氣溫對巴楚縣喬木物候的影響

郝宏飛，朱海棠，辜永強，楊育林

（1.巴楚縣氣象局，新疆喀什 843800；2.哈密地區(qū)氣象局，新疆哈密 839000）

氣溫對巴楚縣喬木物候的影響

郝宏飛1，朱海棠2，辜永強1，楊育林1

（1.巴楚縣氣象局，新疆喀什 843800；2.哈密地區(qū)氣象局，新疆哈密 839000）

利用新疆巴楚氣象站1987—2013年物候資料和氣象資料，運用線性回歸、t檢驗、相關分析等方法，分析了巴楚縣氣溫和喬木物候期的變化特征，以及氣溫對植物物候期的影響。結果表明：近27 a巴楚縣喬木春季展葉始期表現(xiàn)出明顯提前趨勢，秋季葉變色始期表現(xiàn)出推遲趨勢，生長季明顯延長；3月氣溫對展葉始期的影響最顯著，巴楚縣3月氣溫每上升1℃，喬木展葉始期提前2.6 d。

氣候變化；喬木；物候；巴楚

物候是生物節(jié)律與環(huán)境條件的綜合反映[1]，物候記錄不僅反映了當時當?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境狀態(tài)，而且還是對過去一段時間氣象條件的積累對生物的綜合影響[2]，溫度是植物物候變化的主要影響因子[3-6]，隨著全球氣候變暖，許多物候現(xiàn)象發(fā)生了明顯的變化，在歐洲、北美等地，植物春季物候期出現(xiàn)不同程度的提前[7-8]，我國的一些學者對近幾十年植物物候變化進行了大量研究，仲舒穎[9]等通過分析近40 a中國東部木本植物秋季葉全變色期變化，得出最低溫度每升高或降低1℃，植物葉全變色期平均推遲或提前約3 d。高祺[10]等對河北省木本植物物候變化及其對氣候變暖的響應進行了分析，結果表明，隨著氣溫的升高，木本植物春季物候出現(xiàn)明顯提前趨勢，秋季物候出現(xiàn)推遲趨勢，植物生長季明顯延長。近年來，一些學者曾就新疆部分區(qū)域物候進行過一定研究，張山清[11]等分析了氣溫變化對吐魯番地區(qū)木本植物春季物候的影響，發(fā)現(xiàn)對各物候影響最明顯的關鍵時段為物候出現(xiàn)前1—8旬的溫度條件，關鍵時段的平均氣溫每升高1℃，可導致春季物候期提早1.3～3.1 d。徐臘梅[12]等分析了烏蘭烏蘇的物候變化規(guī)律及其對氣候變化的響應，表明木本植物生育期明顯延長，與4—10月平均氣溫趨勢一致。以上研究均面向單站點或區(qū)域性研究，新疆地域類型復雜,各地氣候差異明顯，不同植物種類在不同地區(qū)對氣候變化的響應可能是不同的[13]，為此，本文擬以巴楚國家基本氣象站喬木物候數(shù)據(jù)資料，分析氣候變暖背景下，近27 a巴楚縣喬木物候變化及其對氣候增暖的響應，掌握巴楚縣植物物候的變化規(guī)律，旨在為當?shù)乇Ｗo生態(tài)環(huán)境、未來物候預測，引進新物種等提供科學參考。

1 資料來源及分析方法

1.1 資料來源

物候資料和氣象資料均來源于巴楚國家基本氣象站。依據(jù)物候觀測年代長、連續(xù)性好、代表性強的原則，選取該站1987—2013年共27 a的4種主要喬木觀測資料進行分析。4種植物分別是新疆楊（Populus bolleana Lauche）、榆樹（Ulmus pumila）、沙棗（EaeagnysQxycarpaschlecht）、杏（Prunus armeniaca）。所研究的物候期為展葉始期和葉變色始期。本文采用Schnell[14]的定義，將樹木展葉始期與葉變色始期稱為樹木物候生長季節(jié)。

1.2 研究方法

采用線性回歸方法分析逐年、各季的平均氣溫及植物物候期的趨勢變化特征；通過計算植物物候與不同時段平均溫度的相關系數(shù)，判斷氣溫對植物物候期影響顯著敏感時段，進而擬合出顯著敏感時段溫度變化對植物物候的影響程度。

2 結果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年平均氣溫變化

由圖1可以看出，1987—2013年巴楚縣年平均氣溫總體呈變暖趨勢，線性變暖速率為0.211℃/10 a（p=0.093 3），27 a來已上升了0.6℃。氣溫距平曲線變化以1997年為分界點，1997年以前氣溫距平以負值為主，1996年為近27 a最低值，1997年后氣溫距平大多為正值，且期間出現(xiàn)兩次峰值，分別為2004、2007年，表明21世紀以后升溫趨勢較為顯著。

