秦岭山区植被春季物候的海拔敏感性

植被物候作为自然界规律性、周期性的现象,对自然环境尤其是气候变化有着重要的指示作用,研究其时空变化特征对陆地植被生态环境监测具有重要意义。本研究采用Savitzky-Golay滤波法重建秦岭山区2001—2018年MODIS增强植被指数时间序列影像,利用动态阈值法提取研究区春季物候信息(返青期),并对返青期多年平均值和年际变化与海拔、坡度进行相关分析。结果表明: 海拔每升高100 m,植被返青期推迟1.82 d;返青期的年际变化趋势主要集中在0~5 d·(10 a)^-1。其中,呈推迟趋势的像元主要分布在低海拔地区,呈提前趋势的像元主要分布在高海拔地区。高海拔地区返青期的年际变化比低海拔地区复杂;秦岭山区植被返青期存在南北差异。北坡植被返青期多年平均值较南坡早2.9 d,南坡植被返青期的推迟程度大于北坡。南北坡植被返青期的年际变化在低海拔地区呈推迟趋势,且南北坡相差不大,而提前趋势在中高海拔地区存在显著差异。     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

气候变化背景下1964-2015年秦岭植物物候变化

以1964-2015年物候观测数据为基础,选取17种含乔木、灌木及藤本树种为研究对象,分析探讨了气候变化背景下秦岭地区植物物候变化规律及其差异性。结果表明:(1)52年来,秦岭地区物候始期普遍呈提前趋势,提前速率1.2d/10a,物候末期普遍呈推迟趋势,推迟速率3.5d/10a,物候生长期普遍延长;(2)秦岭地区物候突变发生于20世纪80年代,始期于1985年,末期于1984年。突变后,物候特征发生了显著变化,始期的提前速率较突变前显著加快,末期由突变前的提前趋势转变为极显著的推迟趋势,且变化速率和显著性均高于始期;始期与末期变化均表现出"趋同效应";物候年代际变化趋势显示,始期自2001-2005年起提前速率减缓,植物对气候变化的响应表现出适应性及滞后性。(3)秦岭物候变化存在树种差异,3大类树种始期的提前速率呈藤本、乔木、灌木依次增大,而末期的推迟速率则呈藤本、灌木、乔木依次减小。(4)秦岭物候变化存在南北差异,北坡始期的提前速率均高于南坡,而南坡末期的推迟速率均高于北坡。     

2003-2018年米仓山地区植被物候时空变化及对气候的响应

植被物候直接反映了植被对环境变化响应的动态过程,对研究植被与气候的关系具有重要意义。基于遥感植被时序数据,探讨秦巴山区典型山地-米仓山地区植被物候变化及其对气候的响应。利用MODIS NDVI时序数据,采用动态阈值法获取米仓山地区植被物候参数;借助于Theil Sen斜率、Mann Kendall趋势检验方法结合植被类型数据分析研究区物候时空变化;采用偏相关方法分析物候变化与气温和降水之间的关系。结果表明：（1）米仓山地区植被生长季始期（SOS）主要集中在第80-110d,海拔每上升100m,SOS大约推迟0.6d;生长季末期（EOS）主要集中在第250-300d;生长季长度（LOS）主要集中在130-210d。除低海拔区域受人类活动影响物候波动较大外,EOS和LOS随海拔变化存在2000m分界线,其下物候随海拔升高物候明显推迟或缩短,其上物候变化趋于平缓。（2）16a来植被SOS呈提前趋势,提前幅度为0.47d/a,提前的像元占74.03%,其中,达到显著提前的像元占12.21%（P<0.1）;EOS整体呈提前趋势,提前幅度为0.22d/a;LOS略有延长,延长幅度为0.26d/a。（3）区域常绿型森林植被SOS晚于同垂直带的落叶型森林植被;草地、常绿阔叶灌木林SOS提前趋势最明显,变化率分别为-0.80、-0.71d/a;EOS提前趋势最明显的是针阔混交林和落叶阔叶林。（4） SOS主要受3月平均气温和4月降水的影响,3月平均气温升高以及4月降水增加导致SOS提前;EOS主要受10月降水的负向影响。     

