论文部分内容阅读
植被物候对环境条件极为敏感，是表征陆地生态系统对气候变化响应和适应的综合性指标，被视为全球变化的“示踪剂”。此外，物候在植被与环境的相互作用中发挥着调控作用。揭示物候对环境变化的响应机制及其对生态系统中碳循环过程的影响机理具有重要的意义。本研究以海北高寒灌丛草甸(HBS)和长白山温带针阔混交林(CBM)为研究对象，基于2003-2012年CO2通量，NDVI，地面物候观测以及常规气象观测等数据，结合多种植被物候指标提取方法，对比分析了不同观测技术与提取方法提取的物候指标间的差异。讨论了HBS和CBM植被物候变化及其与环境因子的关系，以及物候变化对生态系统生产力的影响。本文的主要结论如下: (1)基于GEP和基于NDVI数据提取的生长季开始(SOS)在HBS和CBM均接近地面观测日期，而提取的生长季结束(EOS)在CBM均晚于观测日期。在HBS，SOS和EOS均与0℃阈值得到的物候接近。而在CBM则与5℃阈值的物候接近。同数据源内不同方法获得的物候日期也有一定的差异。其中基于GEP方法间差异大于基于NDVI的。并且这种差异在HBS相对CBM较小。 基于GEP和NDVI数据各方法提取的物候指标在年际变化方面也有所差异。同数据源内方法间提取的SOS和EOS相关性均较好，但GSL相对较弱。而GEP和NDVI两种数据源间相关性则较差。仅有个别方法提取的SOS显著相关，而EOS和GSL均较差，一些方法间出现了负相关关系。 (2)在HBS和CBM，无论基于GEP，NDVI还是地面观测数据，SOS，EOS和GSL在2003-2012年间均未出现明显的长期变化趋势，而仅表现为年际间的波动变化。这与HBS和CBM主要气象因子的变化一致。两个生态系统SOS均随着Ta和VPD的增加而提前。另外HBS的SOS还受到PPFD的影响。两个生态系统EOS与气象因子在整个研究时段内的关系较弱。而表现为在一些年份受到某气象因子的限制影响。此外，上述关系在不同方法中，尤其是GEP和NDVI数据源间的差异较大。 (3)在两个站点，春季GEP随SOS提前而显著增加。但秋季GEP仅随基于GEP得到的EOS推迟而显著增加。在HBS2003-2012年间，由夏季Ta，PPFD和NDVI控制的最大光合速率(GEPmax)显著减少，导致年GEP显著减少。而个别年份GSL的延长对年GEP也有明显的促进作用。在CBM2003-2010年间，春季Ta和VPD的减少引起SOS推迟，由此导致的春季GEP减少使得年GEP也相应减少。此外，GEPmax在一些年份的降低也明显造成了年GEP的减少。 年NEP对碳吸收物候的响应也有所差异。在HBS，由于光照条件和水分条件的恶化，晚春GEP显著减少，使得SUP推迟，减少了晚春NEP。此外，夏季生态系统呼吸(Re)显著增加，导致夏季NEP减少。晚春和夏季NEP的减少是导致在2003-2012年间，HBS碳吸收能力显著减少的原因。在CBM，初夏Re控制着碳吸收最大速率(NEPmax)。另外，早秋光合辐射的减少和水分的亏缺引起该时期GEP减少，进而导致EUP提前，早秋NEP减少。因此在2003-2010年间，CBM年NEP由于初夏和早秋NEP的减少出现微弱减少。