2001-2020年南盤(pán)江流域植被物候時(shí)空變化及其對(duì)氣候的響應(yīng)

粟凡婕, 王加勝, 王志敏, 陳鑫亞, 王麗蒙, 楊 昆

(1.云南師范大學(xué) 地理學(xué)部, 昆明 650500; 2.西部資源環(huán)境地理信息技術(shù)教育部工程研究中心,昆明 650500; 3.云南師范大學(xué) 信息學(xué)院, 昆明650500)

植被物候期(植被萌芽、抽枝、展葉、開(kāi)花、結(jié)果及落葉、休眠等)是指植被適應(yīng)降水溫度等氣候條件的周期性變化，形成與此適應(yīng)的生長(zhǎng)規(guī)律[1-3]。2021年8月聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)正式發(fā)布第六次評(píng)估報(bào)告，該報(bào)告指出，全球氣候仍將持續(xù)變暖，近十年全球地表溫度比工業(yè)革命時(shí)期上升了1.09℃[4]。相關(guān)研究表明，氣候變化會(huì)引起植被物候變化，直接影響全球碳循環(huán)、植被生產(chǎn)力、生物多樣性等[5-7]。由于植被物候變化對(duì)氣候變化敏感且易觀測(cè)，是評(píng)估氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的重要指標(biāo)[6]，因此監(jiān)測(cè)植被物候變化及其對(duì)氣候的響應(yīng)具有重要意義，已成為當(dāng)前全球氣候變化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[8-13]。

基于遙感數(shù)據(jù)[14]和其他觀測(cè)數(shù)據(jù)[15]表明，在過(guò)去幾十年中，受氣候變暖的影響，普遍出現(xiàn)植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間提前，植被生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間推遲的現(xiàn)象。物候變化在不同區(qū)域受到不同的因素影響存在明顯差異。大多數(shù)學(xué)者研究區(qū)域?yàn)楸睖貛?、青藏高原等地區(qū)，如Yu等[16]研究青藏高原中草原的物候特征，發(fā)現(xiàn)冬季的氣溫升高會(huì)導(dǎo)致“遲春”現(xiàn)象。Gong等[17]研究?jī)?nèi)蒙古草原物候變化情況，發(fā)現(xiàn)2002—2014年研究區(qū)植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間提前，植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間推后，植被生長(zhǎng)長(zhǎng)度延長(zhǎng)。邵周玲等[18]研究米倉(cāng)山地區(qū)植被物候變化情況，發(fā)現(xiàn)2003—2018年來(lái)米倉(cāng)山生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間呈提前趨勢(shì)主要受到3月氣溫和4月降水影響，生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間呈提前趨勢(shì)主要受到10月降水影響。肖芳等[19]研究氣候變化對(duì)內(nèi)蒙古草原植被物候的影響，研究表明植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間與3月和4月氣溫有關(guān)。

南盤(pán)江流域位于云貴高原，易受氣候影響且具有明顯干濕季，有著特殊的地理位置和氣候條件。目前，南盤(pán)江流域的研究主要關(guān)注研究南盤(pán)江流域水質(zhì)變化[20]、氣候變化[21]、水文變化[22]、具體植被種群空間格局分析等[23]，未見(jiàn)有對(duì)南盤(pán)江流域植被物候變化與氣候響應(yīng)等相關(guān)的研究。為此，本文選取南盤(pán)江流域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用MODIS-EVI數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)等分析南盤(pán)江流域植被物候與氣溫、降水變化的響應(yīng)關(guān)系，該研究可為南盤(pán)江流域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與植被資源可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

