崔石林

摘要 氣象要素對(duì)植物物候具有非常深遠(yuǎn)的影響，其中溫度、水分以及光照是最重要的影響因素。大量研究表明，在世界范圍內(nèi)，近50年全球植物物候都呈現(xiàn)出春季物候提前和秋季物候延遲的趨勢(shì)。分析了氣象要素對(duì)植物物候造成的影響，并深入研究了氣象要素對(duì)植物物候變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

關(guān)鍵詞 氣象要素;植物物候;影響;驅(qū)動(dòng)機(jī)制

中圖分類(lèi)號(hào)：Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）09–0080–02

植物物候主要是指植物在氣候和其他環(huán)境因素的影響下，出現(xiàn)以年為周期的一種自然現(xiàn)象，是植物適應(yīng)環(huán)境過(guò)程中形成的一種生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律[1]。研究植物物候的對(duì)象主要是植物生長(zhǎng)發(fā)育節(jié)律與環(huán)境要素之間的關(guān)系，這種關(guān)系可以真實(shí)地反映出植物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性。積極開(kāi)展植物物候研究工作，不僅可以對(duì)各種農(nóng)事活動(dòng)起到良好的指導(dǎo)作用，同時(shí)還能對(duì)病蟲(chóng)害發(fā)生和氣候變化趨勢(shì)起到良好的預(yù)測(cè)作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球氣候變暖顯著，極端天氣頻發(fā)。在這種背景下，植物物候也相應(yīng)發(fā)生了顯著的變化。

1 氣象要素對(duì)植物物候的影響

1.1 溫度對(duì)植物物候的影響

植物的生理活動(dòng)涉及一系列的生化反應(yīng)，其中酶的作用至關(guān)重要。酶的活性與外界溫度的變化之間有著非常緊密的聯(lián)系，在一定的限度內(nèi)，當(dāng)外界溫度升高時(shí)，酶的活性就會(huì)升高，當(dāng)外界溫度下降時(shí)，酶的活性就會(huì)下降。溫度因素對(duì)植物物候有非常重要的影響。在植物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的前期，物候期的開(kāi)始日期與前一階段的氣溫息息相關(guān)。在地球的中緯度地區(qū)，氣溫會(huì)直接影響植物的抽芽、展葉以及開(kāi)花等春季物候。在此過(guò)程中，只有當(dāng)外界溫度達(dá)到一定的水平，植物才能開(kāi)始生長(zhǎng)發(fā)育活動(dòng)，同時(shí)植物的生長(zhǎng)周期也需要達(dá)到一定的積溫水平才能完成。對(duì)種子和果實(shí)的成熟而言，其成熟程度主要取決于該時(shí)期的積溫;對(duì)秋季的黃葉和落葉而言，必須等外界氣溫達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)。除此之外，如果所處的季節(jié)不同，那么溫度和溫度變化對(duì)植物物候造成的影響也會(huì)存在較大的差距。當(dāng)冬季的氣溫偏高時(shí)，較難打破冬季芽的休眠，并且植物的開(kāi)花期也會(huì)推遲。但是也有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)冬季氣溫升高時(shí)，植物的開(kāi)花期提前。

1.2 水分對(duì)植物物候的影響

水分是影響植物物候的重要?dú)夂蛞蛩?。如果該地區(qū)的氣候條件較為干旱，那么物候期就會(huì)推遲。在這種情況下，雖然該地區(qū)有較好的光條件和熱條件，但是植物對(duì)光和熱的實(shí)際利用率不高。對(duì)丘陵地區(qū)而言，如果植物在花序出現(xiàn)期遇到干旱氣候，那么植物的開(kāi)花期就會(huì)明顯延后。對(duì)低地地區(qū)而言，如果種植人員科學(xué)合理地灌溉植物，那么植物的開(kāi)花期普遍提前6 d左右。與此同時(shí)，降水對(duì)熱帶和干旱地區(qū)的植物開(kāi)花也有非常重要的影響。比如，委內(nèi)瑞拉東北部的荊棘林地受到干旱條件的影響相對(duì)較大，當(dāng)該地區(qū)一旦出現(xiàn)降雨天氣，植物就會(huì)立即開(kāi)花，降雨與植物開(kāi)花之間存在非常明顯的一致性關(guān)系[2]。在全球氣候變暖的背景下，地球上的部分冰川開(kāi)始融化，同時(shí)地球上的年降水量也在逐漸增加，并且干旱性質(zhì)的極端天氣也愈加頻繁。在這種情況下，學(xué)者必須切實(shí)加強(qiáng)對(duì)水分與植物物候之間關(guān)系的深入研究，從而為整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3 光照對(duì)植物物候的影響

