李瑞英

（菏澤市氣象局，山東 菏澤 274000）

氣候變化對(duì)菏澤草本植物物候期的影響

李瑞英

（菏澤市氣象局，山東 菏澤 274000）

選取菏澤國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站1991—2010年4種草本植物物候期資料和同期氣象資料，采用統(tǒng)計(jì)分析法分析了物候期與氣候要素間的關(guān)系。結(jié)果表明：（1）菏澤的年均溫以0.55℃/10 a的速率呈極顯著上升（P＜0.01）、降水量以84.6 mm/10 a的速率呈微弱增加、日照時(shí)數(shù)以143.45 h/10 a的速率呈極顯著減少趨勢(shì)（P＜0.01）。（2）4種草本植物的萌芽期均提前，其中蘆葦?shù)拿妊科诔曙@著提前（P＜0.05），提前速率為7.27 d/10 a，開(kāi)花期有提前有推遲，黃枯期普遍推遲，其中車前和蘆葦?shù)狞S枯期呈極顯著推遲（P＜0.01），推遲速率分別為8.89 d/10 a和4.97 d/ 10 a。（3）氣溫是影響草本植物春季物候期的重要因素，萌芽期和開(kāi)花期的早晚與其前1～2個(gè)月氣溫的負(fù)相關(guān)程度較高，黃枯期與氣溫存在正相關(guān)，但未達(dá)顯著水平，其中蘆葦?shù)狞S枯期與其前1～2個(gè)月的日照時(shí)數(shù)負(fù)相關(guān)程度較高。

氣候變化；物候期；草本植物；菏澤

物候現(xiàn)象是生物節(jié)律與環(huán)境條件的綜合反映，從氣象條件來(lái)說(shuō)它不僅反映了當(dāng)時(shí)的天氣條件，而且反映了過(guò)去一段時(shí)間氣象條件影響的積累情況[1]。植物物候期的變化在多方面起到一定的指導(dǎo)作用，如物候可以作為預(yù)報(bào)指標(biāo)、在引種、選種、植樹(shù)造林、環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)等方面都有參考作用。物候變化在確定植物如何響應(yīng)氣候變化方面，被公認(rèn)為是最敏感、最易于觀測(cè)的重要“感應(yīng)器”[2]。鑒于物候在多方面應(yīng)用的重要性，開(kāi)展氣候變化對(duì)物候期的影響研究具有重要意義。大量研究表明[3-13]，溫度是影響物候變化的主要因子，植物物候期的早晚與氣溫密切相關(guān)，張峰等[14]研究認(rèn)為內(nèi)蒙古克氏針茅草原植物的返青期與其前1～2個(gè)月的光照有顯著的相關(guān)關(guān)系，Yuan W P等[15]研究表明土壤有效水對(duì)草地植被的物候進(jìn)程具有重要的作用,李榮平等[16]在蘆葦物候期與氣候因子的關(guān)系中指出蘆葦?shù)拈_(kāi)花期與年平均氣溫顯著相關(guān)，枯黃期與年降水量顯著相關(guān)，張倩等[17]人研究表明，庫(kù)爾勒香梨始花期與始花前期氣溫、不同深度地溫以及日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。A Menzel等[18]研究表明，在過(guò)去30～50 a中，溫度驅(qū)動(dòng)的植物物候變化最明顯的是開(kāi)春提早，在北半球中高緯度開(kāi)春期平均提早2.5 d/10 a。

菏澤地處山東省西南部，暖溫帶大陸性氣候，光照充足，熱量豐富，四季分明，雨熱同季。2010年被榮膺為中國(guó)優(yōu)秀旅游城市，山東省唯一的國(guó)家級(jí)藥材市場(chǎng)坐落在菏澤舜王城。當(dāng)?shù)氐牡湫筒荼局参镏饕猩彙④嚽?、蒼耳和蘆葦?shù)?，蓮和蘆葦在園林綠化中具有重要的觀賞價(jià)值，車前和蒼耳的藥用價(jià)值特別高，這4種典型草本植物在當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的意義。菏澤的氣候逐漸呈現(xiàn)變暖的趨勢(shì)，針對(duì)菏澤氣候變化對(duì)物候的深層次綜合影響研究較少。本文在明確其氣候變化規(guī)律基礎(chǔ)上，深入探討氣候變化對(duì)草本植物物候期的影響，對(duì)于指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，城市綠化及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有重要的理論價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

物候期和氣象資料來(lái)源于1991—2010年菏澤國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 資料處理

物候觀測(cè)數(shù)據(jù)采用Julian日換算法，將逐年各物候期出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化成距1月1日的實(shí)際天數(shù)，得到各物候期的時(shí)間序列，用線性傾向法分析各物候期及氣候特征的變化趨勢(shì)，相關(guān)分析法分析物候期與氣象要素之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)氣候變化特征

