雨季始期驅(qū)動高寒干旱半干旱區(qū)植被返青期

確定春季觸發(fā)植物生長的環(huán)境因子，對于理解物種和生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)氣候變化至關(guān)重要。植物展葉期對溫度變化非常敏感，一般認(rèn)為春季植被返青期會隨著氣候變暖持續(xù)提前。然而，青藏高原干旱半干旱區(qū)的植被春季物候?qū)夂蜃兓憫?yīng)具有復(fù)雜性，其主要驅(qū)動因子是溫度還是降水仍存有爭議，使得深入理解高原物種和生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)機制受限。

在西風(fēng)與季風(fēng)的交互影響下，生長季早期既寒冷又干旱。植物具備感應(yīng)季風(fēng)雨來臨的物候特性，有助于其在生長季早期同時避免干旱和霜凍危害。本研究假設(shè)，青藏高原干旱半干旱區(qū)植被返青期時空變化的主要驅(qū)動因子是雨季開始時間而不是溫度。為驗證這一假設(shè)，中國科學(xué)院青藏高原研究所高寒生態(tài)重點實驗室、青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心羅天祥研究員等，分別利用日平均氣溫及降水量和MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)計算了青藏高原67個氣象站附近目標(biāo)區(qū)域2001-2013年雨季始期和植被返青期，基于西藏當(dāng)雄樣地不同海拔梯度（4400–5200m）高寒草甸優(yōu)勢種返青期的7年觀測數(shù)據(jù)，驗證了基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取的植被返青期。結(jié)果顯示：1. 盡管春季返青前1個月的氣溫已經(jīng)持續(xù)高于0°C，植被返青期與雨季始期同步或略晚（圖1）；2. 雨季始期和返青期的年際變化趨勢均表現(xiàn)為提前或沒有顯著變化，且具有相似的地理分異規(guī)律（圖2）；3. 匯總不同地點和年份數(shù)據(jù)，基于線性混合模型的分析結(jié)果，證明了雨季始期及其與返青前降水和溫度的交互作用是解釋植被返青期時空變化的主要因子，而返青前溫度及其與降水的交互作用對植被返青期沒有顯著影響。

研究結(jié)果表明，在雨熱同期的季風(fēng)氣候影響下，高寒干旱半干旱區(qū)植被返青期與雨季始期同步是一種普遍的春季物候適應(yīng)策略，這一發(fā)現(xiàn)可為探測季風(fēng)影響范圍及理解高原植被演變規(guī)律提供重要的科學(xué)依據(jù)。

本研究得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專項（2019QZKK0106）和國家自然科學(xué)基金項目（41830649, 41571046）資助。研究成果以“Rainy season onset mainly drives the spatiotemporal variability of spring vegetation green-up across alpine dry ecosystems on the Tibetan Plateau”為題在線發(fā)表于Scientific Reports。我所畢業(yè)碩士研究生李翔為第一作者，羅天祥研究員為通訊作者。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-020-75991-w

圖1 2001-2013年青藏高原67個站點植被返青期與雨季始期的關(guān)系

（a）2001-2013年67個站點植被返青期與雨季始期相關(guān)系數(shù)的空間變異；不同大小的圓圈表示相關(guān)系數(shù)的顯著性水平（*, P

圖2 青藏高原67個站點植被返青期與雨季始期的年際變化趨勢

（a）基于遙感數(shù)據(jù)提取的2001-2013年植被返青期變化的空間格局。（b-c）2001-2013年和1974-2013雨季始期變化的空間格局。（d-f）不同植被類型平均返青期和雨季始期的變化趨勢線：（d）高寒干旱灌叢；（e）高寒草甸；（f）高寒草原。（a-c）圖例說明：R是線性趨勢的統(tǒng)計值；不同大小的圓圈表示相關(guān)系數(shù)的顯著性水平（*, P