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植物生长和物候是理解植被-气候相互作用关系并对其进行建模的主要指标,因为植物物候不仅对气候高度敏感,可作为气候变化的一个指标,也能控制生态系统功能,进而对气候系统作出响应。到目前为止,已有许多关于不同气候因子对植物物候不同时期影响的研究,诸如气候变化随物种、植被类型和气候条件而产生的时空变化和趋势。但大多数研究集中在有明确物候节律的温带和寒冷树种上,对热带和亚热带生态系统的研究较少。直到现在,许多基于遥感(RS)植被指数的植物物候研究已被广泛应用于景观和区域水平,但很少有研究关注从叶面积指数(LAI)中提取植被的叶物候。此外,云南具有非常复杂的地貌特征,多样的气候条件(极寒、寒带、温带、亚热带和热带)和中国最丰富的植物多样性,目前尚没有使用遥感反演的叶面积指数进行区域性物候分析的研究。本研究的目的是:a)理解植物类型和气候带下的叶物候特点;b)理解生长在不同气候条件下的各种植物类型的叶物候对温度和降水的响应;c)通过使用从MODIS-LAI中提取的叶片物候期(展叶期、叶成熟期、叶衰老期和落叶期)来确定云南在过去十年(2001-2010)中叶物候的变化趋势。 叶物候期的年度变化是从GLASS01A01.V03提供的2001-2010年的叶面积指数数据中提取的,时间分辨率为8天,空间分辨率为1公里。为了消除异常值获取平稳的LAI时间序列,使用TIMESAT程序进行了中值滤波、自适应上包络线和自适应Savitsky-Golay过滤技术处理。叶物候变化日期是基于当地的最大和最小速度变化曲率(RCC)的双logistic(DL)函数拟合到年度LAI时间序列而提取的。对每个植物分布区的叶物候期都进行了提取,并用偏最小二乘回归分析(PLSR)建立了月平均温度和月降水量对叶物候期的关系,从而识别影响叶物候期的重要气候变量。研究应用基于CMK(Contextual Mann Kendall)非参数统计的Theil-Sen平均趋势方法检测过去十年里各叶物候期变化及月平均温度和降水量的显著变化趋势。 本研究中选取的植被类型都有可检测到和清晰的叶物候期,即使对于热带常绿阔叶树也是如此。由于不同的物候机制和影响因素,不同气候条件下不同类型的植物有不同的叶物候期,相同植被不同物候期之间的关联也不同。因为复杂的叶物候机制,不同植物类型的叶物候对温度和降水的响应是不同的。生长在相对寒冷气候下的植物其展叶期主要受与热积累、需冷量和融雪相关的气候变量的影响;而生长在相对干旱的气候类型下的植物主要受与降水量相关的气候变量的影响。对所有植物类型而言,叶成熟期主要受与温度和土壤含水量相关的气候影响变量的影响。对生长在相对寒冷气候中的植物,叶片衰老和落叶主要受与温度有关的气候变量的影响;对生长在相对干燥气候中的植物,叶片衰老和落叶则主要受与土壤含水量有关的气候变量的影响。在过去的十年中,虽有一些显著的温度变化,但在叶物候期上却没有发现显著的变化,可能的解释是:a)几个重要影响变量的显著和不显著动态上的混合效应;b)物候期受与复杂地形相关的其他环境变量的影响,比如立地条件或光周期,et al。 本论文由五个章节组成。第1章介绍研究综述、研究的目标及研究问题。第二章总体描述云南的地理特征、气候和自然植被。第三章详细描述了研究材料、基于PFT的分析单位、从LAI时间序列中提取叶物候变化日期的技术和统计分析的方法。第四章里展示了关于不同植物类型和气候的植物叶物候的季节变化、叶物候与温度和降水之间的关系、以及在过去十年中叶物候的动态和驱动机制的主要结果及相关讨论。第五章总结了该项研究的主要发现和结论,并展望了未来的研究方向。