王 燕，戴 晨，曹 晨

（1.鎮(zhèn)江市氣象局，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.丹徒區(qū)氣象局，江蘇 鎮(zhèn)江 212100）

物候是指生物長(zhǎng)期適應(yīng)溫度條件的周期性變化，如草木榮枯、候鳥去來。物候現(xiàn)象與氣候等環(huán)境因素息息相關(guān)，物候?qū)θ蜃兣捻憫?yīng)正在成為物候研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)領(lǐng)域。鳥類是日常生活中最常見和活躍的生態(tài)系統(tǒng)組成部分之一[1-2]，對(duì)氣候和環(huán)境的改變反應(yīng)相當(dāng)敏感，可看作氣候變化的指示器之一[3]。研究氣候變化對(duì)鳥類的影響已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)[4-5]。

家燕是全球性的遷徙鳥種，也是大自然的捕蟲專家，依賴人類建筑物營(yíng)巢，具有重要的生態(tài)和文化價(jià)值[6]。家燕也是我國(guó)常見的一種夏候鳥，每年春季由南方越冬地遷往北方進(jìn)行繁殖。繁殖結(jié)束后，秋季又遷徙到南方越冬。氣候變暖使得鳥類繁殖期提前[7-8]并影響著候鳥的遷徙時(shí)間[9-10]。

在全球變暖的大背景下，鎮(zhèn)江地區(qū)的氣候也發(fā)生了相應(yīng)的改變，并對(duì)遷飛經(jīng)過的家燕物候期產(chǎn)生影響。鎮(zhèn)江地區(qū)研究家燕物候期變化方面的文章相對(duì)較少，尤其是氣候變化對(duì)其影響的分析少見。本文通過對(duì)遷飛經(jīng)過鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)氣象研究所家燕始見、絕見期觀測(cè)資料的分析，研究了家燕始見、絕見和間隔期的變化特征，以期掌握家燕物候的變化特征，為動(dòng)物生態(tài)研究、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的開展提供重要的指導(dǎo)。同時(shí)，研究氣候變化對(duì)家燕物候期的影響為全球氣候變化研究提供重要佐證，也為可持續(xù)發(fā)展和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)等應(yīng)用研究提供科學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

鎮(zhèn)江市1984—2019年家燕物候資料（始見、絕見期）及同期氣象資料（氣溫、降水、日照）均來源于鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)氣象研究所。鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)氣象研究所是國(guó)家農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)基本站，自1984年1月1日至今由農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)員對(duì)家燕活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)記錄。觀測(cè)方法根據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》對(duì)物候觀測(cè)的規(guī)定，觀測(cè)記錄每年家燕的始見、絕見日期。家燕每年春季最早飛來巢窩的日期為家燕始見日期，即可記錄日、月。秋季家燕離巢飛往南方的日期為絕見期。

1.2 研究方法

物候期采用儒略日換算方法，即物候期出現(xiàn)的日期為從1月1日到物候期的實(shí)際天數(shù)。采用一次線性方程對(duì)研究對(duì)象（氣候、物候）的變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合，方程中的系數(shù)采用最小二乘法加以確定，并分別做線性趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn)。

對(duì)各氣象要素與家燕物候期進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)采用Pearson相關(guān)系數(shù)法，并做顯著性檢驗(yàn)。

2 鎮(zhèn)江地區(qū)氣候變化與家燕物候變化特征分析

2.1 鎮(zhèn)江地區(qū)氣候變化特征分析

從表1可知，近36 a鎮(zhèn)江市平均氣溫呈極顯著的上升趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)呈弱減少趨勢(shì)，但未通過顯著性檢驗(yàn)。累積降水量呈弱增加趨勢(shì)，也未通過顯著性檢驗(yàn)。四季的平均溫度均呈極顯著的上升趨勢(shì)，其中以春季最為顯著，增溫幅度達(dá)0.8℃/10 a。日照時(shí)數(shù)整體呈減少的趨勢(shì)，主要是近年來大氣污染嚴(yán)重，導(dǎo)致云量和氣溶膠增多，進(jìn)而增強(qiáng)了大氣對(duì)太陽光的反射及吸收作用，使太陽輻射減小，日照時(shí)數(shù)下降[11]。其中秋季的總?cè)照諘r(shí)數(shù)減少最明顯，其他季節(jié)的變化不顯著，累積降水量變化趨勢(shì)均不明顯。

表1 1984—2019年各氣候因子的趨勢(shì)變化傾向率

2.2 家燕物候變化特征分析

近36 a鎮(zhèn)江市家燕始見期最早出現(xiàn)在3月10日（1989年），最晚出現(xiàn)在6月4日（1997年），兩者相差86 d。平均出現(xiàn)在4月13日。

1984—2019年，始見日期在波動(dòng)變化中呈提前的趨勢(shì)，線性趨勢(shì)表明，始見日期表現(xiàn)出以4 d/10 a的速率提前（圖1）。

