【摘 要】
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植被物候是植物自身与所处环境相互作用的结果,植物生长节律的变化影响植被生产力、陆地生态系统碳循环过程,且植被物候作为气候变化的重要指示器,能直观地反映生态环境对气候变化的响应。黄土高原被认为是气候变化敏感区和生态环境脆弱带,其独特的地理位置和非凡的生态意义对研究植被物候变化对气候变化的响应更具有典型性和代表性,且目前在黄土高原植被物候的研究中针对植被物候对季节性气候和极端气候响应的研究仍有不足。因
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植被物候是植物自身与所处环境相互作用的结果,植物生长节律的变化影响植被生产力、陆地生态系统碳循环过程,且植被物候作为气候变化的重要指示器,能直观地反映生态环境对气候变化的响应。黄土高原被认为是气候变化敏感区和生态环境脆弱带,其独特的地理位置和非凡的生态意义对研究植被物候变化对气候变化的响应更具有典型性和代表性,且目前在黄土高原植被物候的研究中针对植被物候对季节性气候和极端气候响应的研究仍有不足。因此,科学分析年平均气候、季节性气候和极端气候对黄土高原植被物候的影响,对促进黄土高原植被恢复、生态系统保护、防灾减灾及畜牧业的发展等具有重要意义。本文基于中分辨率成像光谱仪(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)监测的归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据,利用Savitzky-Golay滤波法对NDVI时间序列重建后,采用动态阈值法提取黄土高原植被物候,再利用Theil-Sen趋势法、Mann-Kendall检验法、一元线性回归分析法和Hurst指数在明确黄土高原植被物候时空格局的基础上,基于随机森林模型和岭回归分析方法探究黄土高原植被物候对年平均气候、季节性气候和极端气候的响应。主要结论如下:(1)黄土高原植被生长季始期(Start of Growing Season,SOS)主要集中在第96~144 d,多年变化斜率为-0.38 d/a,且植被SOS随着地势由西北向东南方向逐渐提前,提前趋势最明显的是森林SOS。在未来一段时间,黄土高原47.7%的植被SOS仍将呈现提前趋势。黄土高原植被生长季末期(End of Growing Season,EOS)主要集中在第288~304 d,不同植被EOS的物候参数空间差异较小,多年变化斜率为2.83 d/a,在不同植被类型中草地EOS的推迟趋势最明显。在未来一段时间,黄土高原53.4%的植被EOS仍将呈现延迟趋势。(2)黄土高原春季、夏季和秋季气温与降水的线性趋势均呈上升趋势,冬季气温与降水的线性趋势呈下降趋势;春季、夏季和秋季气温与年均气温的空间分布状况相似,在黄土高原东部和东北部的气温相较整体气温较低;不同季节降水与年总降水的空间分布状况相似,从东南向西北呈现梯度分布。黄土高原极端气候指数中仅有气温日较差(Diurnal temperature range,DRT)呈下降趋势,其余极端指数均呈现上升趋势;日最高气温的最小值(Min Tmax,TXn)和日最低气温的最小值(Min Tmin,TNn)的空间趋势大致相同,呈现明显的空间差异性;连续1天最大降水量(Maximum one-day precipitation,RX1day)和连续5天最大降水量(Maximum five-day precipitation,RX5day)从东南到西北逐渐变小。(3)黄土高原大部分植被SOS会随年平均气温升高和年总降水量增加而提前,大部分植被EOS会随年平均气温和年总降水量的增加而延迟,其中灌木物候最易受年平均气温和年总降水的影响。黄土高原大部分植被SOS会随年初冬季和当年春季气温升高而提前,当年秋季气温升高会导致黄土高原大部分地区的植被EOS延迟,不同季节降水量的增加均会导致不同植被EOS延迟。黄土高原大部分植被SOS会随极端指数增大而提前(除DRT指数外),不同植被SOS均会随RX5day、TXn和TNn指数增大而延迟,尤其是灌木SOS。黄土高原大部分植被EOS会随TXn、TNn和日最低气温的最大值(Max Tmin,TNx)指数的增大而延迟,森林EOS相较于灌木EOS和草地EOS对极端降水指数更为敏感。
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