南盤(pán)江流域是珠江流域源頭之一，地處云貴高原，位于102°10′—106°10′E，23°04′—26°00′N(xiāo)，發(fā)源于曲靖市沾益馬雄山，跨云南、廣西、貴州三省，全長(zhǎng)936 km[24]，南盤(pán)江流域地勢(shì)北高南低，海拔為0～2 774 m。南盤(pán)江流域處于季風(fēng)氣候的過(guò)渡區(qū)，5—10月受西南季風(fēng)氣候的影響，多雨且多暴雨，11月—次年4月，受到干暖大陸氣團(tuán)的影響，出現(xiàn)干季[25]，南盤(pán)江流域干濕季節(jié)明顯，常發(fā)生季節(jié)性干旱。南盤(pán)江流域?yàn)榈湫偷目λ固氐孛玻晁畷?huì)迅速通過(guò)裂縫進(jìn)入地下，導(dǎo)致表層土壤缺水，這會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生巨大威脅[26]，生態(tài)環(huán)境脆弱。參考相關(guān)文獻(xiàn)[27-28]提取流域的方法，將南盤(pán)江流域分成6個(gè)子流域，分別為：清水河子流域、黃泥河子流域、曲江—巴江子流域、甸溪河子流域、臨安河子流域、清水江子流域。

圖1 研究區(qū)高程分布及子流域劃分

1.2 數(shù)據(jù)及預(yù)處理

1.2.1 數(shù) 據(jù) 本文主要使用的數(shù)據(jù)包括MODIS數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)，具體如下：

(1) MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品。本文主要采用2001—2020年MOD13Q1中增強(qiáng)型植被指數(shù)數(shù)據(jù)(MOD13Q1-EVI)。MOD13Q1，該產(chǎn)品數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為16 d，空間分辨率為250 m，分幅號(hào)為h27-v6，本文共提取20 a共460期遙感影像數(shù)據(jù)用于提取植被物候參數(shù)。

(2) 高程數(shù)據(jù)。采用ASTER GDEM 30 M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，用于分析不同高程下響應(yīng)特征。南盤(pán)江流域高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http:∥www.gscloud.cn/)。

(3) 氣象數(shù)據(jù)。用于分析流域氣候變化，收集了2001—2020年的流域內(nèi)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)。南盤(pán)江流域氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥data.cma.gov.cn/)。

1.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 為了本文后續(xù)的研究，先將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：(1) 流域范圍提取與子流域劃分。參考Mark等[28]提出的提取流域的方法，運(yùn)用ArcGIS軟件和高程數(shù)據(jù)，提取南盤(pán)江流域邊界和子流域范圍。(2) 氣象數(shù)據(jù)插值。運(yùn)用ArcGIS中反距離權(quán)重法(Inverse Distance Weight, IDW)對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)氣溫、降水站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值得到南盤(pán)江流域2001—2020年生長(zhǎng)季月份月平均降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)集，并用南盤(pán)江流域邊界對(duì)其進(jìn)行裁剪。(3) 南盤(pán)江流域裁剪。將本文使用到的MODIS-EVI、高程數(shù)據(jù)、氣象插值后的數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，并用提取出來(lái)的流域邊界對(duì)其進(jìn)行裁剪。(4) 統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)和空間分辨率。將所有數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換為WGS 1984UTM Zone48N坐標(biāo)系統(tǒng)，空間分辨率為250 m。

2 研究方法

2.1 物候參數(shù)提取

2.1.1 基于S-G濾波的EVI時(shí)間序列重構(gòu) 為了進(jìn)一步降低噪聲對(duì)EVI數(shù)據(jù)的影響，本文利用S-G濾波的方法對(duì)2001—2020年EVI數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，便于南盤(pán)江流域植被物候提取[18,29]。

