武夷山国家公园垂直植被带谱变化及对气候因子的响应

摘要

【目的】分析武夷山垂直植被带谱上不同植被类型生长的年际变化规律及其对气候因子的响应机制和时滞效应，为揭示亚热带山地植被对气候变化的响应提供科学依据。【方法】以武夷山国家公园为研究对象，基于2001-2024年中分辨率成像光谱仪（MODIS）MOD13Q1产品的归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）数据，采用卡尔曼滤波算法重构缺失数据，通过决定系数（R²）和均方根误差（root mean square error,RMSE）验证重构精度；运用STL（seasonal and trend decomposition using loess）时间序列分解方法提取去季节性NDVI数据集；结合同期降水、气温数据，系统分析武夷山垂直带谱上5种典型植被类型（常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林、矮林、草甸）生长的年际变化趋势及其对气候因子的响应机制和滞后时间。【结果】基于卡尔曼滤波重构的缺失和异常NDVI数据的精度均较高（R²>0.90）。常绿阔叶林和针阔混交林均呈现三阶段变化模式，分别于2017和2019年由增长转为下降；针叶林在2011年后进入持续下降；矮林于2019年由增转降；草甸则在2010年由降转升，增长最为显著。5种植被类型的生长状况均与年均温存在显著正相关关系（P≤0.05），而与降水无显著相关性，温度是影响武夷山垂直带谱植被生长的主要气候因子。生长季节内，不同植被类型NDVI对气候因子的滞后响应呈分异特征，常绿阔叶林对温度滞后1个月，针阔混交林和针叶林对温度滞后2个月，矮林和草甸对温度即时响应但对降水滞后3个月。【结论】年均温度是驱动武夷山垂直带谱植被生长年际变化的主导气候因子，降水主要通过时滞效应间接影响植被生长，不同植被类型对气候因子的响应存在显著时空异质性。

关键词

山地植被 / 垂直植被带谱 / 气候因子 / 归一化植被指数 / 时间序列分析 / 卡尔曼滤波 / 武夷山国家公园