白宇軒，杜 軍，王 挺，索朗旺堆

（1西藏自治區(qū)林芝市氣象局，西藏 林芝 860000；2西藏高原大氣環(huán)境科學(xué)研究所，西藏 拉薩 850001；3中國(guó)氣象局墨脫大氣水分循環(huán)綜合觀測(cè)野外科學(xué)試驗(yàn)基地，西藏 林芝 860700）

0 引言

物候變化被認(rèn)為是全球氣候變化的一項(xiàng)獨(dú)立證據(jù)[1-2]，它能夠反應(yīng)植被生長(zhǎng)變化與氣候變化，幫助理解植被生態(tài)過(guò)程、量化氣象變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響[3]。大量研究表明，氣候變化可影響植物物候期變化[4-6]和生長(zhǎng)季變化[7-9]。MENZEL等[10]分析認(rèn)為歐洲78%的植物展葉、開(kāi)花、果實(shí)物候均有提前趨勢(shì)，只有3%明顯推遲；而葉變色和落葉物候期變化趨勢(shì)不明顯。徐佳等[11]研究指出1950—2015年中國(guó)木本植物春/夏季物候期（展葉始期、開(kāi)花始期）有87.4%的記錄呈現(xiàn)提前趨勢(shì)；秋季物候期（葉始變色期、葉全變色期）有71.5%記錄呈推遲趨勢(shì)，而57.7%的生長(zhǎng)季物候記錄呈延長(zhǎng)趨勢(shì)。張震等[12]認(rèn)為氣候變暖背景下中國(guó)大部地區(qū)果樹(shù)春季物候期提前，秋季物候期推遲。孟凡棟等[13]認(rèn)為青藏高原的物候初始期變化總體表現(xiàn)為返青期和初花期提前、枯黃期推遲的趨勢(shì)，而果實(shí)期則保持相對(duì)穩(wěn)定?？锥萚14]指出，青藏高原植被生長(zhǎng)開(kāi)始期平均每10年提前2～3天，生長(zhǎng)終止日平均每10年延遲1～2天，生長(zhǎng)季長(zhǎng)度平均每10年延遲1～2天。

在氣候變化和人類活動(dòng)的影響下，青藏高原植物物候發(fā)生了顯著的變化，而物候的變化將會(huì)對(duì)植被生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力以及碳循環(huán)等產(chǎn)生重要的影響[15]。目前，青藏高原草地、作物物候期變化已有研究[16-21]。受蘋果物候觀測(cè)數(shù)據(jù)較少的限制，西藏蘋果物候研究鮮見(jiàn)報(bào)道，為此本研究選取藏東南蘋果長(zhǎng)期連續(xù)的物候觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析蘋果關(guān)鍵物候期對(duì)氣候變暖的響應(yīng)，以期為當(dāng)?shù)靥O果栽培、管理、育種及種植區(qū)劃等提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況

西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)(29°21′—30°15′N，93°27′—95°17′E)地處青藏高原念青唐古拉山東南麓，位于西藏東南部。南部為岡底斯山余脈，北部屬念青唐古拉山支脈高山地段，境內(nèi)平均海拔3000 m。受印度洋暖濕氣流的影響，區(qū)域?qū)俑咴瓬貛Ъ撅L(fēng)半濕潤(rùn)氣候，夏季溫暖濕潤(rùn)、雨水多，冬季較冷、干燥。年平均氣壓708.1 hPa，年日照時(shí)數(shù)2022.0 h，年太陽(yáng)總輻射4224.2 MJ/m2，年平均氣溫9.1℃，氣溫年較差15.1℃，年極端最高氣溫30.6℃，年極端最低氣溫-13.7℃，≥0℃積溫3319.9℃·d；年降水量692.7 mm，最大日降水量65.6 mm，年蒸發(fā)量1808.3 mm，年平均相對(duì)濕度64%，年無(wú)霜期173天。

蘋果是西藏主要經(jīng)濟(jì)林果之一，在自治區(qū)果業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。藏東南（林芝市）蘋果產(chǎn)區(qū)是西藏重要蘋果產(chǎn)區(qū)，也是產(chǎn)量最大的地區(qū)。2020年全自治區(qū)蘋果種植面積為1670 hm2，總產(chǎn)量達(dá)7959 t[22]，其中林芝市蘋果種植面積為557 hm2，總產(chǎn)量為4506 t，分別占全自治區(qū)種植面積和總產(chǎn)量的33.4%和56.6%。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源和處理

