气候变化背景下1981-2010年中国玉米物候变化时空分异（英文）

Spatio-temporal changes in the differentiation characteristics of eight consecutive phenological periods and their corresponding lengths were quantitatively analyzed based on long-term phenological observation data from 114 agro-meteorological stations in four maize growing zones in China. Results showed that average air temperature and growing degree-days (GDD) during maize growing seasons showed an increasing trend from 1981 to 2010, while precipitation and sunshine duration showed a decreasing trend. Maize phenology has significantly changed under climate change: spring maize phenology was mainly advanced, especially in northwest and southwest maize zones, while summer and spring-summer maize phenology was delayed. The delay trend observed for summer maize in the northwest maize zone was more pronounced than in the Huang-Huai spring-summer maize zone. Variations in maize phenology changed the corresponding growth stages length: the vegetative growth period (days from sowing date to tasseling date) was generally shortened in spring, summer, and spring-summer maize, although to different degrees, while the reproductive growth period (days from tasseling date to mature date) showed an extension trend. The entire growth period(days from sowing date to mature date) of spring maize was extended, but the entire growth periods of summer and spring-summer maize were shortened.     

气候变化背景下中国玉米生产潜力变化特征

玉米作为中国第一大粮食作物,探究其生产潜力在气候变化背景下的时空变化特征对中国有效应对气候变化具有重要意义。论文结合全球农业生态区模型、极点对称模态分解方法和集对分析方法,探讨了中国玉米生产潜力的周期性波动特征及长期变化趋势,进而分析了其空间格局演变过程。结果表明：1960—2010年间,中国玉米生产潜力呈增加趋势,由1960年代的9.10亿t增至2000年代的9.45亿t左右。在年际尺度上,中国玉米生产潜力主要以准3 a和准5 a的周期进行波动;在年代际尺度上,存在准10 a和准20 a的波动周期。其中,准3 a的周期波动是中国玉米生产潜力长时间变化的最主要特征,这主要是受年降水量变化的影响。从空间格局来看,中国玉米生长适宜区主要集中在加格达奇—锡林浩特—临河—西宁—天水—中甸沿线以东;1960—2000年间,玉米生产潜力界线在中国东北部和临河—西宁沿线发生了较为明显的移动。华北平原、辽河平原、四川盆地等地区的玉米单产潜力变化趋势具有较强的一致性,松嫩平原、三江平原、关中盆地、长江中下游平原等地区的玉米单产潜力变化过程与上述地区恰好相反。在这2类地区,玉米单产潜力的变化均较显著,但变化方向在年代际尺度上具有交替性。     

2001-2010年秦岭森林物候时空变化遥感监测

植被物候是陆地生态系统对全球气候变化响应的最佳指示器,研究其时空变化对深入理解陆面水热过程、碳循环过程及预测陆地生态系统的时空变化具有重要意义。本文采用2001-2010年MODIS MOD09A1产品,通过引入MOD09A1的时间控制层DOY(Day of Year)提高EVI的时间精度;采用最大变化速率法和阈值法相结合提取秦岭森林物候期。结果表明,随着水热条件变化,由低海拔至高海拔,东南向西北,生长季始期(Start of Growth Season, SOG)逐渐推迟,集中在第81~120 d(即从3月下旬-4月末);生长季末期(End of Growth Season, EOG)逐渐提前,集中在第270~311 d(10月初-11月上旬);生长季长度(Length of Growth Season, LOG)逐渐缩短,集中在150~230 d。秦岭森林物候期与海拔关系密切,海拔每升高100 m,SOG推迟2 d,EOG提前1.9 d,LOG缩短3.9 d。2001-2010年,森林SOG提前、EOG延后和LOG延长主要分布于秦岭中高海拔区;SOG延后、EOG提前和LOG缩短主要分布在海拔1000 m以下部分区域。高海拔区物候的年际变化要比低海拔区复杂,2000 m以上区域SOG提前、EOG提前、LOG缩短。上述研究结果量化了不同海拔梯度森林的物候差异,揭示了近10年秦岭森林物候的时空格局,可为秦岭地区生态环境评价和保护提供科学依据。     

物候信息化及物候时空变化分析

物候信息具有明显的地方性和时间性,是全球环境变化研究所需的一类典型的时空数据,同时物候现象的变化也是全球环境变化的一个重要方面。要发挥物候信息在全球变化研究中的作用, 必须提高物候信息化的水平, 并在此基础上加强物候时空变化分析研究。本文分析了物候信息化的必要性,以及地理信息系统时空变化分析方法在物候时空变化研究中的应用。并利用我国近30 年的植物物候数据, 借助GIS方法, 进行了物候信息时空查询、面向区域的物候时空变化总体规律研究和面向物候时空对象的时空变化研究。     