式中:Yevi為擬合后的EVI值;Ci為第i個(gè)EVI值的濾波系數(shù);Y為原始序列數(shù)據(jù)；2m+1為平滑窗口的大小。

2.1.2 物候參數(shù)提取 本文采用動(dòng)態(tài)閾值的方法對(duì)南盤(pán)江流域植被物候信息進(jìn)行提取。參考其他區(qū)域的物候研究[7,30]，運(yùn)用ENVI軟件將南盤(pán)江流域的植被動(dòng)態(tài)閾值定為20%，獲取到3個(gè)主要的物候參數(shù)：植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間(SOS, Start of the growing season)，植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間(EOS, End of the growing season)，植被生長(zhǎng)的長(zhǎng)度(LOS, Length of the growing season)。本文研究只考慮一年只有一個(gè)生長(zhǎng)季的情況(對(duì)于一年多季的生長(zhǎng)期區(qū)域，只提取該區(qū)域植被生長(zhǎng)最大值的生長(zhǎng)期)。本文采用儒略日表示SOS與EOS值，即SOS與EOS開(kāi)始(結(jié)束)日期距離當(dāng)年的1月1日的天數(shù)。計(jì)算公式如下：

EVI(SOS)=(EVImax-EVImin1)×20%

EVI(EOS)=(EVImax-EVImin2)×20%

EVI(LOS)=EVIEOS-EVISOS

式中:EVImax為一年中南盤(pán)江流域某個(gè)像元EVI最大的值;EVImin1為一年中EVI上升階段最小值;EVImin2為南盤(pán)江流域EVI下降階段的最小值,當(dāng)一年中EVI值上升或者下降達(dá)到20%時(shí)分別提取該像元的SOS和EOS的值,植被生長(zhǎng)的長(zhǎng)度(LOS)為植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間減去植被生長(zhǎng)開(kāi)始的時(shí)間。

圖2 南盤(pán)江流域某像元EVI數(shù)據(jù)平滑前后

2.2 植被物候空間變化格局

本文采用 Theil-Sen Median (Sen斜率)計(jì)算南盤(pán)江流域SOS，EOS，LOS物候參數(shù)變化趨勢(shì)，Sen斜率是一種統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)方法，該方法對(duì)于測(cè)量誤差和離散數(shù)據(jù)不敏感，該方法計(jì)算效率高，是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)方法[31]。Sen斜率計(jì)算趨勢(shì)的方法可用來(lái)分析南盤(pán)江流域物候參數(shù)變化趨勢(shì)，計(jì)算公式如下：

式中:βevi為SOS,EOS,LOS變化趨勢(shì);Median為中位數(shù);本文研究時(shí)間序列長(zhǎng)度為20,j,i為年份數(shù)1,2,3,4,…,20；xj,xi分別表示j年份和x年份對(duì)應(yīng)的物候參數(shù)(SOS,EOS,LOS值),j和i大于1并小于等于20；βevi大于0表示20 a以來(lái)研究的物候參數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，βevi小于0表示20 a來(lái)研究的物候參數(shù)呈下降趨勢(shì)。

2.3 植被物候變化與氣候因子的響應(yīng)

本文運(yùn)用偏相關(guān)的方法探討南盤(pán)江流域植被物候變化與氣溫、降水之間的響應(yīng)。本文研究偏相關(guān)是指當(dāng)氣溫、降水與物候參數(shù)(SOS，EOS)相關(guān)時(shí)，剔除其中氣溫的影響，分析物候參數(shù)與降水的相關(guān)程度；或者剔除降水的影響，分析物候參數(shù)與氣溫的相關(guān)關(guān)系[18]，其表達(dá)式如下：

式中:x,y,z分別為物候參數(shù)(SOS,EOS)、氣溫柵格數(shù)據(jù)集、降水柵格數(shù)據(jù)集。Rxy,z為控制變量z后,xy的相關(guān)系數(shù),r為相關(guān)系數(shù)。本文主要指控制氣溫,分析降水分別與SOS,EOS的偏相關(guān)系數(shù);控制降水,分析氣溫分別與SOS,EOS的偏相關(guān)系數(shù)。當(dāng)-1

