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基于物候模型的作物种植面积变化监测方法

农业工程学报 2006年第10期22卷 139-144页

作者：张明伟周清波陈仲新周勇刘佳蔡崇法华中农业大学资源环境学院武汉430070 农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室北京100081

在利用多时相数据进行作物变化监测中,通常根据日历选取同一天或相近日期的遥感数据来减小植物季相变化所导致辐射差异所带来的＂伪变化＂.但是物候存在着年际变化,且与日历日期并不完全一致,不同年份的作物的生长发育状况可能不同.该... 详细信息

在利用多时相数据进行作物变化监测中,通常根据日历选取同一天或相近日期的遥感数据来减小植物季相变化所导致辐射差异所带来的＂伪变化＂.但是物候存在着年际变化,且与日历日期并不完全一致,不同年份的作物的生长发育状况可能不同.该文利用气候数据建立了作物物候指标模型,利用该模型计算出的熟度指数作为选择季相差别最小的两时期遥感数据依据,选择了用于顺义地区冬小麦播种面积变化信息提取的两时期数据,并利用NOAA AVHRR/NDVI序列数据对选择结果进行了验证.结果表明利用该物候模型选择的两时期遥感数据季相匹配较好.该方法为消除或减小变化监测过程中植被季相差异所导致的辐射误差提供了新思路并进行了有益探索.该文还利用该方法,以北京顺义地区为研究区,采用图像差值法提取1999～2000年冬小麦播种面积变化信息,其中变化像元提取精度达到90%.

关键词：作物种植面积变化监测物候模型

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物候模型在气候定量重建中的应用

第四纪研究 2016年第3期36卷 702-710页

作者：戴君虎陶泽兴王焕炯刘亚辰葛全胜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 北京师范大学地理学与遥感科学学院北京100875

利用历史物候记求重建的气候变化过程为人类更准确地认识过去的气候变化特征，识别气候变化阶段提供了帮助。本文系统总结了现有用于气候定量重建的植物物候模型，包括统计模型和过程模型两类。统计模型不考虑植物生理生态过程，主要是... 详细信息

利用历史物候记求重建的气候变化过程为人类更准确地认识过去的气候变化特征，识别气候变化阶段提供了帮助。本文系统总结了现有用于气候定量重建的植物物候模型，包括统计模型和过程模型两类。统计模型不考虑植物生理生态过程，主要是利用物候期与气象因子之间的统计关系建立回归方程；过程模型是一种半机理性模型，通过植物每日发育进度与环境因子的关系，利用数学模型模拟植物的牛长过程，主要包括春季积温（springwarming，简称SW）模型、温度变换日数（thenumberofdaystransformedtostandardtemperature，简称DTS）模型和葡萄收获日期模型等。同时，详细介绍了上述物候模型在国内外不同地区定量重建气候中的应用，比较r重建的效果，总结J，重建过程的不确定性；并提出了利用植物物候模型对气候定量重建中的关键问题，即指出住未来研究中需要更多关注如何定量重建温度外的气候因子，同时要加强对秋季物候的观测以及秋季物候生理机制的研究，以便更清晰阐述秋季物候变化过程，在历史气候变化定量重建中更充分利用有关秋季资料。

关键词：物候模型气候变化定量重建

物候模型在北京观赏植物开花期预测中的适用性

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应用气象学报 2014年第4期25卷 483-492页

作者：张爱英王焕炯戴君虎丁德平北京市气象服务中心北京100089 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

以北京地区玉渊潭公园杭州早樱（1998-2012年）、密云农业气象试验站白玉兰（1996-2012年）及颐和园公园山桃（1981-2012年）物候观测资料和海淀、密云气象站的1981-2012年逐日平均气温观测资料为基础，分别应用国际通用的3种物候模型（... 详细信息

以北京地区玉渊潭公园杭州早樱（1998-2012年）、密云农业气象试验站白玉兰（1996-2012年）及颐和园公园山桃（1981-2012年）物候观测资料和海淀、密云气象站的1981-2012年逐日平均气温观测资料为基础，分别应用国际通用的3种物候模型（SW 模型、UniChill 模型和统计模型）对以上植物的始花期和盛花期建模，并评估模型适用性。结果表明：SW 模型在北京地区3种观赏植物开花期预测中适用性最高，其交叉检验的均方根误差仅为1．93～3．58 d，其次为 UniChill 模型（均方根误差为2．49～3．79 d），统计模型效果最差（均方根误差为2．36～4．24 d）。因此，推荐在观赏植物开花期预测业务中采用 SW 模型。

关键词：物候模型开花期预测适用性

基于光周期和温度的物候模型对华北平原刺槐始花期的模拟

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生态学报 2024年第9期44卷 3745-3758页

作者：林楠刘冬王雨欣王姝纯卢凡青王淼张煦庭李秋月徐琳中国农业大学资源与环境学院北京100193 华风气象传媒集团有限责任公司北京100081 中国气象局-中国农业大学农业应对气候变化联合实验室北京100193 四川省气象服务中心成都610072 开封市气象局开封475000 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心西安710016 北京市气候中心北京100089