2002-2015年中国社会保障水平时空分异及驱动机制

运用主成分分析法对2002-2015年的中国社会保障水平进行测算,分析其时空分异特征,同时运用地理加权回归模型分析其影响因素及驱动机制。研究表明：① 中国社会保障总体、地区水平在逐年提高,但区域相对保障水平差距有扩大趋势。② 中国社会保障水平发展不均衡,社会保障水平的“东—中—西”的格局与中国地区发展的格局相吻合。社会保障水平的热点区和冷点区表现出较明显的空间演变特征,高热点区在东部地区扩散并向中部地区辐射,冷点区在西部地区分布并不断加深和强化。③ 人均GDP、农村人均纯收入、城镇化率、教育水平、财政转移支付5个因素,形成经济、教育、财政和社会四大驱动力引致社会保障水平的时序变化和空间布局。     

近50年来气候变化背景下中国大豆生产潜力时空演变特征

大豆是中国最重要的粮食兼油料作物之一,随着人口的增长和人们生活水平的提高,中国对大豆产品的消费需求不断增加.全球气候变化给大豆生产带来了一定影响,其中有负面的,也有正面的.本文以2010年中国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1961-2010年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ模型,综合考虑光、温、水、CO2浓度、病虫害、农业气候限制、土壤、地形等因素,估算了中国大豆生产潜力,进而分析了近50年来气候变化导致的中国大豆生产潜力的时空格局特征.研究表明:①中国大豆生产潜力呈现由南向北、由西向东增加的趋势.东北平原区、长江中下游地区和黄淮海平原区是大豆高产区.②近50年来,中国大豆适宜种植面积持续增加,而大豆平均生产潜力却持续下降,大豆生产潜力总量先降后增.③中国大豆生产潜力的变化区域差异明显.东北平原区大豆生产潜力总量居全国第一,长江中下游地区和黄淮海平原区分别居第二、三位.本文揭示了近50年来气候变化背景下中国大豆生产潜力的时空格局演变特征,对合理安排大豆种植布局,高效利用气候和土地资源,实现大豆稳产高产具有指导意义.     

2000—2020年中亚大型湖泊湖冰物候时空变化

湖冰物候变化特征是区域气候变化的敏感指示器之一。近几十年来,由于全球变暖和人为活动的影响,中亚地区的气候发生了显著变化,准确监测湖冰物候对于了解中亚地区气候变化具有重要的科学意义。通过对中亚地区7个大型湖泊(卡拉库尔湖、巴尔喀什湖、咸海、阿拉湖、斋桑泊、查蒂尔-科尔湖以及马卡科尔湖,面积>100 km²)2000—2020年的长期地表反射率数据、气象数据以及湖泊资料的综合分析,利用GIS相关技术探讨其湖冰物候特征及其影响因素。结果表明：(1)中亚地区的湖泊在9月中旬至11月上旬期间开始结冰,11月底到12月底会完全封冻,湖泊平均冻结时间为35 d;湖冰在3月底至5月中开始消融,4月上至6月上会完全消融,湖泊平均消融时间为18 d。(2)2000—2020年中亚7个湖泊中有5个湖泊开始冻结日期呈现延后的趋势,平均延后速率为4.86 d·(10a)^-1,巴尔喀什湖开始冻结日期呈现提前趋势,提前率为1.44 d·(10a)^-1。完全消融日期呈现提前的趋势,平均提前率为2.90 d·(10a)^-1。7...     

六盘山山地植被物候地带性分异及其对气候变化的响应

山地系统作为植被脆弱带及气候转换与变化的敏感区,能直观反映植被对全球环境变化的响应及适应过程.该文基于1982-2015年GIMMS NDVI 3g时间序列数据集,利用TIMESAT 3.3动态阈值法提取六盘山山地植被物候参数,结合气温、降水及光照数据集,利用最小二乘法趋势检验、偏相关分析等方法,研究六盘山山地植被物候分异规律及其对气候变化的响应.结果表明:1)六盘山山地植被生长季始期推迟幅度为11.1 d·km-1,生长季末期提前,导致生长季长度缩短幅度为22.6 d·km-1.2)生长季长度和生长季始期空间格局相似,由西北高海拔地区向东南低海拔地区呈山地垂直地带性规律;生长季中期以36°N为界,呈纬度地带性规律,生长季末期以106°30′E为界,经度地带性变化规律显著.3)气候因子在植被不同生长阶段的主导作用不同,气温对六盘山物候变化影响最显著;3月气温升高促使夏季物候提前,9月降水增加促使秋季物候推迟;6月气温升高与9月降水增加导致耕地生长季中期显著推迟,灌木、林地生长季中期显著提前;生长季始期对3月日间最高气温的负敏感性最强,生长季末期对9月夜间最低气温的正敏感性最强,该结论与植被生长生理特征一致.     

