候变化对局地气候的反馈机制以及通过大气环流对气候系统的影响．主要结论:1)中国植被生长季开始日期提前1~6 d?(10 a)–1,结束日期推迟2~5 d?(10 a)–1,生长季显著延长;2)中国中高纬度地区植被对温度的响应明显高于亚热带和热带地区,温度在控制植被物候的过程中起到多重作用,降水主要影响干旱和半干旱地区的植被物候;3)植被生长季延长增加陆地生态系统生产力,增加中国碳汇;4)植被物候变化改变植被的蒸散发量,从而改变我国的流域尺度河流径流;5)在中国大部分地区,植被物候变化对气候系统产生负反馈作用,甚至影响大气环流过程．中国植被物候的研究越来越多,但仍存在亟待解决的科学问题,比如未来中国植被物候研究需要更加关注遥感数据反演精度,明确物候响应气候变化机制的尺度效应,结合机器学习等智能算法改进物候模型提高物候模拟精度,并重视农作物物候,加强物候与森林管理结合研究以提高我国生态系统碳汇能力,积极面对碳中和带来的机遇与挑战．      

气候变化对商丘冬小麦生育期的影响

利用商丘农业气象观测站1981—2013年冬小麦物候期观测资料、同期气象观测资料,采用一次线性函数分析法分析了冬小麦生育期间气象因素和生育期变化特征,并采用相关分析法分析了气候变化对生育期的影响.结果表明:1冬小麦各生育阶段及全生育期平均气温均呈上升趋势;降水量在越冬至返青期、拔节至乳熟期呈增多趋势,其他阶段呈减少趋势,全生育期呈减少趋势;日照时数在返青至乳熟期呈增多趋势,其他生育期呈减少趋势,全生育期呈减少趋势.2从起身到开花期、成熟期均存在不同程度的提前趋势,播种至返青期、乳熟期呈微弱的推迟趋势.3开花到乳熟期、抽穗到开花期间隔天数的增加趋势达到极显著水平.4影响冬小麦物候期变化最显著的气象因子是平均气温,且物候期与平均气温绝大多数时段呈负相关.5冬小麦返青到起身期对气候变化最为敏感,其次是起身到拔节期、抽穗到开花期和乳熟到成熟期.     

气候变化背景下中国主要粮食作物生长期界定的研究综述

聚焦于水稻、玉米和小麦3大粮食作物,就生长期的定义、界定方法以及应用等方面对文献进行了梳理与归纳;基于局地、区域尺度视角,描述了我国不同品种、不同地区对生长期界定所存在的差异;对应用于气候变化背景下生长期的变化规律和气候变化特征这2方面的相关研究进行了综述.结果表明：作物生长期的起止日期主要依据界限温度或现实经验进行界定,界限温度是作物生长发育过程中的一个重要气候指标,我国主要以0、5或10℃为阈值;采用滑动平均方法准确估算作物播种和收获的具体日期,适用于局地尺度范围内生长期起止日期的界定.参考我国农业种植制度和粮食生产的实际情况,选定某时段作为生长期,便于开展区域尺度范围内气候因素的长期演变研究;改进作物生长期的界定,可准确分析区域农业气候资源变化;为气候变化研究的指标选取和参数优化提供依据,并有助于农业种植制度的制定、作物品种的布局优化等相关工作,能更好地保障作物产量并提高作物的生产潜力.     

青藏高原物候研究的热点和趋势——基于CiteSpace可视化分析

基于1994—2020年关于青藏高原地区植被物候的已发表文献资料，利用CiteSpace可视化技术、文献研究法等分析近27 a青藏高原地区植被物候变化趋势及影响因素，并对该地区物候研究的热点及未来的研究方向进行分析.结果表明，青藏高原地区物候研究的年发文量总体呈上升趋势，发文内容以青藏高原地区物候与气候变化之间的关系为主，遥感技术取代传统地面观测成为研究青藏高原植被物候的主要手段.近27 a青藏高原地区植被返青期呈提前趋势，枯黄期变化趋势尚无一致结论，生长季长度呈延长趋势；气温和降水为物候期变化的主导因素，暖湿条件使物候期提前，暖干条件则会不同程度推迟物候期.未来应在不同研究手段整合的基础上对青藏高原地区植被物候开展多尺度研究.     