蘋果物候期數(shù)據(jù)來(lái)源于西藏自治區(qū)林芝農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站，觀測(cè)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)按照中國(guó)氣象局《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[23]。西藏物候觀測(cè)較晚，始于21世紀(jì)初。本研究選取2001—2020年林芝蘋果芽開(kāi)放期(Buds opening，BO)、展葉始期(First leaf unfolding，LU)、開(kāi)花始期(First flowering，F(xiàn)F)、可采成熟期(Fruit maturing，F(xiàn)M)、葉變色末期(End of leaf coloring，LC)和落葉末期(End of leaf fall，LF)為關(guān)鍵物侯期，并根據(jù)蘋果生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，增加了果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期(Length of fruit growing period，F(xiàn)G)和果樹(shù)生長(zhǎng)季(Length of tree growing season，TG)進(jìn)行分析。果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期指蘋果花子房授精后到蘋果成熟期（子房授精時(shí)間定為始花期后8天），果樹(shù)生長(zhǎng)季指展葉始期至葉變色末期[24-25]。其中，芽開(kāi)放期、展葉始期和開(kāi)花始期為春季物候期，可采成熟期、葉變色末期和落葉末期為秋季物候期。

氣象要素來(lái)源于西藏自治區(qū)氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，選取同時(shí)段的逐日平均氣溫(Tm)、最高氣溫(Tmax)、最低氣溫(Tmin)、相對(duì)濕度(RH)、降水量(Pr)和日照時(shí)數(shù)(S)等數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

蘋果物候期及生長(zhǎng)期長(zhǎng)度、氣候要素的變化趨勢(shì)均利用線性傾向估計(jì)法，并采用F檢驗(yàn)法對(duì)其顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)（P＜0.10、P＜0.05、P＜0.01和P＜0.001）。

運(yùn)用Pearson相關(guān)系數(shù)分析各氣候要素與物候期及生長(zhǎng)期長(zhǎng)度的相關(guān)性，采用t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，再利用優(yōu)勢(shì)分析方法[26]討論影響物候期及生長(zhǎng)期長(zhǎng)度變化的主導(dǎo)因子。

數(shù)據(jù)處理、分析和繪圖均采用Excel 2007軟件完成，并利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[27]提供的優(yōu)勢(shì)分析方法進(jìn)行計(jì)算和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 物候期和生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度平均態(tài)特征

如表1所示，2001—2020年藏東南蘋果芽開(kāi)放期平均出現(xiàn)在3月19日，最早可提早到3月初，最晚延遲至4月初，早晚相差29天；展葉始期出現(xiàn)在3月中旬—4月上旬，平均日期為3月29日；開(kāi)花始期最早在3月下旬，最晚較最早偏遲33天，出現(xiàn)在4月下旬，平均日期為4月15日；可采成熟期平均日期為9月23日，最早9月中旬，最遲10月中旬，兩者相差30天；葉變色末期最晚可推遲到11月底，最早11月初，早晚相差24天，平均日期為11月14日；落葉末期出現(xiàn)在11月中旬—12月下旬，早晚相差33天。蘋果全生育期長(zhǎng)度平均為241天，最長(zhǎng)與最短相差30天；果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度平均為153天，最長(zhǎng)與最短長(zhǎng)度相差41天。與中國(guó)蘋果主產(chǎn)地比較[24]，藏東南果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度要偏長(zhǎng)15～18天，而果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度卻偏短8～33天。

3.2 物候期及其長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)

從2001—2020年藏東南蘋果各物候期和生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)來(lái)看（表1），蘋果各物候期均呈推遲趨勢(shì)，平均每10年推遲2.11～10.20天（除可采成熟期未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)外，P＜0.10），以開(kāi)花始期推遲的最多(P＜0.01)，其次是展葉始期，為9.53 d/10 a(P＜0.01)；春季物候期較秋季物候期推遲的明顯。果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度表現(xiàn)為顯著的縮短趨勢(shì)，平均每10年縮短8.10天（圖1，P＜0.01），而果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度縮短趨勢(shì)不顯著，為-1.59 d/10 a。與中國(guó)蘋果主產(chǎn)地比較[24]，主產(chǎn)地秋季物候期為推遲，春季物候期為提前，而藏東南各物候期均為推遲。主產(chǎn)地果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度和果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度均呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，然而藏東南兩者卻趨于縮短。

表1 2001—2020年藏東南蘋果物候期的氣候特征值

圖1 2001—2020年藏東南蘋果果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度的變化

3.3 物候期氣候要素的變化趨勢(shì)