由圖1可知，1991—2010年菏澤市的年平均氣溫呈極顯著的上升趨勢(shì)，上升速率為0.55℃/10 a，降水量呈增多趨勢(shì)，增加速率為84.6 mm/10 a，日照時(shí)數(shù)以143.45 h/10 a的速率呈極顯著減小趨勢(shì)?？梢?jiàn)菏澤市總體的氣候變化以氣候顯著變暖，日照明顯減少、降水量微弱增加為主要趨勢(shì)，這一趨勢(shì)構(gòu)成了草本植物生長(zhǎng)季節(jié)多年變化的氣象條件背景。

2.2 物候期的變化趨勢(shì)

2.2.1 萌芽期

1991—2010年4種草本植物的萌芽期均呈提前趨勢(shì)（圖2），提前速率為2～7 d/10 a，其中蘆葦?shù)奶崆摆厔?shì)達(dá)顯著水平（p＜0.05），提前速率為7.27 d/ 10 a，說(shuō)明蘆葦?shù)拿妊科趯?duì)氣候變暖的響應(yīng)較其他3種植物敏感。4種草本植物中車前的萌芽期最早，出現(xiàn)在2月末，蓮的萌芽期最晚，出現(xiàn)在4月中旬，這是由蓮的萌芽始溫需要15℃左右的生長(zhǎng)習(xí)性所決定的。

2.2.2 開(kāi)花期

1991—2010年4種草本植物的開(kāi)花期變化趨勢(shì)不一致（圖3），蓮和車前的開(kāi)花期呈提前趨勢(shì)，蒼耳和蘆葦?shù)拈_(kāi)花期則呈推遲趨勢(shì)，提前或推遲趨勢(shì)均不顯著，變化速率較小，為1～2 d/10 a。車前的開(kāi)花期較早，出現(xiàn)在4月中旬，蘆葦?shù)拈_(kāi)花期最晚，出現(xiàn)在9月上旬。

2.2.3 黃枯期

1991—2010年4種草本植物的黃枯期呈不同程度的推遲趨勢(shì)（圖4），其中車前和蘆葦?shù)耐七t趨勢(shì)達(dá)極顯著水平（p＜0.01），推遲速率分別為8.89 d/ 10 a和4.97 d/10 a，蓮的推遲趨勢(shì)較弱，僅為0.08 d/10 a。蓮和蒼耳的黃枯期出現(xiàn)在10月中旬，車前和蘆葦分別在11月中旬和11月上旬。

2.3 氣候變化對(duì)物候期的影響

草本植物的萌芽期主要受氣溫的影響，其次是降水和日照時(shí)數(shù)的影響（表1）。各植物的萌芽期與萌芽前1個(gè)月氣溫的負(fù)相關(guān)程度較高，說(shuō)明氣溫越高，草本植物的萌芽期越早，氣溫越低，萌芽期越晚。其中車前和蒼耳的萌芽期與其前一個(gè)月氣溫、蘆葦?shù)拿妊科谂c其當(dāng)旬氣溫的負(fù)相關(guān)程度均達(dá)極顯著水平（p＜0.01），蓮與氣溫的負(fù)相關(guān)程度未達(dá)顯著水平。植物的萌芽期與降水呈微弱正相關(guān)，與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)顯著水平。上述結(jié)果表明，氣溫的高低是決定草本植物萌芽期的重要?dú)庀笠蛩亍?/p>

由表2可知，草本植物的開(kāi)花期與其前1～2個(gè)月的氣溫呈負(fù)相關(guān)，即溫度升高，開(kāi)花期提前，其中車前的開(kāi)花期與3月氣溫的負(fù)相關(guān)程度達(dá)極顯著水平（p＜0.01），這與Sparks[19]研究英國(guó)21種植物的開(kāi)花期與當(dāng)?shù)卮杭締卧職鉁爻蕵O顯著關(guān)系是一致的，蘆葦?shù)拈_(kāi)花期與8月的氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），與降水呈微弱的正相關(guān)，說(shuō)明前期降水增多，開(kāi)花期推遲，開(kāi)花期與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明研究區(qū)日照時(shí)數(shù)的減少導(dǎo)致開(kāi)花期推遲，車前的開(kāi)花期與3月的日照負(fù)相關(guān)程度達(dá)顯著水平（p＜0.05）?？梢?jiàn)，氣溫是影響草本植物開(kāi)花期的關(guān)鍵因子，其次是日照時(shí)數(shù)，降水量對(duì)開(kāi)花期的影響作用不大。

由表3可知，草本植物的黃枯期與氣溫存在較好的正相關(guān)關(guān)系，即溫度升高，黃枯期推遲。降水和日照對(duì)物候的影響在不同植物間的表現(xiàn)不同，蘆葦?shù)狞S枯期與其前2個(gè)月的降水呈正相關(guān)，與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，這可能是由蘆葦?shù)耐λ匦詻Q定的，而其他3種植物的黃枯期與降水均呈負(fù)相關(guān)，與日照呈正相關(guān)。其中蘆葦?shù)狞S枯期與前1個(gè)月的日照時(shí)數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與前2個(gè)月的日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），由蘆葦黃枯期的變化趨勢(shì)及氣象要素的分析結(jié)果可知，氣溫、降水和日照對(duì)蘆葦?shù)狞S枯期均起到推遲作用，以日照時(shí)數(shù)的影響最大。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1991—2010年菏澤市的氣溫以0.55℃/10 a的速率呈極顯著上升、降水量以84.6 mm/10 a的速率呈微弱增加、日照時(shí)數(shù)以143.45 h/10 a的速率呈極顯著減少，在此氣候變化的背景下，4種草本植物的萌芽期均提前，其中蘆葦?shù)拿妊科诔曙@著提前趨勢(shì)，開(kāi)花期的變化有提前有推遲，黃枯期普遍推遲，其中車前和蘆葦?shù)狞S枯期推遲趨勢(shì)達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。春季物候期主要受氣溫的影響，其次是日照時(shí)數(shù)的影響，降水量對(duì)物候期的影響相對(duì)比較微弱。