2000—2018年黄河流域森林和草地物候的时空变化

植被物候研究对了解全球气候变化特征具有重要意义。黄河流域空间跨度大、生态环境复杂,林草植被的物候变化特征有待进一步明确。本研究基于2000—2018年MODIS-EVI数据,采用分段Logistic和双Logistic物候模型及分别对应的曲率变化极值法和导数法对黄河流域林、草植被物候进行反演,分析物候参数的时间变化和空间差异。结果表明：研究区生长季开始期(SOS)在第90～165天,从东南到西北逐渐推迟,海拔每升高100 m, SOS推迟0.94 d,其中,森林SOS早于草地。生长季结束期(EOS)在第270～315天,从西向东南推迟,海拔每升高100 m, EOS提前0.63 d,其中,森林EOS晚于草地。生长季长度(LOS)为110～230 d,从东南向西北逐渐缩短,森林植被的LOS大于草地。研究期间,SOS呈提前趋势,幅度为4.1 d·(10 a)^-1,空间上提前面积比例为73.2%,流域中部地区提前幅度较大;EOS整体呈显著推迟趋势,幅度为2.3 d·(10 a)^-1,空间上推迟面积比例为63.4%,森林物候期提前和延迟都小于草地;L...     

新疆植被物候时空变化特征

基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2001—2016年典型植被物候期,分析新疆不同生态分区的山地-绿洲系统植被物候期的时空演变趋势和空间分异特征,并结合同期气象数据,探讨植被物候与气候变化的响应关系。结论为:(1)新疆植被物候具有明显的纬向分布和垂直地带性分布特征,海拔在物候的地域分异中扮演着重要作用。新疆植被生长季开始时间(Start of season,SOS)集中于3月中旬至5月上旬,生长季结束时间(End of season,EOS)集中于10月中旬至12月下旬。(2)与全球大背景下典型植被物候特征变化趋势相反,新疆植被SOS呈推迟趋势,推迟幅度为1.9d/10a;EOS呈提前趋势,提前幅度为3.66d/10a;生长季长度(Length of season,LEN)呈缩短趋势,缩短幅度为5.6d/10a。除东疆地区外,全疆及不同分区均呈现出绿洲及平原SOS较早,山地区域较迟;全疆及不同分区均呈现出山地EOS结束较早,绿洲结束较迟;除东疆地区外,全疆及不同分区的LEN均为绿洲及平原区域山地,同样显示出垂直地带性分布的特征。(3)通过冗余分析(Redundancy analysis,RDA)解释了物候特征与气象因子关系的绝大部分信息,生长季开始时间受春季气温、前一年冬季降水量和日照时数的显著影响。夏季和秋季降水量是新疆植被生长季结束时间的重要影响因素,在总体上受气温和日照时数的影响较小。     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示：（1）长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;（2）在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;（3）在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;（4）长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

秦岭山地生态分界线的论证

山地自然生态分界线,实际为一条生态过渡带。分界线位置的准确划分,有助于把握现代气候-植被-土壤的敏感变化特征,也是指导当地大农业生产的基础依据。秦岭山地长期以来被认为是中国东部重要的南北生态分界线,即亚热带和暖温带的分界线。但对该界线的具体位置,历来存在着北坡、分水岭和南坡3种争议。根据作者多年的工作积累和对相关问题的思考,以文献评析为基础,以气候-植被参数计算结果为依据,并通过对秦岭山地不同区域植物区系和植被垂直带谱已有研究结果的比较分析,从中得出如下主要结论:(1)根据秦岭地区气候-植被参数等值线的分布,整个秦岭山地都应属于暖温带,这一结论可与国际有关研究相互接轨。(2)根据对秦岭不同区域植物区系调查结果的比较分析,秦岭南坡大部分区域都应属于暖温带,而南麓海拔1000m等高线附近很可能是暖温带的南缘。(3)根据对秦岭南北坡植被垂直带谱的比较分析,南麓海拔1000m等高线应该是一条重要的生态分界线。综合来看,将秦岭山地的南北分界线放在南坡海拔1000m附近比较适宜。上述归纳研究所获结论,将通过在秦岭山地深入开展现代"3S"技术支撑下的植被、土壤、气候等生态与地理方面的综合研究,最终得到完全验证。     