光周期和温度是影响木本植物开花的两大关键气象因素。基于我国华北平原1963—2018年57个站点的刺槐始花期实测数据,构建了6种基于气温或光周期驱动的春季物候过程模型(积温模型、光周期模型、光周期-温度顺序模型、温度-光周期顺序模... 详细信息

光周期和温度是影响木本植物开花的两大关键气象因素。基于我国华北平原1963—2018年57个站点的刺槐始花期实测数据,构建了6种基于气温或光周期驱动的春季物候过程模型(积温模型、光周期模型、光周期-温度顺序模型、温度-光周期顺序模型、光周期-温度平行模型、光周期-温度乘法模型),并进行了参数率定和模型比较优选,以期明确刺槐开花的主导驱动因子以及潜在的光温作用机制。根据内部模拟的赤池信息准则(AIC)判定光周期-温度顺序模型的表现最佳,模拟值与观测值的相关系数(r)为0.86,均方根误差(RMSE)为4.81d,纳什效率系数(NSE)达到0.74,说明刺槐始花期的发生同时受到光周期和温度的作用。同时,在华北平原14个代表性站点上,光周期-温度顺序模型的表现普遍优于均值模型。基于光周期-温度顺序模型的参数率定结果,以下限温度6.5℃和下限日长4.5h来统计刺槐开花的实际有效积温量和实际有效日长累积量的年际变化情况,结果表明56年来刺槐开花的实际有效积温量呈现显著递增趋势,平均每10年增加4.5℃·d(P<0.05),而实际有效日长累积量却呈现极显著递减趋势,平均每10年减少23.9h·d(P<0.01),这说明在气候变暖背景下,刺槐开花的热量需求会更快速完成,引起刺槐开花日期的提前,但自然光周期的年内变化只与地理位置有关,日长累积需求则需要更长的时间完成,因此会在一定程度上抑制春季升温引起的开花日期提前。

关键词：光周期温度刺槐始花期物候模型

动态物候模型发展及其在全球变化研究中的应用

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生态学杂志 2007年第1期26卷 115-120页

作者：宋富强张一平中国科学院西双版纳热带植物园昆明分部

物候模型可以通过环境因子预测植物物候期,是植物物候学一个重要内容。其中,试图反映生物过程的动态物候模型往往预测比较准确,因此这类物候模型有助于探讨植物在全球变化中的响应。本文把动态物候模型分为3大类,温度物候模型、冷激物... 详细信息

物候模型可以通过环境因子预测植物物候期,是植物物候学一个重要内容。其中,试图反映生物过程的动态物候模型往往预测比较准确,因此这类物候模型有助于探讨植物在全球变化中的响应。本文把动态物候模型分为3大类,温度物候模型、冷激物候模型和其它物候模型,阐述了每个模型的基本原理和假设,重点论述了常见的温度物候模型。提出物候模型的真实性和广泛性还需要进一步提高,并介绍了温度物候模型在全球变化中运用的几个代表案例,指出目前的物候模型研究刚刚起步,还有许多方面需要进一步深入和开拓。

关键词：植物物候物候模型全球变化

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中国东部暖温带刺槐物候模型比较

中国农业气象 2020年第10期41卷 609-621页

作者：于裴洋同小娟李俊张静茹刘沛荣北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

植被物候是陆地生态系统对气候变化响应的一个有力指标,其对水、碳交换和能量平衡发挥着重要作用。在全球气候变暖背景下,植被物候变化规律及预测植物物候期成为研究热点。本研究基于中国东部暖温带10个观测点的气象数据和刺槐地面物候... 详细信息

植被物候是陆地生态系统对气候变化响应的一个有力指标,其对水、碳交换和能量平衡发挥着重要作用。在全球气候变暖背景下,植被物候变化规律及预测植物物候期成为研究热点。本研究基于中国东部暖温带10个观测点的气象数据和刺槐地面物候观测资料,利用模拟退火算法对SW、Unichill和DNGDD三种模型的各项参数进行优化,对刺槐春秋季物候期(叶芽开放期、展叶始期、开花始期和叶变色期)进行模拟,通过内部检验对比分析SW、Unichill和DNGDD模型对春、秋季物候期的模拟效果,以选择出最适合预测刺槐物候期的模型。结果表明,刺槐4个主要物候期与同期各项气温平均值间均呈极显著负相关关系。利用模拟退火法对SW、Unichill和DNGDD模型进行参数估计得到的数值符合刺槐的生长发育规律。与DNGDD模型和Unichill模型相比,SW模型对春季物候期模拟效果较好,其模拟的叶芽开放期、展叶始期和开花始期对应的交叉检验方差解释量R^2分别为0.807、0.876和0.907,均方根误差RMSE为6.0、4.6和4.4d。DNGDD模型则对秋季物候(叶变色期)模拟效果较好,其模拟的叶变色期的交叉检验方差解释量R^2为0.580,RMSE为13.4d。因此可以得出,SW模型适合对刺槐春季物候(叶芽开放期、展叶始期、开花始期)的模拟,DNGDD模型则较适用于模拟秋季物候(叶变色期)。