西峰黄土高原冬春季气温对车前物候期的影响

利用西峰农业气象试验站2010-2019年共10年自然物候观测资料,对草本植物车前全物候期与对应年代的冬季、春季平均气温资料,分析了冬季、春季平均气温对车前全物候发育期的影响.结果表明:西峰黄土高原冬季平均气温偏高年与偏低年车前各平均物候发育期差异最显著的是萌芽期,偏高年比偏低年提前了 7 d,其次是展叶期提前了 6d,其余各物候发育期均偏迟2～7d;春季平均气温偏高年与偏低年车前各平均物候发育期除黄枯期偏迟了 6d外,其余各物候发育期均提前了 5～8d,其中差异最显著的依然是萌芽、展叶期,偏高年比偏低年提前了 8d,其次是开花和种子散落期,提前了 6d,再是种子成熟期,提前了 5d.由此可见,春季平均气温比冬季平均气温对车前各物候期的影响更显著,冬、春季平均气温偏高年植物均萌芽早,而器官黄枯衰退却迟,车前全物候发育期延长.     

Impact of Climate Change on Leaf and Flower Datas of Prunus persica and Syringa oblate in Recent 30 Years in Hohhot

探讨了1979-2010年间呼和浩特地区山桃、紫丁香物候期的变化规律及物候期对气候因子的响应.结果显示:(1)呼和浩特市近30年的气温呈现了升高的趋势,而降水和日照时数呈现了下降的趋势;山桃(Prunus persica)和紫丁香(Syringa oblate)的春季物候期呈现提前趋势.两种植物在秋季的落叶末期呈现推迟趋势.(2)山桃和紫丁香的叶期随时间呈现延长的趋势.山桃的叶期在2000年后其平均值为208.38天,比多年的平均值延长了10.28天;紫丁香的叶期在2000年后平均为200.75天,比30年的平均延长了1.3天;而花期随时间没有明显延长的特征.(3)春季物候期与气温特别是当年3、4月的月平均气温呈现极显著相关性.当春季的3、4月份的平均温度每提高1℃,该地区的山桃的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.72天、2.58天和2.45天;紫丁香的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.81天、3.26天和0.28天.     

近30年呼和浩特市山桃、紫丁香叶和花的物候期对气候变化的响应

探讨了1979-2010年间呼和浩特地区山桃、紫丁香物候期的变化规律及物候期对气候因子的响应.结果显示:(1)呼和浩特市近30年的气温呈现了升高的趋势,而降水和日照时数呈现了下降的趋势;山桃(Prunus persica)和紫丁香(Syringa oblate)的春季物候期呈现提前趋势.两种植物在秋季的落叶末期呈现推迟趋势.(2)山桃和紫丁香的叶期随时间呈现延长的趋势.山桃的叶期在2000年后其平均值为208.38天,比多年的平均值延长了10.28天;紫丁香的叶期在2000年后平均为200.75天,比30年的平均延长了1.3天;而花期随时间没有明显延长的特征.(3)春季物候期与气温特别是当年3、4月的月平均气温呈现极显著相关性.当春季的3、4月份的平均温度每提高1℃,该地区的山桃的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.72天、2.58天和2.45天;紫丁香的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.81天、3.26天和0.28天.     

祁连山不同类型植被物候变化及其对温度的响应

本文基于GIMMS NDVI数据,采用遥感物候法提取了生长季开始日期（SOS）、生长季结束日期（EOS）和生长季长度（LGS）3个植被物候指标,并借助Theil-Sen斜率与Mann-Kendall检验等统计方法和偏最小二乘分析法（PLS）,分析了祁连山不同类型植被物候空间分布规律、时间变化趋势及其对温度的响应．结果表明:1）自东南到西北方向,祁连山植被类型从灌丛逐渐过渡到草甸、草原再到高山植被,物候指标SOS逐渐推迟,EOS逐渐提前,LGS逐渐缩短．2）草甸和灌丛2种植被的物候变化最为剧烈,研究期内该2种植被的SOS均显著提前（分别为0.19和0.25 d·（10 a）?1）,EOS显著推迟（分别为0.20、0.21 d·（10 a）?1）,LGS显著延长（分别为0.39、0.46 d·（10 a）?1）;祁连山全境及主要植被的SOS均在1997—2000年发生转折,EOS和LGS的转折点均发生在2003年．3）上年秋末冬初温度对草甸与灌丛植被SOS具有正向影响,物候期前的春季温度对SOS具有显著负影响;夏秋季温度对EOS和LGS具有显著正影响．此外,最高温对物候的影响显著强于最低温,且在春夏季的个别月份,二者对物候的影响方向不同．植被物候的变化提示当地牧民在牧草种植与放牧上的调整．      

