城市景观格局动态与植物物候响应的多尺度关系研究

Understanding the impacts of urbanization on urban plant phenology is essential to evaluate the ecological consequences of urbanization. However the knowledge on how urbanization affects plant phenological events and the mechanism of plant phenology advance are rather limited. It is,therefore, important to study the relationships between urban landscape pattern and plant phenological responses at multiple scales. To explore the phenological variations of plants at landscape scale, we hypothesize that urban landscape pattern drives the plant phenology. i.e. urban landscape pattern dynamics influence the spatiotemporal phenological responses of different plants at multiple scales. In this program, remote sensing imageries with various spatial, spectral and temporal imformation from multiple sensors, historical urban landuse data, in situ plant phenological observation data will be employed to test the hypothesis and to explore the relationships between urban landscape pattern and plant phenological responses. Our results will provide insights for understanding the mechanism of urbanization impacts on plant phenology and help facilitate the evaluation of ecological consequences of urbanization.

城市化对植物物候的影响是正确理解和评价城市化的生态后果的基础。但目前对城市化影响植物物候的时空格局特征和物候提前机理的解释相当缺乏。因此，在多尺度水平上开展城市景观格局与植物物候关系研究至关重要。为探讨植物物候在城市景观水平上的变化规律，我们提出物候的景观格局驱动假说，即城市景观格局及其动态决定了植物物候的时空变异。本研究利用多时空分辨率的遥感数据、多时相城市土地利用数据，以及多时空尺度的地面植物物候数据，采用遥感反演、梯度分析、地统计学、地理信息系统空间分析等方法，对假说进行验证，并探讨多尺度水平上城市景观格局动态与植物物候的关系。以增进对城市化影响植物物候机理的了解，并为评估城市化的生态环境后果提供科学依据。

本项目探讨植物物候在城市景观水平上的变化规律，利用遥感反演数据和实地观测植物物候数据验证了我们提出植物物候的景观格局驱动假说，证明了城市景观的空间结构和异质性及其动态决定了植物物候的时空变异。在城乡梯度上，植物的爆芽、展叶、开花等随城市化程度的增加而逐渐延迟的趋势，各物候期与城市化程度呈显著线性关系。植物的爆芽、展叶、开花等关键物候期在时间尺度上的双逻辑斯蒂动态变化规律，城市化导致植物生长季延长。这对验证全球变暖导致北半球中高纬度地区植被生长季延长是一个有力佐证，对城市规划和管理、适应气候变化城市的建设具有重要参考价值。进一步增进了对城市化和全球变化影响植物物候的机理的理解。我们还创立了一套高效、可行、省力、全自动的物候监测系统，实践证明其在城市植物物候长期定位观测方面具有推广应用价值，可广泛用于城市和自然地区的物候长期监测。