古田山叶物候期的格局及其影响因素的研究

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物候变化是反映气候变化的最佳生物学指标之一,物候研究对于理解全球环境变化对植被的影响具有重要意义。然而与开花物候相比叶物候的研究十分匮乏,与温带和寒带相比,亚热带物候学的研究相对较少,与地面监测相比近地面遥感监测的使用较少。之前在温带落叶林近地面遥感的研究中比较了原位数码相机照片衍生物候期和地面监测物候期,但是亚热带常绿阔叶林中相机照片衍生物候期与地面监测日期还不得而知。同时,目前对于相机图片个体水平的物候期探究还很少,在亚热带地区,植物个体图像衍生的颜色指数如何提供与环境变化相匹配的物种特异性物候反应,以及它们与气候因子之间的关系是怎么样的还不清楚。本文主要基于浙江省衢州市开化县古田山国家级自然保护区亚热带常绿阔叶林24 hm~2大样地中的99种木本植物2018.11-2021.02年叶物候地面监测数据探究了气候因素、系统发育关系和功能性状这三个因子对亚热带常绿阔叶林叶物候的影响。另外,本研究还使用自2019.08.07起近一年的物候相机监测数据,探究了(1)物种水平图像衍生物候期与照片观察物候现象的关系;(2)不同物种图像衍生物候期和地面监测物候期的关系;(3)不同物种图像衍生物候期和可见光大气阻抗植被指数指数(VARI)的比较;(4)环境因子对物候相机衍生相对颜色指数的影响。研究结果表明:(1)展叶期在3-4月,叶变色期在9-12月,落叶期在10-12月。每月展叶物种数与月平均温度、月平均降水量和月平均日照长度都没有显著的相关性,每月落叶物种数与月平均温度、月平均降水量和月平均日照长度都没有显著的相关性,每月叶变色物种数与月平均温度和月平均日照长度呈弱相关;(2)落叶性对展叶期、叶变色期和落叶期都具有显著影响,植物生活型和展叶期呈弱相关性;(3)植物间系统发育关系对叶变色期和落叶期没有显著影响,但是展叶期的谱系信号十分明显。(4)相对绿度指数和相对红度指数在亚热带常绿阔叶林中随着时间变化呈现出明显的季节性,反应了亚热带常绿阔叶林冠层植物物候;(5)图片衍生提取物后期与从照片上直接观察到的物候现象基本保持一致;(6)地面监测记录的植物展叶日期和图片衍生长季节开始日期(SOS)显著相关;(7)图片衍生红度最小值(EOR)和可见光大气阻抗植被指数(VARI)最大值之间显著相关;(8)植物冠层感兴趣区的相对颜色指数和环境因子有关,且不同的植物在与环境因子的相关性中显示出物种特异性。本研究发现,生物和非生物因子都会影响常绿阔叶树种的叶物候,物候相机对林木冠层的监测有利于进一步观测植物物候,该发现对于提高亚热带常绿阔叶林叶物候预测模型具有重要价值。
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