气候变化对中国观鸟旅游的影响——基于鸟类物候变化的分析

全球观鸟活动的规模达到了每年几千万人次,观鸟旅游已经成为世界野生动物观赏业的重要组成部分。气候变化改变了鸟类物候期及其空间格局,这不仅会影响观鸟者的旅游活动,还会进一步对观鸟旅游利益相关者的生计产生影响。监测并尽早地识别出这些影响,提醒利益相关者采取有效的适应策略意义重大。本文引入物候期这一气候变化的"指示器"来反映开展观鸟旅游的重要资源基础——鸟类活动时间以及栖息地格局的变化。通过对1980-2010年中国26个地区的98个物候序列的鸟类研究进行荟萃分析发现:中国鸟类离开、抵达、停留时间以及鸟类栖息地的格局都已经发生了改变。春季、夏季鸟类会提前离开或抵达,但在秋季它们的活动会延迟。鸟类停留的时间主要呈现延长的趋势。温度升高会使鸟类停留时间变长,对观鸟旅游的开展有利。中国低纬度地区和西部地区鸟类停留时间更长。鸟类栖息地的格局呈现出向北和向西迁移的特征。游客和景区工作人员均已感知到鸟类活动时间以及栖息地格局的变化对观鸟旅游产生的影响。     

1963-2012年中国主要木本植物花期长度时空变化

花期物候变化研究对赏花活动安排、园林景观布置和致敏花粉防治等具有重要意义。现有研究对始花期与盛花期的变化趋势已有较为深刻的认识,但很少有研究辨识了花期长度的时空变化。本文基于“中国物候观测网”观测数据,统计了1963-2012年中国42个站点23种广布木本植物的花期长度变化趋势,分析了花期长度变化的时空格局、种间差异和变化形式。主要结论为：所有的259条花期长度时间序列中,61.39%的序列呈延长趋势,其中显著延长的占21.24%（P<0.05）。灌木花期的延长趋势比乔木更加显著。东北地区南部、华中和华东地区的多数站点花期长度主要呈缩短趋势。在东北地区北部、华北、西南和华南地区,大多数物种的花期长度呈延长趋势。花期长度变化趋势在20°N~22°N间最大（0.94 d/a）。西部地区（87°E~112°E）的花期长度变化趋势（平均0.28 d/a）高于东部地区（平均0.05 d/a）。花期长度的总体变化可分为3个阶段：1963-1980年（偏短）、1981-1997年（与多年平均值接近）和2001-2012年（偏长）,但不同物种的花期长度变化存在显著差异。在花期长度延长的序列中,43.39%是因开花始期提前程度大于开花末期;在花期长度缩短的序列中,62.00%是因开花始期提前程度小于开花末期。     

Spatiotemporal differentiation of changes in maize phenology in China from 1981 to 2010

Journal of Geographical Sciences - Spatio-temporal changes in the differentiation characteristics of eight consecutive phenological periods and their corresponding lengths were quantitatively...     

Reponses and sensitivities of maize phenology to climate change from 1981 to 2009 in Henan Province,China

With the global warming, crop phenological shifts in responses to climate change have become a hot research topic. Based on the long-term observed agro-meteorological phenological data (1981–2009) and meteorological data, we quantitatively analyzed temporal and spatial shifts in maize phenology and their sensitivities to key climate factors change using climate tendency rate and sensitivity analysis methods. Results indicated that the sowing date was significantly delayed and the delay tendency rate was 9.0 d·10a^-1. But the stages from emergence to maturity occurred earlier (0.1 d·10a^-1<θ<1.7 d·10a^-1, θ is the change slope of maize phenology). The length of vegetative period (VPL) (from emergence to tasseling) was shortened by 0.9 d·10a^-1, while the length of generative period (GPL) (from tasseling to maturity) was lengthened by 1.7 d·10a^-1. The growing season length (GSL) (from emergence to maturity) was lengthened by 0.4 d·10a^-1. Correlation analysis indicated that maize phenology was significantly correlated with average temperature, precipitation, sunshine duration and growing degree days (GDD) (p<0.01). Average temperature had significant negative correlation relationship, while precipitation, sunshine duration and growing degree days had significant positive correlations with maize phenology. Sensitivity analysis indicated that maize phenology showed different responses to variations in key climate factors, especially at different sites. The conclusions of this research could provide scientific supports for agricultural adaptation to climate change to address the global food security issue.     