3 結(jié)果與分析

3.1 南盤(pán)江流域植被物候時(shí)空變化特征

基于MODIS-EVI數(shù)據(jù)，運(yùn)用物候參數(shù)提取方法得到南盤(pán)江流域2001—2020年的SOS，EOS，LOS空間分布，進(jìn)而計(jì)算每年南盤(pán)江流域平均SOS，EOS，LOS隨時(shí)間變化趨勢(shì)(圖3)，從圖上可知，20 a間南盤(pán)江流域年平均SOS集中分布在第85天至130天，呈現(xiàn)提前趨勢(shì)，提前幅度為0.599 d/a；20 a間南盤(pán)江流域年平均EOS集中在285～310 d，且以0.134 d/a推遲幅度呈延長(zhǎng)趨勢(shì)；20 a間南盤(pán)江流域年平均LOS集中在160～200 d，呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，延長(zhǎng)幅度為0.888 d/a。總體上，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間比南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間變化趨勢(shì)更明顯，南盤(pán)江流域SOS主要呈提前趨勢(shì)，EOS主要呈推遲趨勢(shì)，LOS主要呈延長(zhǎng)趨勢(shì)。

基于上述方法計(jì)算得到，2001—2020年南盤(pán)江流域植被物候參數(shù)空間分布格局見(jiàn)圖4。2001—2020年南盤(pán)江流域SOS主要集中在第90～180天，占總面積的75.43%，空間分布東低西高。EOS主要集中在第290～310天，占總面積的76.43%，LOS主要集中在第185～235天，占總面積的81.62%。

按照流域劃分統(tǒng)計(jì)不同子流域的物候參數(shù)，見(jiàn)表1。清水河子流域多年平均SOS最早，植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間為第86.6天，同時(shí)該子流域多年平均EOS較晚，植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間為第301.08天，該子流域植被平均生長(zhǎng)長(zhǎng)度為214.07 d。曲江—巴江子流域多年平均SOS最晚，該子流域多年平均植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間為第122.33天，該子流域多年平均植被結(jié)束時(shí)間較早，為第296.14天，植被生長(zhǎng)長(zhǎng)度為176.26 d。

圖3 2001-2020年南盤(pán)江流域植被物候年際變化趨勢(shì)

圖4 2001-2020年南盤(pán)江流域物候均值空間分布特征

運(yùn)用Sen趨勢(shì)分析法，在像元尺度上分析南盤(pán)江流域2001—2020年植被物候變化趨勢(shì)(表2，圖5)所示。SOS，EOS，LOS變化趨勢(shì)出現(xiàn)空間異質(zhì)性，其中SOS擬合斜率值在-7.7～8.5之間，呈提前趨勢(shì)的區(qū)域占比為52.75%，說(shuō)明南盤(pán)江流域大多數(shù)地區(qū)植被SOS呈提前趨勢(shì)，其中，植被SOS呈提前趨勢(shì)的主要分布在黃泥河子流域、清水河子流域和清水江子流域，植被SOS呈推后趨勢(shì)的主要分布在臨安河子流域。EOS擬合斜率值在-6.8～5.5之間，呈推遲趨勢(shì)的區(qū)域占比為 38.65%，主要分布在清水河子流域和清水江子流域，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間呈提前趨勢(shì)的主要分布在曲江—巴江子流域。LOS擬合斜率值在-8.7～11之間，呈延長(zhǎng)趨勢(shì)的區(qū)域占比為 59.10%，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)季長(zhǎng)度呈延長(zhǎng)趨勢(shì)主要分布在清水河子流域，呈縮短趨勢(shì)的主要分布在曲江—巴江子流域。

圖5 2001-2020年南盤(pán)江流域植被物候年際變化空間分布

表1 2001-2020年南盤(pán)江不同子流域平均海拔及物候參數(shù)

表2 南盤(pán)江流域不同物候參數(shù)變化趨勢(shì)

3.2 南盤(pán)江流域植被物候與地形的關(guān)系

進(jìn)一步分析南盤(pán)江流域植被物候參數(shù)分布特征，從水平方向上來(lái)看，南盤(pán)江流域跨越的緯度范圍較小，植被物候參數(shù)及其變化可能受到地形、氣候和不同植被覆蓋類(lèi)型的影響。通過(guò)前文分析得出南盤(pán)江流域不同子流域物候參數(shù)及其年際變化明顯，由表1可得各個(gè)子流域間高程分異明顯，因此進(jìn)一步分析南盤(pán)江流域植被物候變化與海拔的關(guān)系，南盤(pán)江流域不同海拔上植被物候參數(shù)變化情況見(jiàn)圖6。