秦巴山区植被覆盖变化及气候因子驱动分析

基于GIMMS_(3g)(1982—2015年)、SOPT VEG(1998—2015年)和MODIS(2000—2017年)3种NDVI数据集,结合气温、降水和DEM数据,利用平均法、线性趋势分析法和相关分析法等方法,分析了秦巴山区植被覆盖的时空变化特征及其与气候因子的相关性,并以秦岭山地(陕西境内)为重点区域,分析了植被覆盖的海拔梯度差异及其与气候因子的垂直响应模式。结果表明:①1982—2017年秦巴山区3种植被NDVI均呈显著增加趋势,其中1982—2015年NDVI-GIMMS_(3g)增速为1.4%/10a,1982—2000年NDVI-GIMMS_(3g)较低且波幅较大,增速为1.6%/10a,年际间变异系数(CV)为0.04,2000—2015年NDVI-GIMMS_(3g)较高且稳定增加,增速为1.7%/10a,CV为0.02;2000—2015年NDVI-SPOT VEG增速为4.1%/10a,CV为0.04;2000—2017年NDVI-MODIS年增速为4.5%/10a,CV为0.04;②2000—2017年(MODIS数据)秦巴山区植被覆盖高值区主要为秦岭、米仓山和神农架等山地,低值区主要为西部高海拔区和东部低海拔区等区域;秦岭山地随海拔升高植被NDVI先升高后降低;③2000—2017年(MODIS数据)秦巴山区植被覆盖增加和减少的区域分别占96.90%和3.10%,低海拔地区较高海拔地区变化剧烈;秦岭山地低海拔带植被覆盖较高海拔带增加显著;④2000—2015年(SOPT VEG数据)秦巴山区增温效应显著,增速为0.49℃/10a,植被覆盖与温度以正相关为主,与降水正负相关并存,与温度的相关性较降水的相关性高;秦岭山地高海拔带植被对温度变化更敏感,低海拔带对降水更敏感。     

黄土高原植被物候变化及其对季节性气候变化的响应

受气候变化影响,全球范围内植被物候发生了显著变化,而目前针对不同植被分区类型下（荒漠草原区、典型草原区、森林草原区、落叶栎林区、落叶栎林亚区）植被物候变化及其对季节性气候变化响应的研究尚少。因此基于MODIS遥感归一化差值植被指数（MODIS NDVI：MOD13Q1）数据、中国植被区划数据及135个气象站点插值数据,利用Sen''s斜率估计、Hurst指数和高阶偏相关分析等方法,研究黄土高原2001-2018年植被物侯变化及其对季节性气候变化的响应。结果表明：（1）黄土高原植被生长季始期（SOS,Start of Growing Season）主要集中在第96-144天,子植被分区由西北向东南方向,逐渐呈现提前趋势,71.0%的像元植被SOS整体提前0-2 d/10a （α=0.05）,且在未来一段时间66%的像元植被SOS继续呈现提前趋势;植被生长季末期（EOS,End of Growing Season）主要集中在第288-304天,各子植被分区植被EOS变化基本保持一致,87.6％的像元植被EOS整体延迟0-3 d/10a （α=0.05）,且在未来一段时间有80%的像元植被EOS继续呈现推迟趋势。（2）黄土高原植被SOS主要受各季节温度的影响;当年春季降水导致植被SOS提前,主要分布在黄土高原中部;上年夏季和上年秋季降水增加会导致植被SOS推迟;当年春季、上年秋季和年初冬季的温度升高均会导致植被SOS提前;各子植被分区植被SOS对不同季节降水的响应存在差异,而对不同季节温度的响应具有一致性。（3）黄土高原植被EOS主要受各季节降水和秋季温度的影响;不同季节降水增加均会导致大部分植被EOS推迟;当年秋季温度导致整体区域植被EOS推迟,且各子植被区植被EOS对当年秋季温度响应具有一致性。该研究可为大尺度植被物候影响因素提供新的认识,也为植被适应未来气候变化提供借鉴。     

An assessment of the aquatic and wetland vegetation of the Upper Mississippi River

Illinois, Iowa, Minnesota, Missouri, and Wisconsin have strong botanical traditions that have resulted in a macrophyte literature which documents the identity, taxonomy, floristics, and ecology of aquatic macrophytes and wetland vegetation of the Upper Mississippi River and its floodplain. These findings are reviewed with respect to floristics, vegetation dynamics (patterns, history, production and management), and environmental changes that impact vegetation. Aspects requiring future study are noted to direct subsequent investigations.     