全球变化下作物物候研究进展

作物物候是农作物重要的植物属性,不仅反映作物的生长发育状况,其变化也影响作物产量,是一种能够指示气候变化的综合响应指标。以气温升高为主要标志的全球气候变化对作物物候产生了重要影响,开展全球气候变化下作物物候变化特征及其影响机制研究对于揭示全球变化对作物生长发育过程影响及其产量形成机制具有重要的理论意义和实践价值。目前,作物物候变化及其影响因素是国内外研究的焦点和热点问题,前人已开展了大量而卓有成效的研究工作。本文侧重介绍全球气候变化下作物物候变化的主要研究进展,包括作物物候变化的驱动因子及其影响机制和作物物候主要研究方法,并探讨未来研究仍亟待解决的关键科学问题,以期为深入认识全球气候变化对农业物候的影响机理以及指导区域农业生产实践提供理论依据。     

近50年气候驱动下东北地区玉米生产潜力时空演变分析

利用GAEZ模型,综合考虑气象、土壤、地形等因素,估算1961-2010年东北玉米生产潜力,分析50年来气候变化导致的东北玉米生产潜力时空格局演变特征。研究发现：① 1961-2010年,东北玉米平均生产潜力波动较大,整体上以每10年80 kg/hm²的线性倾向率增加;② 由于气候变化,20世纪末、21世纪初玉米生产潜力变化较为频繁;③ 玉米生产潜力总值黑龙江省始终处于最高,近50年间增长幅度黑龙江省>吉林省>辽宁省;④ 近50年来,黑龙江省玉米生产潜力的波动较为剧烈,吉林省和辽宁省相对稳定;⑤ 近50年东北玉米适宜种植区有所增加,主要集中在黑龙江省西北地区,高生产潜力区域增加明显,呈现北移趋势。研究可为东北地区高效利用气候和土地资源,优化玉米生产布局提供依据。     

近50年北京树木物候对气候变化的响应

采用统计学方法探讨了北京地区1963~1988年间20种树木芽萌动期及1950~2000年间4种树木开花期的变化及其对气温变化的响应情况。结果表明,北京树木芽萌动的早晚主要受冬季气温的影响,冬季及秋末气温的升高使春芽萌动有提前的效应。萌芽早的树木萌动期长,萌芽晚的树木萌动期短,前者对温度的变化反应更敏感,且前者的萌动期长度随着萌动期间(主要在早春)气温的升高而缩短,后者的萌动期长度随着初冬、秋末平均最低气温的升高而延长。始花前2~9旬,特别是前5旬(主要是3~4两个月),气温对始花期影响最显著,该时段内始花期对气温的变化反应最敏感。北京春温升高开花期提前,春温每升高1℃,开花期平均提前3·6天。春季树木开花物候与春季气温的年际、年代间的波动基本对应,但波动幅度不一致。     

气候变化对东北地区玉米生产的影响

利用气象观测数据、玉米产量及面积资料,分析了东北地区气候变化事实及对玉米生产的影响。研究表明:1971年以来,东北地区≥10℃积温增加了262.8℃,≥10℃积温带(以2700℃为例)平原区向北推进了约200～300km左右,向东扩展50～150km。1991年开始玉米生长季(4～9月)降水量持续减少,年平均水分亏缺量达391.5mm,湿润区缩小,有变干趋势。初霜日推后7～9天,无霜期延长了14～21天,霜冻灾害几率降低。20世纪90年代后,玉米延迟型冷害进入低发期。随着热量资源的增加,玉米可种植区范围不断扩大,种植北界北移东扩,玉米适播起始时间提前。玉米总产、播种面积增加趋势分别为967万t/10a、72万hm2/10a。未来40年东北地区玉米产量以减产为主,与过去30年(1961～1990年)相比平均减产9.5%左右。调整玉米种植布局和品种搭配,依靠水利工程和推广旱作农业技术,选种耐旱、抗病、抗逆性强的玉米品种,是实现东北玉米生产可持续发展的主要措施。     

中国作物物候对气候变化的响应与适应研究进展

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论：①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。     

The dynamic monitoring of corn planting area distribution in response to climate change from 2001 to 2010: a case study of Northeast China

Climate change has effects on crop distribution and production due to altering precipitation and temperature patterns. Northeast China is one of the most sensitive areas affected by climate change. In this study, MODIS09A1 data from MODerate resolution Imaging Spectroradiometer incorporated with phenology data from 21 agro-meteorological stations were used to monitor the dynamic change of corn distribution in response to climate change in the Northeast China for the decade of 2001 and 2010. Corn area estimates and statistics had the same change trend from 2001 to 2010 showing an annual increase. Furthermore, in order to analyse the gravity centre variations of the corn distribution, regions were chosen with corn planting areas of more than 500 km². Results showed that the main corn planting area had a trend to move towards high latitude and high longitude in response to climate change. It moved towards north about .58 degrees and east about .21 degrees between 2001 and 2010. The analysis of temperature and precipitation patterns revealed the same trend as the corn planting area. However, the corn area change was more sensitive to temperature than precipitation in Northeast China.