关键词：刺槐物候模型春季物候秋季物候积温退火算法

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改进型物候模型对越冬代棉铃虫羽化始期预测

干旱区研究 2006年第1期23卷 46-49页

作者：吕昭智沈佐锐田长彦刘永建田建华晋禄生中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国农业大学农学与生物技术学院北京100094 新疆石河子炮台农业技术推广站新疆石河子832000

在sine函数拟合日温度变化基础上,利用Legg提出功能发育起点的方法,对新疆炮台镇地区越冬代棉铃虫羽化的平均功能发育起点、中数功能发育起点及其对应的平均日度功能累积值和中数日度累积值进行了计算。结果表明,越冬代棉铃虫羽化的平... 详细信息

在sine函数拟合日温度变化基础上,利用Legg提出功能发育起点的方法,对新疆炮台镇地区越冬代棉铃虫羽化的平均功能发育起点、中数功能发育起点及其对应的平均日度功能累积值和中数日度累积值进行了计算。结果表明,越冬代棉铃虫羽化的平均功能发育起点、中数功能发育起点分别为3.70℃和3.89℃,对应的平均功能日度累积值和中数功能日度累积值为721.4 DD和554.6 DD(Degree-days);利用中数发育起点和对应的中数功能日度累积值为预测标准,预测误差最小;利用平均发育起点和对应平均功能日度累积值进行预测,预测误差最大。

关键词：棉铃虫羽化始期物候模型越冬新疆

全球变化背景下的植物物候模型研究进展与展望

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中国科学：地球科学 2020年第9期50卷 1206-1218页

作者：付永硕李昕熹周轩成耿晓君郭亚会张雅茹北京师范大学水科学研究院北京100875

植物物候学是研究自然界的植物(包括农作物)和环境条件(气候、水文、土壤等条件)的周期性变化之间相互关系的科学.植物物候不仅通过物种间的物候适应度差异影响生态系统结构和功能,还可以通过改变植被冠层与近地面大气之间的碳、水和能... 详细信息

植物物候学是研究自然界的植物(包括农作物)和环境条件(气候、水文、土壤等条件)的周期性变化之间相互关系的科学.植物物候不仅通过物种间的物候适应度差异影响生态系统结构和功能,还可以通过改变植被冠层与近地面大气之间的碳、水和能量交换影响局地天气和气候系统.因此,准确模拟植物物候期对于理解生态系统对气候变化的响应,以及模拟陆地生态系统碳、水和能量平衡具有重要的意义.全球变化背景下物候学研究取得蓬勃发展,但物候模型研究相对滞后.物候模型模拟结果的不准确,已成为全球陆面模式模拟陆地生态系统碳、水循环准确性的重要限制因素.基于新的实验手段,明确物候响应气候变化机制,构建基于过程的植物物候模型,已成为全球变化生态学领域重要的前沿问题.文章首先综述了不同环境因子对植物物候的影响,回顾了植物模型发展历史,指出了气候变化背景下的植物物候模型所面临的挑战,探讨了结合机器学习和贝叶斯等数学方法的物候模型优化思路,以提高物候模型在全球变化背景下物候模拟和预测的准确性.

关键词：全球变化植物物候物候模型机器学习生理生态实验

基于物候模型的气温对温带落叶阔叶林生态系统物候过程的影响

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福建农林大学学报（自然科学版） 2020年第5期49卷 621-630页

作者：龚元张银龙南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 南京林业大学江苏省南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 阿拉巴马大学生物科学系塔斯卡卢萨AL35487

基于国际通量网(FLUXNET)注册站点美国摩根门罗州国有森林(US-MMS)通量观测塔记录的2000—2014年生态系统总初级生产力数据和气温数据,结合物候模型探讨该温带森林生态系统的物候特征以及气温对生态系统物候过程的影响.结果表明:2000—2... 详细信息

基于国际通量网(FLUXNET)注册站点美国摩根门罗州国有森林(US-MMS)通量观测塔记录的2000—2014年生态系统总初级生产力数据和气温数据,结合物候模型探讨该温带森林生态系统的物候特征以及气温对生态系统物候过程的影响.结果表明:2000—2014年US-MMS温带森林生态系统生长季开始于第105天,第306天结束,生态系统生长季长度约201 d;US-MMS温带森林生态系统的生长季长度主要由生长季结束日和生长季衰落期控制(P<0.01),而生长季开始日对生态系统生长季长度的影响相对较小(P<0.05);随着生长季结束日的延迟和生长季衰落期的延长,生态系统生长季长度延长;增温导致生态系统生长季开始日提前,但气温对生态系统生长季结束日的影响较小.

关键词：中纬度森林生态系统涡动协方差技术 CO2通量物候模型