Flowering phenology in the vegetation of Shervaroys,South India

Flowering phenology of 475 herbaceous and 348 arborescent taxa that form the vegetation of Shervaroys (Eastern Ghats: South India) was studied in relation to growth form, altitude and vegetation type. It was found that the majority of the herbaceous taxa flowered following rains while the arborescent taxa bloomed predominantly during the dry period irrespective of altitude and vegetation type.     

江苏省海滩植被演替的研究

江苏省海滩植被可分为滨海盐土植被、盐沼植被及海滩沙生植被三个基本类型。本文论述了这些植被类型的演替规律。滨海盐土植被与盐沼植被的演替,外因于土壤盐分含量递减与有机质含量的递增;海滩沙生植被的演替,外因于土壤沙颗粒大小及其相应的土壤含水量的变化,所以海滩植被演替为外因动态演替。     

乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带植被地上生物量估算

干旱区荒漠植被地上生物量是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要指标。在乌兰布和沙漠东北缘的荒漠-绿洲过渡带选取典型区,基于地面调查数据构建主要植物种的异速生长方程,对样方内的植被地上生物量进行估算;基于样方调查数据和Quick Bird影像数据,分别建立植被指数与人工固沙林和荒漠植被地上生物量的回归模型,并对研究区植被地上生物量进行估算。结果表明:植冠体积V是较好的预测变量,所得荒漠植物异速生长方程精度较高,能够满足样方内荒漠植被地上生物量估算需要;采用RVI对数模型估算人工固沙林地上生物量的效果最好(R~2=0.72,RMSEP=56.15),采用RVI线性模型估算荒漠植被地上生物量的效果最好(R~2=0.82,RMSEP=15.07);研究区内荒漠植被和人工固沙林的单位面积地上生物量分别为90.73g/m~2和105.28g/m~2。该研究可以为荒漠化监测和荒漠植被遥感信息提取提供参考。     

Understanding properly the `potential natural vegetation' concept

This is a response to critical comments concerning the inappropriate use of the potential natural vegetation (PNV) concept made in a recent contribution to the Commentary section of this journal. We consider that the PNV concept has been misinterpreted. PNV has been used extensively in several European countries since the mid‐1950s and was never intended to be used to make a prediction of what vegetation would dominate in an area if human influence were removed. PNV maps express hypothetical assumptions of what corresponds to dominant or natural vegetation in each area. Remnants of the vegetation of the past provided by palaeopalynology and other disciplines provide valuable information for interpreting modern vegetation, but natural changes and anthropogenic influences operating over the last millennia have to be taken into account. Annex I of the Habitats Directive provides a balanced list of habitat types for implementing conservation policies within the European Union.     

Reconstructing pre-impact vegetation cover in modified landscapes using environmental modelling, historical surveys and remnant vegetation data: a case study in the Fleurieu Peninsula, South Australia

Aim To investigate the application of environmental modelling to reconstructive mapping of pre‐impact vegetation using historical survey records and remnant vegetation data. Location The higher elevation regions of the Fleurieu Peninsula region in South Australia were selected as a case study. The Fleurieu Peninsula is an area typical of many agricultural regions in temperate Australia that have undergone massive environmental transformation since European settlement. Around 9% of the present land cover is remnant vegetation and historical survey records from the ad 1880s exist. It is a region with strong gradients in climate and topography. Methods Records of pre‐impact vegetation distribution made in surveyors’ field notebooks were transcribed into a geographical information system and the spatial and classificatory accuracy of these records was assessed. Maps of remnant vegetation distribution were obtained. Analysis was undertaken to quantify the environmental domains of historical survey record and remnant vegetation data to selected meso‐scaled climatic parameters and topo‐scaled terrain‐related indices at a 20 m resolution. An exploratory analytical procedure was used to quantify the probability of occurrence of vegetation types in environmental domains. Probability models spatially extended to geographical space produce maps of the probability of occurrence of vegetation types. Individual probability maps were combined to produce a pre‐impact vegetation map of the region. Results Surveyors’ field notebook records provide reliable information that is accurately locatable to levels of resolution such that the vegetation data can be spatially correlated with environmental variables generated on 20 m resolution environmental data sets. Historical survey records of vegetation were weakly correlated with the topo‐scaled environmental variables but were correlated with meso‐scaled climate. Remnant vegetation records similarly not only correlated to climate but also displayed stronger relationships with the topo‐scaled environmental variables, particularly slope. Main conclusions A major conclusion of this study is that multiple sources of evidence are required to reconstruct past vegetation patterns in heavily transformed region. Neither the remnant vegetation data nor historical survey records provided adequate data sets on their own to reconstruct the pre‐impact vegetation of the Fleurieu Peninsula. Multiple sources of evidence provide the only means of assessing the environmental and historical representativeness of data sets. The spatial distribution of historical survey records was more environmentally representative than remnant vegetation data, which reflect biases due to land clearance. Historical survey records were also shown to be classificatory and spatially accurate, thus are suitable for quantitative spatial analyses. Analysis of different spatial vegetation data sets in an environmental modelling framework provided a rigorous means of assessing and comparing respective data sets as well as mapping their predicted distributions based on quantitative correlations. The method could be usefully applied to other regions where predictions of pre‐impact vegetation cover are required.     

