氣候變化對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）

氣候變化對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）

選取菏澤國家級農業(yè)氣象試驗站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)計分析法分析了物候期與氣候要素間的關系。結果表明：（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、日照時數以143.45 h/10 a的速率呈極顯著減少趨勢（P＜0.01）。（2）4種草本植物的萌芽期均提前，其中蘆葦的萌芽期呈顯著提前（P＜0.05），提前速率為7.27 d/10 a，開花期有提前有推遲，黃枯期普遍推遲，其中車前和蘆葦的黃枯期呈極顯著推遲（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，萌芽期和開花期的早晚與其前1～2個月氣溫的負相關程度較高，黃枯期與氣溫存在正相關，但未達顯著水平，其中蘆葦的黃枯期與其前1～2個月的日照時數負相關程度較高。

氣候變化；物候期；草本植物；菏澤

物候現象是生物節(jié)律與環(huán)境條件的綜合反映，從氣象條件來說它不僅反映了當時的天氣條件，而且反映了過去一段時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作用，如物候可以作為預報指標、在引種、選種、植樹造林、環(huán)境污染的監(jiān)測等方面都有參考作用。物候變化在確定植物如何響應氣候變化方面，被公認為是最敏感、最易于觀測的重要“感應器”[2]。鑒于物候在多方面應用的重要性，開展氣候變化對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，張峰等[14]研究認為內蒙古克氏針茅草原植物的返青期與其前1～2個月的光照有顯著的相關關系，Yuan W P等[15]研究表明土壤有效水對草地植被的物候進程具有重要的作用,李榮平等[16]在蘆葦物候期與氣候因子的關系中指出蘆葦的開花期與年平均氣溫顯著相關，枯黃期與年降水量顯著相關，張倩等[17]人研究表明，庫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數呈顯著負相關。A Menzel等[18]研究表明，在過去30～50 a中，溫度驅動的植物物候變化最明顯的是開春提早，在北半球中高緯度開春期平均提早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年被榮膺為中國優(yōu)秀旅游城市，山東省唯一的國家級藥材市場坐落在菏澤舜王城。當地的典型草本植物主要有蓮、車前、蒼耳和蘆葦等，蓮和蘆葦在園林綠化中具有重要的觀賞價值，車前和蒼耳的藥用價值特別高，這4種典型草本植物在當地農業(yè)生產和經濟發(fā)展中具有重要的意義。菏澤的氣候逐漸呈現變暖的趨勢，針對菏澤氣候變化對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)律基礎上，深入探討氣候變化對草本植物物候期的影響，對于指導當地的農業(yè)生產，城市綠化及經濟發(fā)展等具有重要的理論價值。

1 資料與方法

1.1 資料來源

物候期和氣象資料來源于1991—2010年菏澤國家級農業(yè)氣象觀測站的實測數據。

1.2 資料處理

物候觀測數據采用Julian日換算法，將逐年各物候期出現日期轉化成距1月1日的實際天數，得到各物候期的時間序列，用線性傾向法分析各物候期及氣候特征的變化趨勢，相關分析法分析物候期與氣象要素之間的相關性。

2 結果與分析

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，上升速率為0.55℃/10 a，降水量呈增多趨勢，增加速率為84.6 mm/10 a，日照時數以143.45 h/10 a的速率呈極顯著減小趨勢?？梢姾蕽墒锌傮w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，這一趨勢構成了草本植物生長季節(jié)多年變化的氣象條件背景。

2.2 物候期的變化趨勢

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（圖2），提前速率為2～7 d/10 a，其中蘆葦的提前趨勢達顯著水平（p＜0.05），提前速率為7.27 d/ 10 a，說明蘆葦的萌芽期對氣候變暖的響應較其他3種植物敏感。4種草本植物中車前的萌芽期最早，出現在2月末，蓮的萌芽期最晚，出現在4月中旬，這是由蓮的萌芽始溫需要15℃左右的生長習性所決定的。

