为深入了解气候变化对我国热带亚热带季风区植被物候的影响,该文基于 2001-2020 年MODIS EVI时序数据,采用Double Logistic法和阈值法提取华南三省(区)植被物候参数,分析了华南三省(区)植被物候的时空变化特征.结果表明,研究区植被返青期主要集中在第90～105天,枯黄期在第320～335天,生长季在第220～235天.20年来植被返青期推迟,枯黄期基本不变,生长季缩短.在空间分布上,返青期在两广地区自西向东、自北向南逐渐推迟,海南则自东北向西南逐渐推迟;枯黄期表现为在两广中部晚、周边早,在海南中部早、周边晚的分布特征;生长季在两广地区整体自西向东逐渐缩短,在海南则自西南向东北逐渐延长.随着海拔增高,不同地区和不同植被的返青期差异较大,且波动性较大,而枯黄期先推迟后提前,生长季先延长后缩短.这揭示了气候变暖背景下华南三省(区)植被物候的变化特征,对更全面认识我国南方植被对气候变暖的响应有指导意义.

气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环.目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)影响仍知之甚少.因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要.基于1982-2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season,SGS)和枯黄期(end of the growing season,EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献.结果表明:(1)季前1-2个月的夜间温度增温会显著提前SGS,而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱.(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用.(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期.研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据.

随着极端气候事件频率和强度的增加,植被物候正在发生深刻的变化.然而,植被枯黄期(EGS)对极端气候的响应机制目前尚未厘清,特别是对于干旱半干旱地区的草地而言.因此,聚焦我国温带草地,基于1982—2015年全球监测与模型研究工作组归一化植被指数(GIMMS NDVI3g)长时间序列数据提取草地物候参数,并分析其时空变化规律;运用随机森林模型等方法探究温带草地EGS对极端气候变化的响应特征.结果表明:(1)全区多年平均EGS主要发生于270—290儒略日(DOY),59.8％的区域呈延迟趋势,其中显著延迟(P<0.05)的区域分布在新疆天山、阿尔泰山一带和准噶尔盆地西部、黄土高原北部、呼伦贝尔高原的西部和东北小兴安岭.(2)EGS与极端气温暖极值(日最低气温的最大值、日最高气温的最大值、暖夜日数、暖昼日数)之间均以广泛的正相关关系为主;相比之下,极端降水事件与EGS之间的关系相对比较复杂,这与各草地类型自身的生理策略和所处环境密切相关.(3)整体而言,持续干旱日数、气温日较差和暖夜日数对全域草地EGS动态变化具有极大的重要性.就不同草地类型而言,温带草甸草原主要受到气温日较差的影响,温带山地草甸和温带沼泽化草甸EGS变化主要受日最高气温的最大值的影响,日最低气温的最大值和暖夜日数分别对温带草丛和温带荒漠草原的影响最大;持续湿润日数和持续干旱日数则分别对生长在水分限制地区的温带盐生草甸和温带典型草原的EGS产生强烈作用.

以若尔盖退化高寒湿地为研究对象,连续3年(2015-2017年)于植被返青期(4-5月)、草盛期(7-8月)和枯黄期(10-11月)监测高原鼢鼠鼠丘密度、3个土层(0-10、10-20、20-30 cm)土壤理化性质、酶活性及微生物数量的季节动态,并分析土壤生物学特征与土壤环境间的季节相关性.结果 表明:(1)各植被物候期,土壤pH值、容重指标均随土层加深而显著升高(P＜0.05),土壤含水量、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、酶活性及微生物数量指标均随土层加深而显著降低(P＜0.05);(2)植被物候期对高寒鼠荒地非土丘土壤养分在不同土层的垂直分配有显著影响,对0-10 cm土层土壤生物学特征含量的影响程度显著大于10-20 cm和20-30 cm土层.(3)冗余分析(RDA)表明3个植被物候期,土壤生物学特征指标与土壤理化性质指标间显著相关(P＜0.05),主成分分析(PCA)表明各指标在不同土层均呈现明显的季节性分布,数量特征表现为:枯黄期＞返青期＞草盛期.揭示了高寒鼠荒地高原鼢鼠季节性活动对土壤理化性质、酶活性及微生物数量的影响,为今后青藏高原鼠荒地的分级恢复治理提供理论依据.

无人机遥感结合植被指数应用在中药材种植领域具有非常大的潜力.该研究利用无人机获取吉林省吉林市昌邑区玉竹种植区的可见光影像,实现对玉竹种植区的实时监测.通过建立绿色叶片指数(GLI),利用空间采样点获取玉竹GLI数值.比较不同时间GLI,发现了玉竹GLI具有上升—平缓—下降3个阶段的变化规律,这3个阶段又与玉竹生长的萌发期、旺盛生长期和枯黄期相关.同时,将GLI与不同时期获取的玉竹植株高度、叶片面积、叶片中叶绿素a和叶绿素b含量4项生物量数据进行比较,发现GLI与玉竹生长势相关.GLI上升阶段的增长率快或GLI平缓阶段的大的玉竹地块生长势更好.GLI与植株高度变化趋势相同,与植株高度与叶片面积均具有一定的相关性,但叶片中叶绿素a和叶绿素b含量与GLI之间无明显关系.研究明确了玉竹GLI变化规律,解释了GLI变化原因,拓展了GLI的应用范围.研究表明无人机结合植被指数可应用于中药材种植监测,为探索更有效的中药材信息获取方法提供了新思路.