北京植物园主要观赏植物春花期和秋叶期的过程模拟

为了准确地模拟观赏植物春花期和秋叶期的发生时间,揭示城市植物物候对气候变化的响应特征并预测赏花和观叶的最佳时机,利用统一促进模型、统一冷激模型与日最低温–光周期耦合模型,分别模拟北京植物园1979—2019年20种春花植物开花期和10种秋叶植物叶变色期的年际变化,并评价最优模型模拟与预测的误差。结果表明,园林观赏植物春季开花期的发生主要受生态休眠期和生长期促进温度驱动,内休眠期冷激温度需求没有对春季开花期的发生起到限制作用;观赏植物秋季叶始变色期的发生主要受温度降低诱发叶片衰老的过程驱动,叶全变色期的发生主要受光周期缩短诱发叶片衰老的过程驱动。开花始期和开花盛期模拟的平均均方根误差(RMSE)分别为3.7和3.2 d,且这两个物候期的模拟误差具有较好的种间同步性;叶始变色期和叶全变色期模拟的平均RMSE分别为9.4和5.6 d,而这两个物候期之间的模拟误差不具有种间同步性;物候模型对各种植物开花日期和叶变色日期模拟的RMSE与其年际波动标准差呈显著的正相关关系。最优春季和秋季物候过程模型的外推检验与模拟检验的RMSE数值相近,表明模型具有较高的稳健性。     

模拟增温对松嫩草地羊草有性生殖策略影响的研究

通过连续3年的模拟增温实验,探讨了东北松嫩草甸草原单优种羊草的有性生殖策略对大气温度增加的响应.结果表明:增温使羊草物候期从抽穗期开始比对照提前,尤其是从第一花粉囊外露之后到果实成熟期,物候期均比对照明显提前5～7d.增温降低了单位面积的生殖枝数量,但使生殖枝单株重量、每穗小花数、结实粒数、籽粒重量都显著增加.种群水平上,用于有性生殖的总能量减少,但单株水平上,用于籽粒发育的能量增加.羊草这一多年生根茎型禾草在大气温度升高的条件下会采取减少生殖枝数量而增加生殖枝结实能力的繁殖策略,说明类似于羊草的多年生根茎型禾草在温度变化的条件下生殖策略会发生较大改变,多年的持续增温可能导致种子产量的持续降低.     

长白山北坡春季物候特征及其对气候变化的响应

采用统计学方法探讨了长白山北坡1997—2012年间5种植物和4种动物的春季物候期及其对气候变化的响应情况.结果表明:(1)动、植物的春季物候期表现出不同的年际波动和变化趋势,其中山杨花期和蝶类初见时间显著提前.(2)1997—2012年,不同动、植物物候发生所需0℃以上积温不尽相同,观测的植物中水曲柳(fraxinus mandshurica)最高((358±104)℃)、杞柳(Salix liugencii)最低((9±7)℃).     