2.1.2 季平均氣溫變化

由圖2可以看出，1987—2013年巴楚縣氣溫變化存在明顯的季節(jié)性差異。春、夏、秋季氣溫均呈上升趨勢，線性上升趨勢分別為0.734℃/10 a（p= 0.001 3）、0.211℃/10a（p=0.182 6）、0.996℃/10 a（p= 0.000 3），其中春、秋季氣溫上升趨勢顯著，27 a來春、夏、秋三季已分別上升了2.0℃、0.6℃、2.7℃；冬季氣溫以0.373℃/10 a（p=0.182 9)的速率呈不顯著下降趨勢，27 a來已下降了1.0℃。由此可見，巴楚縣年平均氣溫升高主要是春、秋季氣溫顯著升高所致。

2.2 喬木物候期

2.2.1 喬木物候期基本特征

表1為巴楚縣近30 a喬木物候期統(tǒng)計表，由表中可知，喬木春季物候集中在3—4月，秋季物候期集中在10月。展葉始期最早為榆樹（3月28日），最晚為杏（4月8日），各喬木展葉始期最早日和最晚日相差19～21 d；葉變色始期最早為杏（10月7日），最晚為沙棗（10月24日），各喬木葉變色始期最早日和最晚日相差9～19 d。

由變異系數(shù)可以看出，巴楚縣喬木物候期變異系數(shù)整體較小，為0.001～0.06，屬弱變異性。這表明巴楚縣喬木物候期穩(wěn)定，年際差異相對較小。

2.2.2 喬木物候期變化

由圖3可以看出，1987—2013年巴楚縣喬木春季物候表現(xiàn)出明顯提前趨勢，秋季物候表現(xiàn)出推遲趨勢。展葉始期提前速率為0.302～0.476 d/a，平均為0.377 d/a；葉變色始期推遲速率為0.044～0.252 d/a，平均為0.165 d/a（表2），由此可見，就平均而言，近27a巴楚縣春季物候已逐漸提前了10 d左右，秋季物候推遲了4 d左右。因而，生長季明顯延長，主要是春季物候提前顯著所致。

2.3 氣溫變化對喬木物候的影響2.3.1植物物候與不同時段平均氣溫的相關分析

大量的研究表明，植物物候的早晚波動主要取決于物候出現(xiàn)前的氣溫條件[3-6]，巴楚縣所選物種的展葉始期主要集中在3月底—4月上旬，葉變色始期集中在10月中、下旬。因此，分別計算了4種植物展葉始期、葉變色始期與對應平均物候期前不同時段平均氣溫的相關系數(shù)，本文將相關關系最顯著的時段稱之為顯著敏感時段，即植物物候期對這一時段的平均氣溫最敏感，物候期的提前或推遲主要取決于這一時段平均氣溫的高低。

表3顯示，巴楚縣喬木展葉始期與1—4月各月氣溫均呈負相關，其中，與3月均溫相關系數(shù)最顯著，相關系數(shù)達到-0.62～-0.89（P<0.01），隨著距展葉期時間提前量的增加，1月、2月均溫與展葉始期的相關系數(shù)較小。這說明植物的展葉期對春季溫度響應的顯著敏感時段主要集中在3月，即植物展葉期的早晚波動主要受這一時段的平均溫度產(chǎn)生響應的結果，展葉期隨3月溫度升高而提前，反之推遲。秋季葉變色始期與其前期的9月、10月平均溫度呈現(xiàn)一定的正相關關系，但相關系數(shù)較?。≒>0.05）?？芍?，隨溫度的不斷升高，春季物候?qū)鉁刈兓姆磻鼮轱@著，這與徐雨晴等的研究結果一致[15]。

2.3.2 顯著敏感時段溫度變化對喬木物候的影響

進一步將展葉期與其顯著敏感時段的平均溫度進行線性回歸統(tǒng)計分析，由表4可知，顯著敏感時段的平均氣溫每升高1℃，喬木春季展葉始期平均提早2.6 d。線性趨勢分析表明，近27 a巴楚縣3月平均氣溫以0.090℃/a（P=0.020 2）的速率呈顯著變暖趨勢，27 a來已升高了2.4℃?？梢姡@是導致巴楚縣27 a來喬木展葉始期提前10 d左右的主要因素。