大多數(shù)植物有光敏色素，在其生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段都離不開(kāi)光照。在正常情況下，科學(xué)合理地縮短光照的實(shí)際時(shí)間，能夠在一定程度上促進(jìn)短日照植物的開(kāi)花，使其開(kāi)花期明顯提前。如果顯著縮短樹(shù)木的光照周期，那么就會(huì)嚴(yán)重影響植物芽的休眠，但是這種影響并不包括正處于休眠期的樹(shù)木。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，當(dāng)白天氣溫維持在20 ℃，夜間氣溫維持在10 ℃，日照時(shí)間維持在6 h的條件下，對(duì)植物進(jìn)行有效的變溫處理，能夠使植物的萌芽期明顯提前，其提前時(shí)間一般為10 d以上[3]。但是如果調(diào)整日照時(shí)間，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)﹤6 h，那么植物的萌芽期就會(huì)出現(xiàn)明顯的延遲。與此同時(shí)，對(duì)于早春開(kāi)花和冬季開(kāi)花的植物，溫度是影響開(kāi)花的主要因素;對(duì)于晚春和早夏開(kāi)花的植物，日照和溫度均會(huì)影響植物的開(kāi)花;對(duì)于晚夏開(kāi)花等植物，溫度會(huì)直接影響植物的花粉活性。

2 氣象要素對(duì)植物物候變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制

2.1 植物開(kāi)始休眠的驅(qū)動(dòng)因子

對(duì)高緯度的落葉植物而言，它們通過(guò)休眠，有效避免惡劣環(huán)境造成的不良影響，從而保證自身能夠安全地度過(guò)寒冷的冬季。當(dāng)秋季日照時(shí)間開(kāi)始減少時(shí)，植物就會(huì)開(kāi)始進(jìn)入休眠狀態(tài);如果保持日照時(shí)間不變，即使降低外界環(huán)境中的溫度，也不會(huì)導(dǎo)致植物進(jìn)入休眠狀態(tài)。日照長(zhǎng)度短于臨界日照長(zhǎng)度時(shí)就能引起休眠，大于臨界日照長(zhǎng)度則不發(fā)生休眠，如刺槐、樺樹(shù)、落葉松幼苗在短日照下經(jīng)10～14 d即停止生長(zhǎng)，進(jìn)入休眠;短日照和高溫可以誘發(fā)某些水生植物的冬季休眠芽的形成;短日照也促進(jìn)大花捕蟲(chóng)槿芽休眠。而鈴蘭、洋蔥則相反，長(zhǎng)日照誘發(fā)其休眠。春季和夏季，植物的休眠主要為抑制性休眠;秋季和冬季，植物的休眠主要為生理性休眠;冬末時(shí)節(jié)至春初時(shí)節(jié)，植物的休眠主要為被迫休眠。對(duì)草本植物而言，前期月平均氣溫越低，那么植物的枯黃期就越晚;反之，前期月平均氣溫越高，那么植物的枯黃期就越早。造成這種現(xiàn)象的原因主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面：（1）如果外界環(huán)境中的氣溫過(guò)高，那么水分的蒸發(fā)速度就會(huì)明顯加快，從而導(dǎo)致草本植物處于缺水狀態(tài)，進(jìn)一步加快草本植物的枯黃。（2）植物的枯黃是在積溫達(dá)到一定程度上才能實(shí)現(xiàn)的，外界的高溫會(huì)加快草本植物的枯黃。對(duì)禾本植物而言，外界環(huán)境中的溫度與植物葉變色期之間存在著非常緊密的聯(lián)系。如果外界環(huán)境中的最低氣溫上升1 ℃，那么植物葉變色期的時(shí)間就會(huì)推遲3 d;如果外界環(huán)境中的最低氣溫下降1 ℃，那么植物葉變色期的時(shí)間就會(huì)提早3 d[4]。與此同時(shí)，如果外界環(huán)境存在嚴(yán)重的鹽漬化，或者處于嚴(yán)重干旱的狀態(tài)，那么植物的葉片就會(huì)出現(xiàn)大面積凋落。

