我国北方森林返青期生长率时空分布格局及对温度变异响应的研究

Global climatic change has profoundly impacted the structure and function of terrestrial vegetation ecosystem, especially changed the trait of vegetation phenology. The response models of vegetation phenology to climatic change have been a hotspot in global change study. However, most of previous studies focused on the time points of phenological events and their response to climatic change. We have few knowledge about the transition phase from winter dormant to summer maturity in the green up season. This study aims to study the temperate forests in north China. Based on the time series of remote sensing GPP data, we will use weighted logistic function to fit the green up phase of forest vegetation and extract the growth rate and start point of growing season to indicate the growing trait. The spatio-temperal distribution of growth rate at regional scale will be analyzed. We specially focus on the response of growth rate to the interannual variation of temperature near the start point of growing season (about in half a month). Out study will provide insight into the controlling effect of temperature to vegetation phenology at regional scale, as well as a key parameter for forest GPP model.

全球气候变化对陆地植被生态系统的结构和功能产生了重要影响，尤其显著的改变了植被物候特征。植被物候如何响应气候变化已经成为全球变化领域的研究热点。然而以往研究主要关注植被物候关键时间点事件及其对气候变化的响应，我们对植被由冬季休眠到夏季成熟期的生长过程特征变化趋势和气候响应了解较少。本研究以我国北方森林为研究对象，基于总初级生产力（GPP）遥感影像时间序列，利用数据加权的logistic函数曲线拟合返青期生长过程，并在物候的生长季开始点基础上提取返青期生长率，来指示植被物候的过程特征。分析区域尺度返青期生长率的时空分布规律，在陆表温度数据支持下，重点探索生长开始点附近短期时间段内（半月左右）温度指标（最大值、平均值等）的年际变化对返青期生长率的影响。本研究有助于揭示区域尺度上温度对植被物候过程的控制作用，并为返青期森林生态系统总初级生产力的累积效果模型提供重要参数。

植被物候是揭示全球气候变化的重要指标，同时物候变化也会对陆地植被生态系统的结构和功能产生重要影响。植被物候如何响应气候变化已经成为全球变化领域的研究热点。然而以往研究主要关注植被物候关键时间点事件及其对气候变化的响应，对植被由冬季休眠到夏季成熟期的生长过程特征变化趋势和气候响应研究较少。本研究以我国北方森林为研究对象，利用长时序植被生产力指标遥感影像，利用多种生长函数曲线拟合返青期生长过程，并在物候的生长季开始点基础上计算返青期生长率，来指示植被物候的过程变化特征。采用了相对重要性方法分析了温度、降水和返青期时间点对生长速率的作用，结果表明温度和降水共同控制了森林植被的生长速率，但是返青期时间点对返青速率和生长峰值具有更好的相关性。我国东北森林大部分呈现返青期提前的趋势，生长峰值也随之提前，生长速率存在一个约10年的变化周期，返青速率的增加促进了森林植被生长季的生产力。大兴安岭区域的针叶混交林返青生长速率最高，阔叶林返青生长速率次之，针叶林返青生长速率最慢。森林与农作物、草原的返青速率存在显著差异，说明返青生长率可以做为植被分类的辅助信息。本研究揭示了我国典型森林区域气候因子和物候对植被生长过程的控制作用，说明了植被返青期生长速率可以做为刻画植被生长过程的重要因子。