2.3.3 年、季平均氣溫變化對植物物候的影響

表5為近27 a巴楚縣新疆楊、榆樹、沙棗、杏4種喬木的春季展葉始期和秋季葉變色始期與同期年、季平均氣溫的相關關系。可以看出，展葉始期與春季氣溫的相關性最好，相關系數(shù)為-0.55～-0.83（P<0.01），表明春季平均氣溫升高，展葉期提前。展葉始期與年均溫相關性也較好（P<0.05），與冬季氣溫的相關系數(shù)較小（P>0.05）；葉變色始期與秋季均溫除杏外，其它喬木均相關顯著（P<0.05），與年均溫、夏季均溫相關系數(shù)大多不顯著。因此，就年、季尺度來說，木本植物的春季展葉始期對溫度變化的敏感性依然顯著高于葉變色始期，這與前面的研究結果一致。

由展葉始期與春季均溫、葉變色始期與秋季均溫的線性回歸統(tǒng)計分析可知，春季氣溫每升高1℃，喬木春季展葉始期平均提早4.0 d，秋季氣溫每升高1℃，喬木秋季葉變色始期平均推遲1.0 d。

3 結論

（1）1987—2013年巴楚縣年平均氣溫為變暖趨勢，線性變暖速率為0.161℃/10 a，低于全國氣溫平均上升趨勢（0.22℃/10 a）[16]。春、夏、秋季氣溫均呈上升趨勢，冬季氣溫呈不顯著下降趨勢，其中春、秋季升溫顯著，是巴楚縣年平均氣溫升高主要拉動因素。

（2）近27 a巴楚縣喬木展葉始期呈提前趨勢，葉初變色始期呈推遲趨勢，樹木物候生長季延長。

（3）巴楚縣喬木的展葉期對春季溫度響應的顯著敏感時段主要集中在3月，3月平均氣溫每升高1℃，喬木春季展葉始期平均提早2.6 d；葉初變色期隨溫度上升大多呈推遲趨勢，但對氣溫變化的反應沒有春季物候?qū)鉁刈兓姆磻@著。

（4）巴楚縣喬木展葉始期與春季均溫相關性也較好，二者均為顯著負相關關系，春季平均氣溫每升高1℃，喬木春季展葉始期平均提早4.0 d，秋季氣溫每升高1℃，喬木秋季葉變色始期平均推遲1.0 d。就年、季尺度而言，喬木的春季展葉始期對溫度變化的敏感性依然顯著高于葉變色始期。

本研究主要從對喬木物候期影響最顯著的氣溫方面進行分析，結果顯示巴楚縣喬木秋季物候期穩(wěn)定，對溫度變化的敏感性不高，在與對應物候期前不同時段氣溫的相關分析中，沒有表現(xiàn)出一致性的規(guī)律性，如榆樹和沙棗的葉變色始期隨夏季氣溫升高物候期提前，而新疆楊和杏卻呈反相變化，夏季氣溫升高秋季物候卻推后。這可能與植物葉變色期的早晚除了受氣溫變化影響外，同時還受其自身生物學特性及其它多種氣候因子綜合影響有關，今后應加強對植物種間差異及綜合因子交互影響的分析。

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Effects of Temperature on Phenology of Woody Plants in Bachu County

HAO Hongfei1，ZHU Haitang2，GU Yongqiang1，YANG Yulin1

（1.Bachu Meteorological Bureau，Kashi 843800；2.Hami Meteorological Bureau，Hami 839000）

The Change characteristics of temperature and phenology of woody plants and effects of temperature on phenology of woody plants in Bachu county were analyzed using the methods of linear regression,T-test and correlation analysis according to the phenological and meteorological data during the period from 1987 to 2013 from Bachu county,Xinjiang.The results showed that,in the past 27 years,the beginning of spring leaf expansion of woody plants appeared advanced trends, and the beginning of autumn leaf color change appeared prolonged trends,and the whole growing season significantly prolonged,and the temperature in March had the most impacts on the beginning of spring leaf expansion.For every 1℃increase of temperature in March,the beginning of spring leaf expansion advanced by 2.6 d.

climatic change；woody plants；phenology；Bachu

S162.5

B

1002-0799（2015）04-0062-05

郝宏飛，朱海棠，辜永強，等.氣溫對巴楚縣喬木物候的影響[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（4）：62-66.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.04.010

2014-09-09；

2014-11-02

科技部、財政部公益性行業(yè)科研專項“農(nóng)田水分利用效率對氣候變化的響應與適應技術”（GYHY201106029-09）、國家重大科學研究計劃“973”項目（2012CB956204-2）資助。

郝宏飛（1978-），女，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)氣象測報工作。E-mail：448766726@qq.com