2.2 植物休眠解除的驅(qū)動(dòng)因子

植物休眠解除的驅(qū)動(dòng)因子主要是光周期和低溫環(huán)境。（1）光周期對(duì)植物休眠解除的影響。對(duì)大部分常綠植物而言，光周期會(huì)對(duì)它們的發(fā)育基因起到一定的調(diào)控作用。對(duì)于春季的樺木芽，更長(zhǎng)時(shí)間的光照能夠有效促進(jìn)樺木進(jìn)入發(fā)芽狀態(tài)。（2）低溫對(duì)植物休眠解除的影響。對(duì)于大多數(shù)樹(shù)芽，解除其休眠的的最佳溫度是5 ℃～7 ℃之間;部分專(zhuān)家認(rèn)為，如果將樹(shù)芽長(zhǎng)期暴露于低溫環(huán)境中，那么也可以達(dá)到休眠解除的目的，這里的低溫環(huán)境為-5 ℃～10 ℃[5]。在果樹(shù)發(fā)育和萌芽的過(guò)程中，如果它們無(wú)法獲得外界環(huán)境中的低溫刺激，那么它們就會(huì)呈現(xiàn)出一種不正常的狀態(tài)。在桃樹(shù)開(kāi)花的過(guò)程中，良好的低溫刺激顯得尤為重要，其整體的重要程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)熱量的滿(mǎn)足程度。

2.3 植物活動(dòng)期的驅(qū)動(dòng)因子

當(dāng)植物解除休眠之后，它們的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)獲得外界環(huán)境的有效調(diào)控。（1）基礎(chǔ)溫度和積溫閾值對(duì)植物活動(dòng)期的影響十分顯著，如果環(huán)境中的溫度比植物發(fā)育的基礎(chǔ)溫度低，那么植物的發(fā)育就會(huì)處于停滯狀態(tài)。控制積溫閾值的方法已經(jīng)在種子萌發(fā)率和葉片發(fā)育研究中得到了非常廣泛的應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，與溫帶物種相比，熱帶物種的基礎(chǔ)溫度更高，但是熱帶物種的發(fā)育速度明顯高于溫帶物種。（2）光照對(duì)植物活動(dòng)期的影響也十分重要，對(duì)大多數(shù)植物而言，它們?cè)陂_(kāi)花期受到光敏色素的影響較大。利用這一研究成果，很多有經(jīng)驗(yàn)的花農(nóng)在養(yǎng)花過(guò)程中會(huì)科學(xué)合理地調(diào)節(jié)光照，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同花朵開(kāi)放時(shí)間的有效控制，從而進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。（3）水分對(duì)植物活動(dòng)期的驅(qū)動(dòng)作用。對(duì)大多數(shù)熱帶植物和草本植物而言，干旱的環(huán)境會(huì)在很大程度上抑制它們的生長(zhǎng)發(fā)育。在這種情況下，當(dāng)?shù)氐挠昙緯?huì)成為驅(qū)動(dòng)植物物候的首要因素。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著環(huán)境的不斷演變，植物的生理特征和物候節(jié)律隨之發(fā)生明顯的變化。近幾十年來(lái)，生態(tài)環(huán)境正在發(fā)生巨大的變化，這對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育造成了非常重大的影響。在此背景下，相關(guān)部門(mén)必須切實(shí)加大對(duì)氣象要素與植物物候關(guān)系的研究力度，從而更加準(zhǔn)確地評(píng)估植被生產(chǎn)力與全球碳收支之間的關(guān)系，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和、碳達(dá)峰的中長(zhǎng)期目標(biāo)提供可靠的評(píng)估手段與實(shí)現(xiàn)路徑，為生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