中国温带榆树生长季节的空间模拟
摘要
为了揭示植物物候空间格局形成的生态机制和植物物候对气候变化响应的空间敏感性, 我们利用中国温带46个站点1986~2005年的榆树展叶始期和落叶末期观测数据, 通过建立基于气温的空间物候模型, 模拟多年平均和逐年榆树生长季节开始和结束日期的空间格局, 并对模型进行了广泛的空间外推检验. 研究结果表明: 多年平均及逐年2~4月和9~11月平均气温的空间格局控制着多年平均及逐年榆树生长季节开始和结束日期的空间格局. 各地多年平均榆树生长季节开始日期与2~4月气温的空间序列呈显著负相关, 多年平均气温-物候空间模型对榆树生长季节开始日期的方差解释量为90% (<italic>p</italic><0.001), 模拟的均方根误差为4.7 d; 而生长季节结束日期与9~11月气温的空间序列呈显著正相关, 模型对榆树生长季节结束日期的方差解释量为79% (<italic>p</italic><0.001), 均方根误差为6 d. 同样, 各地逐年榆树生长季节开始日期与2~4月平均气温的空间序列均呈显著负相关, 逐年气温-物候空间模型对榆树生长季节开始日期的方差解释量介于72%~87%之间 (<italic>p</italic><0.001); 而生长季节结束日期与9~11月平均气温的空间序列均呈显著正相关, 模型对榆树生长季节结束日期的方差解释量介于48%~76%之间 (<italic>p</italic><0.001). 总体来看, 逐年模型对全部建模站点生长季节开始和结束日期模拟的均方根误差分别为7.3 和9 d. 基于多年平均和逐年模型的生长季节开始和结束日期的空间预测精度与模型的空间模拟精度相近, 说明这些模型具有较强的空间外推能力. 进一步分析显示, 榆树生长季节开始日期对气温的空间响应速率在区域平均2~4月气温较高的暖年大于区域平均2~4月气温较低的冷年. 这一发现表明, 冬、春季的气候变暖可以提高榆树生长季节开始日期对气温空间响应的敏感性.