南盤(pán)江流域SOS與海拔之間的關(guān)系有三條分界線，分別為1 000 m，2 000 m和2 600 m，南盤(pán)江流域多年平均植被生長(zhǎng)時(shí)間的在1 000 m以下的區(qū)域，隨海拔升高SOS提前開(kāi)始，南盤(pán)江流域海拔為1 000 ～2 000 m的區(qū)域，植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間隨海拔的升高植被開(kāi)始時(shí)間延遲，南盤(pán)江流域海拔為2 000～2 600 m的區(qū)域，植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間隨海拔升高而提前開(kāi)始，南盤(pán)江流域海拔高于2 600 m的區(qū)域，植被生長(zhǎng)隨海拔升高而延遲。南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)的長(zhǎng)度隨海拔變化的關(guān)系與植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間隨海拔變化的關(guān)系大致相反，也存在三條明顯的分界線。南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間隨海拔變化存在明顯的關(guān)系，南盤(pán)江流域EOS隨海拔的升高而提前結(jié)束，其變化斜率為-0.0045，說(shuō)明當(dāng)海拔升高1 m植被物候結(jié)束期提前0.0045 d。

圖6 南盤(pán)江流域不同海拔上植被物候參數(shù)變化情況

3.3 南盤(pán)江流域植被物候?qū)夂蛞蜃拥捻憫?yīng)

為了明確南盤(pán)江流域植被物候與氣候因子的響應(yīng)關(guān)系，運(yùn)用ArcGIS統(tǒng)計(jì)南盤(pán)江流域中不同子流域20 a平均物候參數(shù)和氣溫降水值，運(yùn)用SPSS軟件分析不同子流域中物候參數(shù)(SOS，EOS)與氣候因子(氣溫、降水)的偏相關(guān)系性(圖7)。

從整個(gè)南盤(pán)江流域來(lái)看，SOS與生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間(3—5月)的氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，SOS與生長(zhǎng)季始期(3—5月)的降水呈正相關(guān)關(guān)系；EOS與生長(zhǎng)季結(jié)束期的氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與結(jié)束期降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明當(dāng)南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間中氣溫上升同時(shí)降水增多可能會(huì)抑制南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)，氣溫升高、降水減少會(huì)推遲植被結(jié)束時(shí)間。

南盤(pán)江流域不同子流域物候變化與氣溫降水的響應(yīng)不同，曲江—巴江子流域SOS與氣溫呈顯著正相關(guān)(p<0.05)，與降水呈正相關(guān)關(guān)系；EOS與氣溫呈顯著正相關(guān)(p<0.05)，與降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明在曲江—巴江子流域主要受到3—5月氣溫和10—11月降水的影響，如果3—5月氣溫升高會(huì)抑制植被生長(zhǎng)，如果10—11月氣溫升高可能會(huì)延長(zhǎng)植被生長(zhǎng)時(shí)間。清水江子流域和甸溪河子流域SOS與氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，與降水呈正相關(guān)關(guān)系；EOS與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，清水江子流域和甸溪河子流域SOS變化主要受到3—5月氣溫的影響，氣溫升高可能會(huì)抑制植被生長(zhǎng)。黃泥河子流域SOS與降水呈正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，EOS與氣溫降水都呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明黃泥河子流域SOS主要受降水影響，降水增多會(huì)抑制植被生長(zhǎng)，同時(shí)10—11月氣溫降低、降水減少可能會(huì)使該子流域植被結(jié)束時(shí)間推遲。清水河子流域SOS與氣溫降水呈正相關(guān)關(guān)系，該子流域EOS與氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與降水呈正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明在植被生長(zhǎng)結(jié)束期，該子流域植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)期，氣溫升高，降水減少會(huì)使植被提前結(jié)束。臨安河子流域SOS與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，EOS與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

