高寒草原不同类组型植被返青与枯黄期变化及驱动机制

The start of the vegetation growing season(SOS) and the end of the vegetation growing season(EOS) are regarded as the vital indictors reflecting the plant phenology. The study on SOS and EOS can also help to better understand the plant physiological and ecological process. Multi scale study on SOS and EOS have become one of the current focuses due to their extremely sensitive to slight environment variation on the Tibet Plateau. The established research on the SOS trend contains: experiencing an advancing trend, a postponing trend and no change. And, the research on the trend of the EOS is also highly disputed to different researchers. The main reason for the uncertainty to the SOS and EOS may be that the researchers select the different spatio-temporal scales, methods and data refers to plant phenology in the Tibetan Plateau. Most existed research takes the whole alpine grassland of the Tibetan Plateau as a whole regardless the physiological and ecological adaptations of the alpine steppe classes, groups and types to the climate change. This study will try to find out the key influential parameters on SOS and EOS with Timesat model by in situ observation and historical data analysis. The trend of the SOS and EOS will be analyzed to different alpine grassland classes, type and groups by using MODIS image data. The key influential factors to infuence the phenology will be revealed in alpine steppe by using climatic data. The results can also contribute to the research on the plant phenology and climate change from a different perspective.

返青期和枯黄期是植被物候的重要指标，也是理解植物生理生态过程的关键环节。青藏高原独特的高海拔、高寒特征使得高寒草地物候变化尤为敏感和特殊，对其研究已成为当前热点。不同研究表明，返青期存在提前、推后和没有变化三种观点，枯黄期在不同时间尺度上存在不确定性，尺度选择和方法数据上的差异是造成观点相悖的主要原因。大多研究将整个青藏高原的高寒草地作为研究对象，但高寒草原不同类、组、型植被由于其生理生态特征的独特性，其返青期和枯黄期对生境异质性会呈现不同的适应性特征。本研究以藏北高寒草原为研究对象，利用长时序MODIS（2000-2018）影像数据和气候数据，结合野外观测和已有的历史数据，确定高寒草原返青期和枯黄期Timesat模型模拟的关键参数，辨析高寒草原不同类、组、型植被返青期和枯黄期变化规律，揭示在高寒特殊环境中影响其变化的关键因子及驱动机制，对探究不同区域尺度下物候对气候变化响应具有重要意义。

藏北地区位于青藏高原“世界第三极”腹地，高寒草地生长季对气候变化的扰动极为敏感，研究植被生长季变化及其驱动机制对于其生态安全的维护具有重要意义。本文以藏北高寒草地为研究对象，以MODIS NDVI影像数据及气象站点数据为主要数据源，通过Timesat模型模拟，地面数据验证等综合研究手段，获取了01-13年生长季的时间序列数据，研究工作的主要结论如下：.（1）藏北高寒草地总体返青期提前1 days/10a，枯黄期提前2.4 days/10a，生长季长度缩短1.4 days/10a。生长季长度缩短是返青期提前引起。不同类型的高寒草地生长季变化不同，近十几年来，高寒草甸草原返青期推后，为0.9 days/10a，其他类型提前；高寒草原枯黄期推后，为0.2days/10a，其他类型提前；高寒草原生长季长度延长，为0.9 days/10a，其他类型缩短。.（2）高寒草地类、型、组生长季差异显著，高寒草甸草原、高寒草原和高寒荒漠草原中半灌木组的返青期较早，枯黄期最晚，生长季长度最长；相比较矮禾草组，小莎草组返青期较早。高寒草甸小莎草组中矮生嵩草、高寒草甸草原矮禾草组中微药羊茅波伐早熟禾和高寒草原中羊茅状早熟禾返青期最早，枯黄期最晚，高寒荒漠中垫状驼绒藜枯黄期较早，生长季长度较短。不同类、型、组高寒草地生长季变化的差异既反映高寒植物生物学特性，也受生境条件影响。.（3）藏北高寒草地总体返青期与5月份温度正相关，枯黄期与9月温度正相关，9月温度的降低引起生长季结束时间的提前。高寒草甸返青期影响因子比较复杂，半干旱、干旱地区草地与夏季和返青期前累积降水显著负相关，降水越多，返青期越提前；高寒草甸、高寒草甸草原枯黄期与9月及秋季温度显著正相关，高寒荒漠草原和高寒荒漠与9月温度正相关，高寒草原与9月温度和降水正相关。