过去40年中国气候与物候的变化研究

根据中国近40年的日气候观测资料与物候观测资料,分析了近40年中国气温、降水与自然物候的变化趋势及其区域差异.结果表明:(1)近40年来,从全国平均状况看,较为明显的升温阶段出现在1980年以后.其中升温率最大的时期为非生长期,最小的时期为生长期.从区域变化差异看:东部大部分地区、青藏高原的东南部和新疆的部分地区生长期温度在1980年以后都有不同幅度的上升,其中升幅最大的地区出现在华北;降温区则出现在秦岭以南的广大地区(包括西南地区东部、长江中游)以及新疆的部分地区.(2)生长期期间,全国平均降水在近40年中存在明显的准年代波动,却没有明显的增加或减少趋势.但1980年以后,生长期期间降水趋势变化的区域差异却较为明显:新疆、东北及长江中下游的部分地区降水增加,而除此之外的全国大多数地区则以降水减少占绝对优势;其中华北地区的降水减少最为明显.(3)20世纪80年代以后,中国的东北、华北、西北、长江下游地区与云南南部春季物候期提前,西南地区东部、长江中游地区春季物候期推迟;这一变化趋势与中国生长期期间的温度变化趋势相对应.     

春玉米物候期及熟性空间分异的遥感分析

粮食主产区作物布局、农作物物候是实现农业种植制度优化、农业信息化和机械化的重要基础,是应对气候变化决策的科学依据。结合内蒙古赤峰市实地调查数据和Landsat 8影像,基于生长季中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)遥感影像构建的植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)时间序列数据集,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波和4次多项式对NDVI时间序列进行重构拟合,反演了春玉米种植区的空间分布。利用动态振幅阈值法、拐点法和最大值法确定了春玉米物候期(出苗期、拔节期、抽雄期和成熟期),并计算春玉米生育期、分析品种熟性;通过时空分析,系统地研究了农业生产实际中春玉米物候期及品种熟性的空间分异。研究表明,春玉米种植区的空间分布提取精度达85%以上;2018—2019年春玉米出苗期、拔节期、抽雄期和成熟期分别出现在5月8—27日、5月29日—6月11日、7月21日—8月10日和9月11日—10月1日,物候期随纬度增加而延迟;春玉米种植品种以...     

我国春小麦物候变化及其与水热气候条件的关系研究

作物物候对气候变化非常敏感,但是全国范围内对春小麦物候及其与水热气候条件对应的关系研究仍然不足.本研究利用农业站点观测的物候数据和气象站点观测的气温及降水数据,联立分析春小麦生长过程的关键物候时空变化情况,并探讨气候与物候直接的相关关系.结果显示:2000—2013年我国春小麦生长期以及生长期内的平均温、降水量增减变化的站点数量没有明显差异;春小麦生长期长度变化与平均温之间总体呈负相关;全国平均温每升高1℃春小麦生长期缩短3.14天,但是春小麦生长期长度基本不受到降水量变化的影响.此外,人为耕作日期的选择对物候期起始的影响也包含在该研究中.该研究完整地报道温度、水分等气象要素对作物生长发育过程的影响,结果可以为更好地制定种植措施、安排种植时间提供科学的参考依据.     

基于遥感数据的杭嘉湖平原水稻物候变化特征研究

基于近十年(2008—2017年)EOS-MODIS遥感数据提取增强型植被指数EVI时间序列,并利用三次样条插值与Savitzky-Golay(S-G)滤波算法进行重构,分析水稻EVI曲线特征以实现其关键物候期的识别,进而探讨杭嘉湖平原水稻物候的空间分布格局及其时间变化特征.结果表明,过去十年杭嘉湖平原一季稻通常在6月下旬至7月初进入移栽期,8月下旬至9月初开始抽穗,11月下旬进入成熟期,生长期长度大致为100～115 d;杭嘉湖平原水稻的移栽期、抽穗期及成熟期主要呈现推迟的特征,绝大部分地区水稻的生长期有所延长.     