表2給出了2001—2020年蘋果各物候期間氣候要素的線性變化趨勢(shì)，結(jié)果顯示：（1）芽開(kāi)放期—可采成熟期Tm、Tmax、Tmin呈升高趨勢(shì)，升幅為0.57～1.38℃/10 a，其中以芽開(kāi)放期—展葉始期Tmin升幅最大(P＜0.01)；期間的Pr呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，為0.84～13.84 mm/10 a；而S傾向于減少，平均每10年減少6.31～150.74 h，以開(kāi)花始期—可采成熟期S減幅最為明顯；≥0℃積溫(∑T0)以升高趨勢(shì)為主。（2）可采成熟期以后，Tm、Tmax、Tmin、RH、Pr均趨于下降，氣溫平均每10年降低0.15～1.41℃，以葉變色末期—落葉末期間的Tmin降溫率最大；DTR趨于增大，以可采成熟期—葉變色末期最為明顯，平均每10年增大0.50℃；S、∑T0在可采成熟期—葉變色末期趨于增加，而在葉變色末期—落葉末期卻呈減少趨勢(shì)。（3）在果實(shí)生長(zhǎng)生育期內(nèi)，Tm、Tmax、Tmin、Pr均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，其他要素趨于下降，其中S減幅達(dá)152.89 h/10 a(P＜0.01)。（4）就整個(gè)果樹(shù)生長(zhǎng)季而言，只有Pr、RH、S呈下降趨勢(shì)，仍以S減幅最大，為112.47 h/10 a(P＜0.01)；其他氣候要素均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。

表2 2001—2020年藏東南部蘋果物候期氣候要素的變化趨勢(shì)

此外，還發(fā)現(xiàn)2001—2020年果樹(shù)生長(zhǎng)季的Tmax、DTR表現(xiàn)出先增后降的二次曲線變化趨勢(shì)（圖2a、b），其中前10年（2001—2010年）趨于顯著的升高，升幅分別 為 0.16℃/a(P＜0.01)、0.13℃/a(P＜0.01)；后 10 年（2011—2020年）呈顯著的下降趨勢(shì)，平均每年分別降低0.07℃(P＜0.05)和0.13℃(P＜0.01)。S也表現(xiàn)出先增后降的二次曲線變化（圖2c），其中前10年呈升高趨勢(shì)，為24.16 h/a(P＜0.10)，后10年以-21.82 h/a的速度趨于減少(P＜0.05)。如圖2d、e所示，RH、Pr波動(dòng)較大，總體上呈現(xiàn)為“降—升—降”的變化趨勢(shì)，RH在2001—2006、2007—2015、2016—2020年3個(gè)階段的變幅分別為-1.27%/a、0.89%/a、-1.24%/a，其中前2個(gè)通過(guò)P＜0.01；Pr在2001—2006、2007—2015、2016—2020年3個(gè)階段的變幅較大，依次為-34.06、23.22、-40.85 mm/a，但未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)水平?！芓0不同，表現(xiàn)為“升—降—升”的變化趨勢(shì)（圖 2f），在 2001—2006、2007—2015、2016—2020年 3個(gè)時(shí)段分別以 41.07、-32.79、93.61(℃·d)/a的速度顯著變化(P＜0.05)，增幅明顯大于減幅。

圖2 2001—2020年藏東南蘋果果樹(shù)生長(zhǎng)季的氣候要素變化

3.4 物候期與氣候要素的關(guān)系

3.4.1 物候期 首先采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析了前期逐旬氣候要素與藏東南蘋果物候期的相關(guān)性，再通過(guò)優(yōu)勢(shì)分析方法，從通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(P＜0.05)的氣候因子中選取主導(dǎo)因子（表3），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）芽開(kāi)放期不僅與1月下旬Tmin、2月上旬RH呈顯著的正相關(guān)，還與1月上旬Pr、3月上旬S存在顯著的負(fù)相關(guān)。其中，1月上旬Pr是主導(dǎo)因子，從圖3a可知，1月上旬Pr平均每增加（減少）1 mm，芽開(kāi)放期推遲（提前）1.78天。（2）展葉始期和開(kāi)花始期與3月上中旬Tm、Tmax呈顯著的負(fù)相關(guān)，也與3月上中旬S有著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中，3月中旬S是影響展葉始期變化的主導(dǎo)因子，而3月上旬Tmax卻是影響開(kāi)花始期早晚的主導(dǎo)因子。如圖3b、c所示，3月中旬S每增加（減少）10 h，展葉始期提前（推遲）4.58天；3月上旬Tmax每升高（降低）1℃，開(kāi)花始期提前（推遲）3.29天。（3）8月下旬Tm是影響可采成熟期變化的主導(dǎo)因子，兩者相關(guān)系數(shù)為0.534，為正相關(guān)，也就是說(shuō)Tm每升高1℃，可采成熟期推遲3.15天（圖3d）。（4）影響葉變色末期變化的氣候因子有10月上中旬Tmin和10月中旬S，其中10月中旬S為主導(dǎo)因子，兩者為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.557(P＜0.05)。從圖3e來(lái)看，10月中旬S每增加（減少）10 h，葉變色末期提前（推遲）2.97天。（5）與落葉末期存在顯著相關(guān)的氣候因子有10月上旬Tm、Tmin和11月上旬Tm、Tmin，其中10月上旬Tmin是主導(dǎo)因子，相關(guān)關(guān)系為0.498，如圖3f所示，10月上旬Tmin升高（下降）1℃，落葉末期推遲（提早）2.84天。