Floodplain vegetation phenology in the Southeast USA: Optimizing the timing of aerial imagery acquisition

Phenological patterns of wetland vegetation were studied on the Savannah River Site, Aiken, South Carolina, USA, to aid in delineation of wetland vegetation community types and plant species from aerial imagery. Relative phenology patterns were recorded for 16 dominant wetland plant species from May 1984 to June 1985 on the floodplains of three streams. These patterns were identified and compared with aerial photographs acquired in the same season as ground observations. Leafout and leaf senescence varied between and within floodplains. In spite of this variability, vegetation classes and individual species may be distinguished best during the late April leafout period.     

《中国植被志》的植被分类系统、植被类型划分及编排体系

植被志(vegegraphy)是基于植被调查资料, 全面记叙植被的群落外貌、种类组成、结构和功能、生境条件, 以及地理分布等特征, 并对同类植被进行归纳和总结的志书。“植被志”的英文译为“vegegraphy”, 是本文的新造词, 它是由“vegetation”的词头“vege-”和英文后缀“-graphy” (记叙之意)组成的合成词。《中国植被志》的研编是一项时间紧迫、内容复杂、工作量浩繁的重大科学工程。它的完成将极大提升中国植被科学和生态学的研究水平, 并为中国植被资源的合理利用、生物多样性保护及生态环境治理等提供不可或缺的基础资料。本文首先简述了植被的基本特征(主要包括外貌特征、种类组成、群落结构以及动态变化等)和国内外植被调查的进展情况, 简要回顾了中国植被分类系统的研究历史, 并对以往的分类系统进行了若干修订。在此基础上, 着重讨论并提出了《中国植被志》卷册编排体系和用于《中国植被志》研编的植被类型划分方案。在对植被分类系统的修订方面, 主要对高级分类单位及相对应的英文名称进行了讨论和修订。按照本文修订的分类系统, 中国植被的分类单位及其对应的英文名称分别是: 植被型组(Vegetation Formation Group)、植被型(Vegetation Formation)和植被亚型(Vegetation Subformation)、群系组(Alliance Group)、群系(Alliance)和亚群系(Suballiance)、群丛组(Association Group)以及群丛(Association)。在植被型组中, 划分为9类: 森林、灌丛、草本植被、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被、农业植被、城市植被及无植被地段。关于《中国植被志》的卷册编排和“植被类型”划分, 首先按高级分类单位——植被型划分相应的“卷”; 在此框架下, 模糊“植被亚型”、“群系组”和“群系”的概念, 确定“植被类型” (Vegetation type), 并将其作为植被志各卷中的“册”。这样处理不仅保证了研编工作的可操作性, 也保持了同一卷册中特定植被类型的完整性。《中国植被志》编排体系中的“植被类型”的划分很重要, 它是指具有相同建群种及相同优势类群(如种、属)的植被组合, 但它不是严格意义上的植被分类单位。“植被类型”的划分遵循“优势类群及生活型的同一性, 生境条件的相对重要性, 植被特征及用途的差异性, 以及突出植被志的应用性”等原则。按该编排体系, 《中国植被志》将由48卷约110册组成。