气候变化对我国植被影响的观测证据集成分析

论文摘要

在全球变暖的背景下,全球陆地和海洋生态系统发生了显著变化,植被变化不仅是响应气候变化的生态信号,也是预测和评估未来气候变化对生态系统影响的科学基础。本文梳理了知网(CNKI)、维普(VIP)、Web of Sciences(Wo S)等数字与馆藏文献库中关于气候变化对中国植被影响观测方面的文献,提取有效植被变化信息记录,利用整合分析与统计学方法,总结过去65年中国植被响应气候变化的变化特征。主要结论有:(1)共检索到气候变化对我国植被影响观测证据的中英文文献1105篇,其中基于地面观测与遥感观测的我国植物物候变化文献分别为433篇(有效文献159篇)和70篇(有效文献42篇),地面观测的物种变化(15篇)、群落变化(14篇)和植被变化(25篇)等有效文献共54篇,遥感观测的植被变化文献454篇(有效文献122篇),以及地面观测和遥感观测的生产力变化文献分别为34篇(有效文献17篇)与60篇(有效文献14篇)。(2)基于地面观测的物候变化信息揭示,物候期在物种间和区域间的变化趋势与变化幅度存在差异。木本植物在主要植被区的物候变化趋势较一致,但变化幅度因植被区而异,而草本植物的物候变化趋势差异较大。相同植被区不同物种类型间物候变化趋势不一致,园林植物、果树与自然木本植物,以及农作物与自然草本植物之间的物候期变化差异性大。木本植物春/夏季物候期(展叶始期、开花始期)有87.4%的记录呈提前趋势,所有植被区平均提前2.786 d/10a;秋季物候期(叶始变色期、叶全变色期)有71.5%的记录呈推迟趋势,平均推迟1.903d/10a;而57.7%的生长季物候记录呈延长趋势,平均延长2.120 d/10a。草本植物开花期和成熟期的提前趋势强烈,平均提前3.383 d/10a和1.570 d/10a,其它物候期如播种期、返青期、枯黄期和生育期的提前/缩短与推后/延长趋势并存。中国植被物候期空间差异显著,尤其是木本植物,展叶始期和开花始期从西南向东北提前趋势增强,而叶始变色期和叶全变色期推迟趋势从西北向东南减弱,大部分地区生长季延长,但也有少部分地区缩短。代表性植物小麦(Triticum aestivum)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、榆树(Ulmus pumila)和楝树(Melia azedarach)的主要物候期变化具有显著的空间差异性。温度和降水对植物物候期的影响因区域、物种类型而异。我国木本植物的物候期主要受温度的影响:气温升高,不同植被区开花始期、展叶始期、叶始变色期、叶全变色期和生长季提前/缩短与推迟/延长并存。我国草本植物的物候期主要受降水影响:降水增多,播种期推迟,返青期、开花期、成熟期和枯黄期提前,生育期缩短。(3)基于遥感观测的物候变化信息揭示,生长开始日期有68.5%的记录呈提前趋势,平均提前1.268 d/10a;返青期中有90.3%的记录呈提前趋势,平均提前9.379 d/10a;65.1%的记录显示生长结束日期呈推迟趋势,平均推迟0.758 d/10a;65.2%的记录显示生长季呈延长趋势,平均延长0.984 d/10a。不同植被类型的物候期变化具有差异性,生长结束日期中林地与草地呈推迟趋势,而农田呈提前趋势,草地的生长季延长趋势显著(p<0.05)高于农田。(4)基于地面观测的物种、群落和植被变化研究发现,气候变暖导致我国植被的面积、物种多样性指数、物种分布范围等均发生变化,三者的变化受植被类型、海拔和物种等诸多因素影响。我国农作物的种植界限、种植结构和种植制度也发生了变化,小麦的种植界限向西北移动,水稻向北移动,黑龙江省大部分地区将种植玉米、小麦改为种植水稻,多熟制农作物面积不断扩大。某些天然森林的林线不断上移,在长白山地区表现较明显。沙生植被和农田的面积不断在增加,荒漠面积在减小。(5)基于遥感观测的我国植被变化统计发现,草地、林地和农田归一化差异植被指数(NDVI)年变化率均呈增长趋势,其中草地NDVI年增长率极显著(p<0.01)高于林地。(6)基于地面观测的农田、草原生产力变化文献集成发现,农作物产量呈增加趋势,江淮地区、陇东塬区、吉林东部等地区农作物产量逐年增高。牧草产量因区域而异,青海兴海县高寒针茅草原产量显著(p<0.05)增加,而宁夏、三江源区干草产量呈下降趋势。(7)利用遥感观测的全国以及青藏高原、内蒙古高原、黄土高原、东北和西南等重点区域的植被生产力变化发现,我国植被净初级生产力主要呈增加趋势,只有少数地区如内蒙古中部地区、新疆乌鲁木齐以及云南部分地区的森林植被出现减少趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 全球变化与气候变化
•     1.1.2 气候变化对生态系统的影响
•   1.2 存在的问题
•   1.3 研究的目的与意义
• 第二章 研究方法
•   2.1 文献收集
•   2.2 信息提取
•   2.3 气候变化数据处理
•   2.4 统计分析
•   2.5 技术路线
• 第三章 气候变化对我国植物物候的影响
•   3.1 基于地面观测物候变化
•     3.1.1 文献信息统计
•     3.1.2 物候变化特征
•       3.1.2.1 不同生活型植物的物候变化
•       3.1.2.2 不同起源植物的物候变化
•       3.1.2.3 植物物候变化的空间趋势
•       3.1.2.4 主要物种的空间变化趋势
•     3.1.3 物候变化与气候变化的关系
•       3.1.3.1 木本植物主要物候期变化与气候变化的关系
•       3.1.3.2 草本植物主要物候期变化与气候变化的关系
•   3.2 基于遥感数据观测物候变化
• 第四章 气候变化对物种、群落和植被的影响
•   4.1 基于地面观测物种、群落和植被的变化
•   4.2 基于遥感观测植被变化
• 第五章 气候变化对植被生产力的影响
•   5.1 基于地面观测植被生产力变化
•   5.2 基于遥感观测植被生产力变化
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 问题与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐佳

导师: 倪健

关键词: 气候变化,中国,物种,群落,生态系统,物候期,分布面积,归一化差异植被指数,净初级生产力

来源: 浙江师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 浙江师范大学

基金: 国家自然科学基金面上项目“气候变化对中国植被影响的整合分析”

分类号: Q948.1

DOI: 10.27464/d.cnki.gzsfu.2019.000425

总页数: 83

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