表3 影響藏東南蘋果物候期的主要?dú)夂蛞蜃?/p>

圖3 藏東南蘋果物候期與主導(dǎo)氣候因子的點(diǎn)聚圖

3.4.2 物候生長(zhǎng)期長(zhǎng)度 根據(jù)表4給出的藏東南部蘋果物候期長(zhǎng)度與同期氣候要素的相關(guān)系數(shù)來(lái)看，各物候期長(zhǎng)度均與DTR的相關(guān)性不顯著；大部分物候期長(zhǎng)度與S、∑T0呈顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)大于0.620(P＜0.01)；僅有個(gè)別物候期長(zhǎng)度與Tm、Tmax、Tmin、RH和Pr存在顯著的相關(guān)性，如開(kāi)花始期—可采成熟期長(zhǎng)度、果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度與Tm、Tmax呈顯著的負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；可采成熟期—葉變色末期長(zhǎng)度與RH存在較顯著的負(fù)相關(guān)(P＜0.10)；降水量只與芽開(kāi)放期—展葉始期長(zhǎng)度、葉變色末期—落葉末期長(zhǎng)度有著顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.10)。

表4 2001—2020年藏東南部蘋果物候期長(zhǎng)度與氣象要素的相關(guān)系數(shù)

同理分析了影響各物候生長(zhǎng)期長(zhǎng)度變化的主導(dǎo)氣候因子，除葉變色末期—落葉末期是S外，其他物候期為∑T0。其中，∑T0對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度和果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度的影響，其貢獻(xiàn)率分別24.9%、29.9%。

4 結(jié)論與討論

（1）藏東南蘋果果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度和果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度平均值分別為241、153天。與中國(guó)蘋果主產(chǎn)地比較，藏東南果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度偏長(zhǎng)15～18天，而果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度卻偏短8～33天。

（2）2001—2020年藏東南蘋果各物候期均呈推遲趨勢(shì)，平均每10年推遲2.11～10.20天，以開(kāi)花始期推遲的最多；春季物候期較秋季物候期推遲的明顯。果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度以8.10 d/10 a的速度顯著縮短，而果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度呈略縮短趨勢(shì)。中國(guó)蘋果主產(chǎn)地秋季物候期為推遲，春季物候期為提前，而藏東南各物候期均為推遲；主產(chǎn)地果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)度、果樹(shù)生長(zhǎng)季長(zhǎng)度都呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，然而藏東南兩者卻趨于縮短。

（3）2001—2020年藏東南蘋果可采成熟期之前各物候期間Tm、Tmax、Tmin、Pr趨于增加，S減少，∑T0以升高為主。可采成熟期之后，Tm、Tmax、Tmin、RH、Pr均趨于下降，DTR增大；S、∑T0表現(xiàn)不一，葉變色末期前為增加，之后卻呈減少趨勢(shì)。整個(gè)果樹(shù)生長(zhǎng)季內(nèi)，只有Pr、RH、S呈下降趨勢(shì)，氣溫等其他氣候要素均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。

（4）藏東南春季物候期的主導(dǎo)因子為1月上旬Pr、3月上旬Tmax、3月中旬S，秋季物候期的主導(dǎo)因子是8月下旬Tm、10月上旬Tmin、10月中旬S。其中，3月中旬S每增加（減少）10 h，展葉始期提前（推遲）4.58天；3月上旬Tmax每升高（降低）1℃，開(kāi)花始期提前（推遲）3.29天；8月下旬Tm每升高1℃，可采成熟期推遲3.15天。

（5）藏東南蘋果大部分物候期長(zhǎng)度與S、∑T0呈顯著的正相關(guān)，僅有個(gè)別物候期長(zhǎng)度與Tm、Tmax、Tmin、RH和Pr存在顯著的相關(guān)性。影響物候期長(zhǎng)度的主導(dǎo)氣候因子，除葉變色末期—落葉末期是S外，其他物候期為∑T0。