總的來(lái)看，南盤(pán)江流域中不同子流域?qū)夂蝽憫?yīng)不同，南盤(pán)江流域SOS主要受氣溫的正向影響，曲江—巴江子流域SOS主要受的氣溫的正向影響，EOS與氣溫呈正相關(guān)，清水江子流域SOS主要與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，黃泥河子流域SOS與降水呈顯著正相關(guān)關(guān)系，甸溪河子流域SOS與氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

注：*指在0.05級(jí)別，相關(guān)性顯著。

4 討 論

4.1 植被物候提取

本文運(yùn)用MOD13Q1-EVI數(shù)據(jù)進(jìn)行物候參數(shù)的提取，該數(shù)據(jù)空間分辨率為250 m，時(shí)間分辨率為16 d，相比以往關(guān)于物候的研究具有更高的空間分辨率[32-33]。由于MODIS數(shù)據(jù)的空間分辨率較低，用該數(shù)據(jù)可能會(huì)影響物候信息的詳細(xì)程度，會(huì)使提取物候信息的準(zhǔn)確度會(huì)有所降低，同時(shí)提取物候數(shù)據(jù)也有一定時(shí)間分辨率的要求，更加精確的時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)能捕獲更加精確的物候狀態(tài)[34]。但同一個(gè)遙感產(chǎn)品不能同時(shí)滿足高時(shí)間分辨率和高空間分辨率的要求，因此今后的研究關(guān)注點(diǎn)將高時(shí)間分辨率和高空間分辨率融合來(lái)提高遙感數(shù)據(jù)精度[30]，更準(zhǔn)確地提取物候信息。

4.2 植被物候變化分析

采用以往研究的物候與本研究結(jié)果進(jìn)行比較，本文提取的物候參數(shù)與其他研究的結(jié)果[35-36]較為一致，基本上植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間主要集中在85～130 d，植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間主要集中在285～310 d，表明本研究提取出來(lái)的南盤(pán)江流域植被物候信息用于分析植被物候參數(shù)變化特征是合理可行的。但由于受研究區(qū)地理位置，研究范圍，提取的數(shù)據(jù)、提取的方式等不同，研究結(jié)果有一定的差異[37-38]。

對(duì)比南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間分布在3月初—6月底，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間分布在9月—11月，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間比植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，表明南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)初期對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)較大，而生長(zhǎng)末期對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)較小，意味著這些結(jié)果與文獻(xiàn)[37]的研究較為一致。

從子流域角度來(lái)看植被物候變化，流域內(nèi)不同子流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間有差異，清水河子流域植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間較早，植被生長(zhǎng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其原因可能是由于該子流域多為低山、河谷，海拔較低、氣溫較高，利于植被生長(zhǎng)。曲江—巴江子流域植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間較晚，植被生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間較早，植被生長(zhǎng)時(shí)間較短，其原因可能是由于該子流域多為高山，海拔較高、氣候較低，植被活動(dòng)時(shí)間較短。因此進(jìn)一步分析南盤(pán)江流域植被與海拔的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間和植被生長(zhǎng)長(zhǎng)度隨海拔變化有1 000 m，2 000 m和2 600 m的分界線，南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間與海拔關(guān)系密切，隨著海拔升高植被生長(zhǎng)提前結(jié)束，這與文獻(xiàn)[18,39]研究一致，植被物候隨海拔變化而變化。探究南盤(pán)江流域植被隨海拔變化的原因，這可能與南盤(pán)江流域內(nèi)氣溫降水有關(guān)，氣溫隨海拔升高而降低，降水隨海拔升高而增加，達(dá)到最大降水量后而減少，這可能是與SOS，LOS隨海拔變化有明顯分界線的原因[14]。