3.2 討論

（1）春季物候期與氣溫呈負(fù)相關(guān)，即氣溫升高，春季物候期提前，而秋季物候期中的黃枯期與氣溫呈正相關(guān)，但相關(guān)程度未達(dá)顯著水平，即隨著氣溫的升高，黃枯期相應(yīng)推遲，這與許多學(xué)者認(rèn)為的隨著氣溫升高，春季物候期提前，秋季物候期推遲的結(jié)果一致[7，16，20-21]。草本植物物候期的發(fā)生早晚主要受其前1～2個(gè)月氣溫的影響，其中萌芽期和開(kāi)花期受平均氣溫的影響程度高于黃枯期的影響程度，這可能是因?yàn)榍锛疚锖蚱诘某霈F(xiàn)主要由溫度下降到一定界限引起[22]。在未來(lái)氣溫極顯著升高，日照極顯著減少，降水量增加較少的背景下，菏澤市半干旱化的狀況將有所加劇，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)及水資源的高效合理利用帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

（2）由于植物自身的生理特性，不同物種、不同物候期對(duì)氣候變化的響應(yīng)及變化幅度存在差異。蓮是喜溫喜陽(yáng)的水生植物，對(duì)氣象條件的要求比較高，在近20 a的氣候變化背景下，蓮的萌芽期、開(kāi)花期和黃枯期的變化均不顯著，由此可以看出，蓮對(duì)氣候變化的響應(yīng)不敏感。蘆葦生在淺水中或低濕地，具有挺水特性，其黃枯期與9—10月的降水呈正相關(guān)，與日照時(shí)數(shù)負(fù)相關(guān)，說(shuō)明降水多，日照少則利于黃枯期的推遲，而9—10月的氣候趨勢(shì)為降水增多，日照減少，共同導(dǎo)致了蘆葦?shù)狞S枯期推遲現(xiàn)象的發(fā)生。影響車前物候變化的氣候因素主要是氣溫，車前較耐旱的特性決定了降水對(duì)其影響的作用不大。蒼耳常生長(zhǎng)于平原、丘陵、低山等地，對(duì)氣候條件的要求不嚴(yán)，由此對(duì)氣候變化的響應(yīng)也不敏感。

（3）影響植物物候的因素很多，涉及到氣象、水文、土壤、生態(tài)環(huán)境等綜合影響。本研究?jī)H從氣候因素方面來(lái)探討，缺乏全面細(xì)致的分析，對(duì)在植物生長(zhǎng)的不同時(shí)期發(fā)揮不同作用的其它影響因素及其相互作用方面還有待進(jìn)一步研究。

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Impacts of Climate Change on Phenology of Herbaceous Plants in Heze

LI Ruiying
（Heze Meteorological Bureau，Heze 274000，China）

Based on the phenological data of the herbaceous plants and meteorological data in the agricultural experiment station of Heze from 1991 to 2010，the relationship between phenology and meteorological elements was analyzed using the statistical analysis methods.The results showed as follows.（1）The annual temperature significantly increased with a change rate by 0.55℃/10 a（P＜0.01），the precipitation had a little increase by 84.6 mm/10 a，the sunshine time had very significantly decreased trend by 143.45 h/10 a（P＜0.01）.（2）The germination stage of four herbaceous plants were all showed advanced tendency，for instance，the Phragmites significantly advancing with a change rate 7.27 d/10 a（P＜0.05）；the flowering had advanced or delayed;the leaf withered all delayed,for instance,the Plantain and Phragmites had very significantly delayed trend（P＜0.01）with a change rate by 8.89 d/10 a and 4.97 d/10 a respectively（.3）The temperature was the key factor which influenced phenology,the germination and flowering stage were negatively correlated with temperature for the preceding one or two months;the leaf withered was positively correlated with temperature and was negatively correlated with sunshine hours for the one or two months in advance.

climatic change；phenology；herbaceous plants；Heze

Q948.11

B

1002-0799（2015）01-0069-06

李瑞英.氣候變化對(duì)菏澤草本植物物候期的影響[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（1）：69-74.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.01.012

2013-09-25；

2013-11-26

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201206020）和山東省氣象局課題“魯西南典型植物物候期對(duì)氣候變化的響應(yīng)”（2013sdqx11）共同資助。

李瑞英（1981-），女，工程師，現(xiàn)從事農(nóng)業(yè)氣象與氣候變化研究。E-mail：lirycg@163.com