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摘要植被物候年际变化是陆地生态系统对全球环境变化做出的动态响应。植被物候受到温度、降水、辐射和自身生理节律的调节，不仅对气候变化高度敏感，还影响着陆地生态系统的能量流动，并在全球碳、氮以及水循环的过程中起着重要的调节作用。在植被物候的研究中，对于春季物候的研究工作较为集中，而在全球尺度和区域范围内对秋季物候变化机制的针对性研究还较为缺乏。在全球环境变化的背景下，秋季物候不仅影响着植物生长季的动态变化而且调控着生态系统碳收支平衡。因此，深化秋季物候研究是物候研究中重要的一部分。现有研究表明，在大部分地区，增温、降水和辐射增强有利于推迟秋季物候。除气候因素外，多项研究表明大气成分变化（CO2和氮）对植物的光合作用等生长过程有着重要影响，但已有的秋季物候研究很少关注大气CO2和氮变化的作用。此外，确定影响秋季物候的主控因子是构建植物秋季物候模型、预测未来物候趋势的关键基础，但是究竟是气候变化还是大气成分变化（CO2和氮）更能影响秋季物候，仍然是未知的。因此，开展大气成分变化（CO2和氮）对植物秋季物候的影响机制研究，并比较大气成分变化和气候变化的相对作用，有助于丰富对秋季物候的认识和理解，有利于构建更为完善的秋季物候模型并更好地预测未来气候变化下秋季物候的变化趋势。<br>　　针对以上问题，本文基于目前时间跨度最长（1982~2015年）且在全球植被动态监测研究中应用最为广泛的GIMMS NDVI3g数据集，分别利用动态阈值法、分段逻辑斯蒂拟合算法、双逻辑斯蒂拟合算法对北半球中高纬地区(gt;30°N)1982到2015年的植被秋季物候（即，植物生长结束期：End of the growing season，EOS）进行定量化提取，分析其分布特征、长期年际变化趋势以及不同提取算法结果间的差异。在此基础上利用偏相关分析法和偏最小二乘回归分析法探究降水、辐射、温度、大气CO2和氮沉降变化五个全球变化因子对EOS的影响过程，确定EOS的主控因子，并主要从植物群系角度确定了各个环境因子对EOS的贡献度，详细探讨了植被秋季物候对大气变化和气候变化的响应差异。论文所得主要结论如下：<br>　　（1）三种物候算法的EOS结果在空间分布以及年际变化趋势上基本保持一致，但不同遥感物候提取算法提取的EOS具体发生日期仍存在差异，具体表现为函数拟合法提取的EOS要早于动态阈值法提取的结果，整体误差在15天以内，为了减少不同物候提取算法之间的差异，本文将三种方法的平均值作为最终的EOS结果。<br>　　（2）本文对北半球中高纬地区植被秋季物候变化特征进行了量化，发现了北半球中纬度与高纬度地区相反的长期变化趋势。1982到2015年间，研究区共有58.5%的像元呈EOS提前趋势，其中13.6%为显著提前，平均提前速率为3.8±4.6天/10年，显著提前趋势主要在中西伯利亚和北美洲西北部；其余41.5%像元呈EOS推迟趋势，其中10.3%为显著推迟，平均推迟速率为2.8±2.9天/10年，显著推迟趋势主要出现在北美西北部、欧洲中部以及东亚。温带阔叶林中EOS推迟趋势最为明显，苔原的EOS多表现为提前趋势。各植物群系EOS对环境因子变化的敏感性也存在明显差异。森林植物群系对于温度和辐射的敏感性较强，而草地植物群系则对降水变化非常敏感。温带阔叶林和苔原对大气CO2和氮沉降表现出较强的敏感性。<br>　　（3）本文量化了气候变化和大气成分变化对秋季物候的相对贡献，并发现了不同植物群系的秋季物候对于气候变化、大气CO2和氮沉降变化的不对称响应。在北半球中高纬地区，气候变化对大约70%地区的植被秋季物候变化具有关键主导作用，其余30%地区主要受到大气CO2和氮沉降的调控。在变暖的背景下，温度对森林植物群系和苔原的影响多为正向的，而对于干旱、半干旱地区的草地植物群系多呈负向影响。降水增加对于草地植物群系的EOS延迟作用尤为显著。森林植物群系的EOS对辐射变化的正向响应明显强于负向，草地植物群系则与之相反。氮沉降缓解了苔原植物群系的氮限制，对苔原的EOS主要表现为正向的影响。大气CO2对EOS的负向影响在草地植物群系中较为明显。这些结果对全球秋季物候模型的参数化以及植被物候动态的预测有着至关重要的意义。