圖1 家燕始見期變化趨勢(shì)

絕見日期最早出現(xiàn)在7月4日（1987年），最晚出現(xiàn)在10月25日（1985年），兩者相差113 d。平均出現(xiàn)在9月20日。

1984—2019年，絕見日期在波動(dòng)變化中呈推后的趨勢(shì)，線性趨勢(shì)表明，絕見日期表現(xiàn)出以5 d/10 a的速率推后（圖2）。

圖2 家燕絕見期變化趨勢(shì)

家燕停留期為3—10月，近36 a家燕停留期（始見、絕見期間隔日數(shù)）隨月份變化而呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，平均停留期為160 d。1985年停留時(shí)間最長(zhǎng)，為199 d，1987年停留時(shí)間最短，為71 d，兩者相差128 d。停留期在波動(dòng)變化中呈顯著的上升趨勢(shì)，速率為9 d/10 a，并通過0.05的顯著性檢驗(yàn)（圖3）。

圖3 家燕間隔期變化趨勢(shì)

3 家燕始見、絕見期的年際波動(dòng)特征

采用下列標(biāo)準(zhǔn)確定家燕物候期年際波動(dòng)特征是否異常：

式中，Xi表示某年家燕的始見、絕見日期，是家燕多年平均始見、絕見日期，Si表示家燕始見、絕見日期的標(biāo)準(zhǔn)差。如果|Xi-|=0，說明該年家燕始見、絕見日期沒有波動(dòng)。當(dāng)|Xi-|＜Si時(shí)，表示該年家燕始見、絕見日期屬于正常年份。其中，-Si＜（Xi-）＜0，表示該年家燕始見、絕見日期正常偏早，當(dāng)0＜（Xi-）＜Si時(shí)，表示該年家燕始見、絕見日期正常偏晚。當(dāng)|Xi-|≥Si時(shí)，表示該年家燕始見、絕見期屬于異常年型，其中（Xi-）≤-Si，表示該年家燕始見、絕見日期異常偏早，（Xi-）＞Si表示該年家燕始見、絕見日期異常偏晚。

運(yùn)用以上判據(jù)對(duì)家燕始見、絕見日期遲早年型進(jìn)行劃分，從表2中可以看出，近36 a鎮(zhèn)江地區(qū)家燕始見、絕見期同步提前的年份有1989、2003、2006年（3 a，占8.3%），同步推遲的年份有1986、1995、1997、1999、2007、2008、2010、2011年（8 a，占22.2%），同步變化共占30.5%。

表2 家燕始見、絕見期遲早年

但也有年份出現(xiàn)了家燕始見、絕見期波動(dòng)明顯不同步，其中始見期提前而絕見期推遲的年份有1985、1990、1992、1998、2001、2002、2004、2005、2012、2013、2015、2017、2018、2019年（14 a，占38.9%），家燕始見、絕見日期間隔日數(shù)明顯延長(zhǎng)，即家燕停留時(shí)間延長(zhǎng)；始見期推遲而絕見期提前的年份有：1984、1987、1988、1993、1996年（5 a，占13.9%），家燕始見、絕見日期間隔日數(shù)明顯縮短，即家燕停留時(shí)間縮短。

4 主要?dú)夂蛞蜃訉?duì)家燕物候期的影響

為了解影響家燕各物候期的敏感氣候因子，計(jì)算家燕各物候期與同期平均氣溫、總?cè)照諘r(shí)數(shù)和累積降水量及始見期與1—6月、絕見和間隔期與3—10月各氣象要素的Pearson相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

4.1 氣溫對(duì)家燕物候的影響

外界的環(huán)境溫度對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)起著尤為重要的作用，直接或間接地影響著動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、生活狀態(tài)、行為。家燕是一種喜暖的候鳥，且對(duì)外界的氣溫變化有很強(qiáng)的敏感性[12]。鳥類在春季遷回繁殖地是隨著氣溫的上升和食物的增多而實(shí)現(xiàn)的[13]。

由表3可知，家燕始見期與平均氣溫、1和4月平均氣溫呈負(fù)相關(guān)，均通過0.05的顯著性檢驗(yàn)。其中家燕始見期與4月平均溫度的關(guān)系最明顯。4月是家燕始見最多的月份，溫度升高會(huì)引起毛蟲數(shù)量高峰期提前到來[14]，給家燕提供充足的食物來源，從而促使家燕提前北遷到鎮(zhèn)江地區(qū)。

表3 1984—2019年各氣候因子與家燕物候期的Pearson相關(guān)系數(shù)