2.2.2 開花期

1991—2010年4種草本植物的開花期變化趨勢不一致（圖3），蓮和車前的開花期呈提前趨勢，蒼耳和蘆葦的開花期則呈推遲趨勢，提前或推遲趨勢均不顯著，變化速率較小，為1～2 d/10 a。車前的開花期較早，出現在4月中旬，蘆葦的開花期最晚，出現在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（圖4），其中車前和蘆葦的推遲趨勢達極顯著水平（p＜0.01），推遲速率分別為8.89 d/ 10 a和4.97 d/10 a，蓮的推遲趨勢較弱，僅為0.08 d/10 a。蓮和蒼耳的黃枯期出現在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數的影響（表1）。各植物的萌芽期與萌芽前1個月氣溫的負相關程度較高，說明氣溫越高，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月氣溫、蘆葦的萌芽期與其當旬氣溫的負相關程度均達極顯著水平（p＜0.01），蓮與氣溫的負相關程度未達顯著水平。植物的萌芽期與降水呈微弱正相關，與日照時數呈負相關，但均未達顯著水平。上述結果表明，氣溫的高低是決定草本植物萌芽期的重要氣象因素。

由表2可知，草本植物的開花期與其前1～2個月的氣溫呈負相關，即溫度升高，開花期提前，其中車前的開花期與3月氣溫的負相關程度達極顯著水平（p＜0.01），這與Sparks[19]研究英國21種植物的開花期與當地春季單月氣溫呈極顯著關系是一致的，蘆葦的開花期與8月的氣溫呈顯著負相關（p＜0.05），與降水呈微弱的正相關，說明前期降水增多，開花期推遲，開花期與日照時數呈負相關，說明研究區(qū)日照時數的減少導致開花期推遲，車前的開花期與3月的日照負相關程度達顯著水平（p＜0.05）?？梢?，氣溫是影響草本植物開花期的關鍵因子，其次是日照時數，降水量對開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關系，即溫度升高，黃枯期推遲。降水和日照對物候的影響在不同植物間的表現不同，蘆葦的黃枯期與其前2個月的降水呈正相關，與日照時數呈負相關，這可能是由蘆葦的挺水特性決定的，而其他3種植物的黃枯期與降水均呈負相關，與日照呈正相關。其中蘆葦的黃枯期與前1個月的日照時數呈極顯著負相關（p＜0.01），與前2個月的日照時數呈顯著負相關（p＜0.05），由蘆葦黃枯期的變化趨勢及氣象要素的分析結果可知，氣溫、降水和日照對蘆葦的黃枯期均起到推遲作用，以日照時數的影響最大。

3 結論與討論

3.1 結論

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、日照時數以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，其中蘆葦的萌芽期呈顯著提前趨勢，開花期的變化有提前有推遲，黃枯期普遍推遲，其中車前和蘆葦的黃枯期推遲趨勢達到極顯著水平（p＜0.01）。春季物候期主要受氣溫的影響，其次是日照時數的影響，降水量對物候期的影響相對比較微弱。

3.2 討論

（1）春季物候期與氣溫呈負相關，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，但相關程度未達顯著水平，即隨著氣溫的升高，黃枯期相應推遲，這與許多學者認為的隨著氣溫升高，春季物候期提前，秋季物候期推遲的結果一致[7，16，20-21]。草本植物物候期的發(fā)生早晚主要受其前1～2個月氣溫的影響，其中萌芽期和開花期受平均氣溫的影響程度高于黃枯期的影響程度，這可能是因為秋季物候期的出現主要由溫度下降到一定界限引起[22]。在未來氣溫極顯著升高，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，同時對生態(tài)環(huán)境的保護及水資源的高效合理利用帶來更大的挑戰(zhàn)。

（2）由于植物自身的生理特性，不同物種、不同物候期對氣候變化的響應及變化幅度存在差異。蓮是喜溫喜陽的水生植物，對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、開花期和黃枯期的變化均不顯著，由此可以看出，蓮對氣候變化的響應不敏感。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，與日照時數負相關，說明降水多，日照少則利于黃枯期的推遲，而9—10月的氣候趨勢為降水增多，日照減少，共同導致了蘆葦的黃枯期推遲現象的發(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其影響的作用不大。蒼耳常生長于平原、丘陵、低山等地，對氣候條件的要求不嚴，由此對氣候變化的響應也不敏感。

（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。本研究僅從氣候因素方面來探討，缺乏全面細致的分析，對在植物生長的不同時期發(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（GYHY201206020）和山東省氣象局課題“魯西南典型植物物候期對氣候變化的響應”（2013sdqx11）共同資助。

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