近日，黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站在表征植被物候的方法论研究领域取得重要进展，研究结果以“Novel metrics for assessing vegetation phenology from hydrological processes: Comparison with photosynthetic phenology”为题在国际学术期刊《Agricultural and Forest Meteorology》(IF=5.6)上发表。论文第一作者为黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站已毕业博士刘帆，目前在中国科学院遗传发育所农业资源研究中心工作，黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站王兴昌与中国科学院遗传发育所农业资源研究中心张玉翠研究员为论文共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（42201052）项目联合资助。

冠层物候调控生态系统碳、水和能量交换过程，同时也是气候变化的“诊断指纹”。表征冠层物候的参数可以归纳为“结构（绿度）物候”和“功能物候”两大类。基于多种植被指数的“结构物候”难以准确反映植被光合和蒸腾等生理过程，而基于生产力（如GPP、NEE）的“功能物候”仅考虑了生态系统碳固定过程，但生态系统的“水”和“碳”过程在物候动态上是否一致尚不清楚。将水文过程纳入植被物候方法体系，有助于深入理解碳水循环过程的相互作用及其对气候变化的响应。

该论文基于ChinaFLUX数据集和站点自有数据，整合了温带地区共75个站点年的通量观测数据，包括长白山阔叶红松林、帽儿山落叶阔叶林、多伦典型草原、当雄高寒草甸和海北高寒灌丛5个天然生态系统，栾城冬小麦-夏玉米农田和赵县梨园2个人工管理的农业生态系统。为了拓展植被物候的方法论，作者首次利用蒸散比和波文比倒数表征生态系统水文过程，基于其季节变化曲线估计了生长季开始、峰值和结束时间以及生长季长度4个物候参数，并检验了这些物候参数与基于总初级生产力的光合物候参数时空变化的一致性。结果表明，“水文物候”参数与“光合物候”参数在空间上吻合较好（图1），表明蒸散比和波文比倒数可以作为指示光合物候空间变异的有效指标。但水文物候的年际变化明显比光合物候更剧烈，且两种物候的年际变化一致性随湿润度的增加而减弱（图2），表明水文过程比光合作用对气候变化更为敏感。

该论文将表征“功能物候”的参数从碳通量拓展到水和能量通量，提出了“水文物候”，丰富了“物候”的内涵。由于大多气象和水文站配备了波文比系统，在全球气候变化背景下，未来植被物候研究中应深入探索大尺度水文物候以及多种“功能物候”之间的耦合关系。

图1  水文物候参数与光合物候参数的主轴回归分析。SOS：生长季开始，EOS：生长季结束，LOS：生长季长度。10%、25%和50%为定义物候参数的阈值。误差线为每个植被类型多年物候期的1.96倍标准误。

图2  水文物候与光合物候年际变化的主轴回归决定系数与干燥度指数的关系。SOS：生长季开始，EOS：生长季结束，LOS：生长季长度，POS：生长季峰值。

原文链接↓https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192324003587