中國東部南北樣帶植被的物候趨勢及對氣候變化的響應.pdf

1、氣候變暖對陸地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)深刻影響并威脅到人類賴以生存的環(huán)境及社會的可持續(xù)發(fā)展，這也使得植被的動態(tài)變化及其與環(huán)境的關系成為全球變化研究的熱點問題。陸地樣帶的研究通過利用分散研究站點的觀測研究與一定空間區(qū)域綜合分析，是不同時空尺度模型之間耦合與轉(zhuǎn)換的媒介，是進行全球變化驅(qū)動因素梯度分析的有效途徑。本研究選擇中國東部南北樣帶(North-South Transect of Eastern China)，利用1982～2006年的遙感數(shù)據(jù)和氣

2、候資料，運用趨勢檢驗、相關分析、數(shù)值模擬及模型運算等多種方法，在分析研究南北樣帶整體的氣候因子和植被活動變化特征的基礎上，較為系統(tǒng)全面地分析了氣候變化對植被物候、植被指數(shù)等敏感指標的影響。然后，依據(jù)南北樣帶植被分布的特點，選取具有代表性的十二種植被類型做進一步的深入探討，通過統(tǒng)計模型和數(shù)值模型定量研究了氣候變化背景下不同植被類型對溫度和降水的響應模式。主要內(nèi)容包括：（1）南北樣帶上溫度和降水的變化趨勢（2）南北樣帶上主要植被類型的物候現(xiàn)

3、象（包括返青起始期、休眠起始期和生長季長度）的發(fā)生時間和演變趨勢（3）不同植被類型各年、月NDVI與溫度和降水的關系。
　　研究結(jié)果表明：
　　（1）從1958～2006年，中國陸地的存在普遍增溫的趨勢，南北樣帶中部區(qū)域增溫最顯著，達到0.06℃·a-1。并且從1982年以來，南北樣帶增溫的幅度遠遠超過1958～1981年的增溫速率，其中增溫最為顯著的區(qū)域在樣帶中部區(qū)域，年增溫趨勢達到0.25℃·a-1。降水在樣帶北部出現(xiàn)減

4、少的趨勢，南部出現(xiàn)增加趨勢。此外，近二十多年降水的南增北減趨勢也在加速，這更進一步加劇了南澇北旱的現(xiàn)象。從1982～2006年的近二十多年來，東北區(qū)域和長江中游區(qū)域的降水減少約5~35％（3～18 mm·a-1），華南區(qū)域增加約10~25%（4～10 mm·a-1）。
　　除寒溫帶溫帶針葉林以外，其它所有植被類型所在的區(qū)域，年均溫都極顯著地上升，其中顯著性最高的是溫帶落葉闊葉林(TDBF)所在區(qū)域。南北樣帶上增溫主要出現(xiàn)在2～9月

5、，集中于春季初、秋季初和夏季。其中溫帶區(qū)域的溫帶針葉林（TCF）、溫帶落葉灌叢（TDS）、溫帶草叢（TG）、溫帶禾草草原（TGS）、亞熱帶落葉闊葉林（SDBF）和亞熱帶針葉林（STCF）都出現(xiàn)了至少5個月的顯著增溫。而寒溫帶溫帶山地針葉林（TCTCF）和溫帶草甸草原（TMS）只有個別月份出現(xiàn)顯著增溫。
　　寒溫帶溫帶針葉林（TCTCF）、溫帶混交林（TMF）、溫帶落葉灌叢（TDS）、溫帶草甸草原（TMS）和溫帶草叢（TG）等溫帶類

6、型年降水有所減少，而亞熱帶熱帶植被類型所在區(qū)域的年降水年際波動較大，變化趨勢不是很顯著。月降水出現(xiàn)顯著減少的主要為溫帶植被類型所分布的區(qū)域，但各種植被類型所在區(qū)域在大多數(shù)月份的降水變化較小，顯著變化的月份主要為3月與9月。3月降水出現(xiàn)顯著減少的植被為TCF、TG和STCF；9月降水出現(xiàn)顯著減少的植被為溫帶混交林（TMF）、溫帶落葉闊葉林（TDBF）、TDS、TMS、亞熱帶熱帶草原（STG）和亞熱帶常綠闊葉林（SEBF）。
　　（2

7、）返青起始期顯著提前的植被有溫帶針葉林（TCF,0.56 d·a-1）、溫帶草叢（TG,0.66 d·a-1）、亞熱帶熱帶針葉林（STCF,0.46 d·a-1）、亞熱帶落葉闊葉林（SDBF,0.58 d·a-1）和亞熱帶熱帶草叢（STG,0.89 d·a-1）；休眠起始期顯著推遲的植被有寒溫帶溫帶針葉林(TCTCF,0.32 d·a-1)、SDBF(0.80 d·a-1)和溫帶落葉闊葉林(TDBF,0.18 d·a-1)；此外，大部分

8、植被類型的生長季長度都有所延長，但延長的方式不同：TCF（0.77 d·a-1）是由于返青起始期顯著提前造成的；TCTCF（0.38 d·a-1）和TDBF（0.36 d·a-1）是由于休眠起始期顯著推遲造成的；TG（0.76 d·a-1）、STCF（0.83 d·a-1）、SDBF（1.4 d·a-1）和STG（1.3 d·a-1）等是由于返青起始期提前和休眠起始期推遲共同造成的。對溫度和降水的變化進行分析發(fā)現(xiàn)，溫度對南北樣帶上植被物

9、候的影響較大，而降水對物候的影響相對較小，不同植被類型對溫度的響應各異。在南北樣帶上存在的熱量梯度，使得整條樣帶上植被的物候現(xiàn)象也表現(xiàn)出時間梯度，從返青起始期發(fā)生的時間上比較，從北向南逐漸推遲，即寒溫帶植被>溫帶植被>亞熱帶植被；休眠起始期和生長季長度則正好相反，亞熱帶植被>溫帶植被>寒溫帶植被。
　　（3）全國尺度上NDVI的變化與溫度相關，但局域上的NDVI變化受降水調(diào)控，NDVI在局域上的異質(zhì)性與局部氣候、土地利用和植被類型

10、密切相關。樣帶尺度上的NDVI變化同時受控于溫度和降水的變化。NDVI在年尺度上受溫度控制的是TDS；同時受溫度和降水調(diào)控的是TGS和STCF。其它植被類型整體上的年NDVI與年均溫和年總降水沒有直接顯著的聯(lián)系，受年內(nèi)溫度變化情況和降水分配狀況影響更大。
　　在月尺度上，植被 NDVI與前四個月內(nèi)的溫度關系最為密切，不同植被類型不同季節(jié)各有差異。而從1月份到4月份，溫度的滯后時長在縮短。大部分植被類型NDVI與溫度的關系比降水的關