4.3 南盤(pán)江流域植被物候變化與氣候因子的響應(yīng)機(jī)制

許多研究表明，隨著溫度升高，出現(xiàn)SOS提前的現(xiàn)象[40-42]，但本研究發(fā)現(xiàn)在南盤(pán)江流域大部分區(qū)域隨著溫度升高，SOS出現(xiàn)推遲的現(xiàn)象，這與Wu等[43]研究中國(guó)物候變化與氣候因子的結(jié)論和張艷可等[35]研究云南北回歸線植被物候變化的情況一致。南盤(pán)江流域?yàn)楦蓾窦久黠@的區(qū)域，南盤(pán)江流域內(nèi)11月—次年4月為旱季，當(dāng)植被生長(zhǎng)的季節(jié)氣溫升高可能會(huì)加劇干旱情況，可能會(huì)抑制南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)[44]，使南盤(pán)江流域植被生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間推遲。Piao等[45]提出氣候變暖可能不會(huì)導(dǎo)致更早的SOS，因?yàn)樵诟鼫嘏亩窘档土酥脖辉谛菝咂诮邮艿降牡蜏乩鄯e量(chilling requirements)，并增加植被在春季的積溫需求，使得春季植被生長(zhǎng)季推遲。同時(shí)隨著全球氣候變暖，植被物候出現(xiàn)提前或推遲現(xiàn)象，這對(duì)全球碳固定、植被生產(chǎn)力變化產(chǎn)生重要影響，這將是后續(xù)關(guān)注點(diǎn)。

5 結(jié) 論

本文以南盤(pán)江流域?yàn)檠芯繀^(qū)，基于2001—2020年增強(qiáng)型植被指數(shù)數(shù)據(jù)(MOD13Q1-EVI)、南盤(pán)江流域氣候站點(diǎn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用S-G濾波、動(dòng)態(tài)閾值法、Sen斜率分析法、相關(guān)性分析法等方法，獲取了南盤(pán)江流域植被物候參數(shù)：生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間(SOS)、生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間(EOS)、生長(zhǎng)季長(zhǎng)度(LOS)，分析了物候參數(shù)的時(shí)空分布特征，利用偏相關(guān)系數(shù)定量的確定氣候因子對(duì)SOS，EOS的影響，得出以下結(jié)論：

(1) 2001—2020年南盤(pán)江流域植被平均SOS主要集中在85～130 d，EOS主要集中在285～310 d，LOS主要集中160～200 d。20 a間南盤(pán)江流域植被SOS呈提前趨勢(shì)，EOS呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，LOS呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，變化幅度分別為-0.599 6 d/a，0.134 3 d/a，0.888 4 d/a。

(2) 南盤(pán)江流域物候變化具有空間異質(zhì)性，不同子流域物候變化存在差異，其中清水河子流域平均海拔最低，該子流域植被生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間最早、植被生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)間最晚，植被生長(zhǎng)長(zhǎng)度最長(zhǎng)。植被物候變化與地形有一定關(guān)系，EOS隨海拔升高，結(jié)束時(shí)間提前；SOS隨海拔變化的規(guī)律與LOS的規(guī)律相反，都存在1 000 m，2 000 m和2 600 m分界線。

(3) 南盤(pán)江流域內(nèi)氣溫降水對(duì)植被物候有一定影響，從氣溫和降水與SOS和EOS的偏相關(guān)關(guān)系來(lái)看，SOS與生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)間的平均氣溫、降水主要呈正相關(guān)關(guān)系，氣溫升高、降水增多可能會(huì)抑制植被生長(zhǎng)，使植被生長(zhǎng)時(shí)間推后。EOS與生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間的平均氣溫主要呈正相關(guān)關(guān)系，與降水主要呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。不同的子流域植被物候與氣溫降水的關(guān)系有一定差異，其中曲江—巴江子流域SOS主要受的氣溫的正向影響，EOS與氣溫呈正相關(guān)，清水江子流域SOS主要與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，黃泥河子流域SOS與降水呈顯著正相關(guān)關(guān)系，甸溪河子流域SOS與氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系。