文冠果物候期对环境因子的响应

【目的】文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)具有喜光、耐寒、耐旱、不耐涝等特性,在中国天然分布于东北、西北、华北等地区,是造林绿化、防风固沙、退耕还林的首选树种。研究不同分布区多种环境因子对文冠果物候期的综合影响,分析其物候期变异规律,为文冠果资源保护和开发利用提供依据。【方法】以中国6个主要分布区(内蒙古坤都、内蒙古天山、内蒙古乌丹、河北省承德、河北省蔚县、河南省陕县)实生群体的文冠果植株为对象,于2016年在各样地内选择长势相对一致的样株30株,采取定株定枝方法,对文冠果的初花期、叶芽萌动期、盛花期、末花期、展叶期、果速生期、果熟期、落果期和落叶期等共9个物候期进行系统观测。采用相关性分析、回归分析等方法,明确影响文冠果各物候期的主导环境因子及其作用规律。【结果】不同分布区文冠果物候期存在明显差异,其中,盛花期差异最大(42 d),果速生期差异最小(29 d)。河南陕县群体的文冠果大部分物候期出现最早,但落叶期最晚,总生长期最长(221 d);内蒙古坤都群体的文冠果落叶期最早,其他物候期出现最晚,总生长期最短(146 d)。大部分物候期与经纬度、年日照时间正相关,与其他环境因子负相关。年均气温是影响初花期、盛花期、末花期、展叶期、果速生期、落叶期和总生长期的主要因子;影响叶芽萌发期和落果期的主要因子是无霜期;影响果熟期的主要因子是年日照时间;影响总花期的主要因子是绝对最高温。【结论】文冠果物候期呈现明显的地理变异规律,环境因子对其物候变化影响显著。随着经纬度升高,气温逐渐下降,春季达到生长临界温度越晚,文冠果开花、展叶、结实越晚,并且秋季植株停止生长和落叶越早,因此其总生长期变短。     

白三叶化感作用的物候规律与关键部位

研究白三叶化感作用的物候特征和主要部位。在白三叶返青、开花、种子成熟与枯黄4个物候期,用其叶、根-匍匐茎与根际土壤制备成水浸提液,而后处理受体(高羊矛)种子。种子成熟期提取液使受体种子萌发能力与幼苗形态最小。返青与枯黄期提取液使受体幼苗生物量显著降低。叶片提取液显著削弱了受体种子的萌发和生长。根-匍匐茎与根际土提取液抑制作用较弱。当RI0时,RI_(叶片)小于RI_(根-匍匐茎)和RI_(根际土)。白三叶化感作用效应依赖于物候期,生殖生长期白三叶化感作用对受体种子萌发与幼苗形态抑制作用最强,营养生长期对受体幼苗生物量抑制效应最大;叶片可能是最主要的化感物质储存部位。     

四平地区引种山葡萄的生物学特性及品质特征

山葡萄为葡萄科葡萄属的多年生落叶藤本植物,是重要的一种浆果类果树.本文通过对四平地区引种栽培的山葡萄物候期、产量、生长等基本情况及品质特征进行了分析.结果表明在引种到四平地区的山葡萄品种中,双红和双优两个品种的物候期情况接近,萌芽期在4月15~30日之间、开花期在5月5~10日之间、果实着色期在8月5~10日之间、果实成熟期在9月10~25日之间、落叶期在10月5~15日之间,而左优红和北冰红二个山葡萄品种的物候期要比双红和双优的物候期晚5~15天.四个品种所酿造的葡萄酒的酒精度数均在13度以上,果汁的含糖量在80 g/L左右,果实的出汁率在60%左右.本研究表明引种栽培到四平地区的山葡萄完全适应了本地土壤和气候条件.     

小叶杨物候对气候变化响应的敏感性

为了研究小叶杨物候在各自然区的特征及其对气候响应的敏感性,利用小叶杨物候数据和逐日气温数据,分析各自然区小叶杨物候的年际变化规律,再根据气温模拟展叶和落叶物候,计算植物物候对气候响应的敏感性,最后分析植物物候对气候响应敏感性的分布规律.研究结果表明:展叶始期最早的自然区一般对应落叶末期最晚和生长季节长度最长的自然区;1981—2009年间小叶杨展叶始期、落叶末期和生长季节长度分别呈现提前(-0.17 d/a)、推迟(0.28 d/a)和延长(0.44 d/a)的趋势;小叶杨物候期随纬度变化的地带性规律较显著(P 0.001). 92%站点小叶杨的展叶始期与2—4月平均气温的时间序列呈显著负相关,方差解释量平均为58%,均方根误差平均为4.31 d;59%站点小叶杨的落叶末期与9—11月平均气温的时间序列呈显著负相关,方差解释量平均为30%,均方根误差平均为6.68 d.在高温及升温趋势快的地区,植物展叶始期对气候响应的敏感性较大,在低温及升温趋势慢的地区,植物展叶始期对气候响应的敏感性偏小.