絕見、間隔期（停留期）與平均氣溫呈正相關(guān)，絕見期與平均氣溫雖然沒有達(dá)到顯著性水平，但平均氣溫升高，會(huì)使家燕絕見期延長(zhǎng)。絕見期與5、9月平均氣溫呈顯著正相關(guān)。5月氣溫升高，有利于蟲卵的孵化，便于家燕捕食，為其向南遷飛提供足夠能量。9月為家燕向南方遷回的集中時(shí)期，此時(shí)溫度升高，會(huì)使得家燕停留捕食，補(bǔ)充能量，使絕見期推后，間隔期相應(yīng)延長(zhǎng)。間隔期還與3、4月平均氣溫呈顯著正相關(guān)，尤以4月氣溫最為顯著，因?yàn)?月氣溫升高，毛蟲數(shù)量增多，家燕提前遷來，始見期提前，間隔期相應(yīng)延長(zhǎng)。

4.2 日照對(duì)家燕物候的影響

隨著日照長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，通過松果腺的作用，刺激鳥類腦下垂體催乳素和促腎上腺皮脂激素分泌增加，在激素綜合作用下，使鳥類完成一系列遷徙的生理準(zhǔn)備，待有利氣候條件來臨進(jìn)行遷徙[15]。

由表3可見，家燕始見期與總?cè)照諗?shù)呈正相關(guān)，但未通過顯著性檢驗(yàn)。家燕始見期與5月總?cè)照諘r(shí)數(shù)的相關(guān)系數(shù)較高，通過0.01的極顯著檢驗(yàn)。鳥類對(duì)氣候的改變比較敏感，當(dāng)5月日照減少時(shí)，家燕提前遷飛至繁殖地營(yíng)巢、產(chǎn)卵，利用更長(zhǎng)的白天覓食、哺育幼雛。

家燕絕見期與總?cè)照諘r(shí)數(shù)和各月日照時(shí)數(shù)相關(guān)均不明顯，說明家燕絕見期對(duì)日照時(shí)數(shù)影響不敏感。間隔期與總?cè)照諗?shù)呈負(fù)相關(guān)，但未通過顯著性檢驗(yàn)。間隔期與5月總?cè)照諘r(shí)數(shù)的相關(guān)性最為密切。因?yàn)殚g隔期與始見和絕見期有關(guān)，始見期提前，導(dǎo)致間隔期相應(yīng)延長(zhǎng)。

4.3 降水對(duì)家燕物候的影響

水不僅是動(dòng)物有機(jī)體的重要組成部分，還影響動(dòng)物的新陳代謝及其他活動(dòng)，除了喜濕動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分條件依賴性較強(qiáng)外，大部分動(dòng)物對(duì)降水造成的影響都可通過自身生理機(jī)能進(jìn)行調(diào)節(jié)。

降水量對(duì)家燕物候的影響較溫度和日照要小，僅家燕始見期與降水量呈較顯著的負(fù)相關(guān)。

5 結(jié)果和討論

（1）近36 a鎮(zhèn)江市平均氣溫呈極顯著的上升趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)、累積降水量變化趨勢(shì)不明顯。四季的平均溫度均呈極顯著的上升趨勢(shì)，春季最為顯著。日照時(shí)數(shù)整體呈減少的趨勢(shì)，其中秋季的總?cè)照諘r(shí)數(shù)減少最為明顯。累積降水量變化趨勢(shì)均不明顯。

（2）近36 a鎮(zhèn)江市家燕始見日期在波動(dòng)變化中呈提前的趨勢(shì)，始見日期以4 d/10 a的速率提前。絕見日期在波動(dòng)變化中呈推后的趨勢(shì)，以5 d/10 a的速率推后。家燕停留期在波動(dòng)變化中呈顯著的上升趨勢(shì)，速率為9 d/10 a。家燕停留期的延長(zhǎng)有利于農(nóng)田、果園的生產(chǎn)和園林景觀的保護(hù)。

（3）家燕始見期提前而絕見期推遲的年份占38.9%，家燕始見、絕見期呈同步變化（同步提前或同步推遲）的年份占30.5%，始見期推遲而絕見期提前的年份占13.9%。

（4）家燕始見期與平均氣溫、1和4月平均氣溫呈負(fù)相關(guān)，均達(dá)到顯著水平，與5月總?cè)照諘r(shí)數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平，與年累積降水量呈較顯著的負(fù)相關(guān)。絕見期與平均氣溫呈正相關(guān)，與5、9月平均氣溫呈顯著正相關(guān)。間隔期（停留期）與平均氣溫、3、4、9月平均氣溫呈顯著正相關(guān)，與總?cè)照諗?shù)呈負(fù)相關(guān)，與5月總?cè)照諘r(shí)數(shù)的相關(guān)最為密切。

候鳥物候期的研究比較復(fù)雜，除鎮(zhèn)江地區(qū)氣候條件對(duì)家燕物候期變化影響之外，還受遷徙經(jīng)過地、越冬地及周圍生態(tài)環(huán)境等的影響，另外動(dòng)物之間食物鏈的制約關(guān)系在一定程度上也對(duì)物候變化有影響。人為觀測(cè)誤差，對(duì)所得結(jié)論準(zhǔn)確性也有一定影響。