鲁西南木本植物生长季及物候期持续日数对气候变暖的响应

来源:气象与环境学报 第31 卷 第1 期 2015-05-22 14:36:49

        植物物候现象是生物节律与环境条件的综合反映,物候期主要受气候因素的制约, 从气象条件来说,物候期不仅反映当时的天气条件, 而且也反映过去一段时间气象条件影响的积累情况。植物物候期变化在多方面起一定的指导作用,可以预知农事活动,在作物引种布局、农业气象预报、农业气候专题分析及区域气候研究等方面均有重要的应用。早期中国气候变化研究中,物候被公认为是最可靠的代用指标之一。中国鲁西南地区地处山东省西南部,属暖温带大陆性气候, 属于黄河冲积平原,地势平坦,土层深厚,是培植优质农副产品的理想区域,也是山东省未来的农业重点发展区。主要气候特点是光照充足热量丰富 四季分明及雨热同季,适宜多种植物生长,典型木本植物有毛白杨、榆树、刺槐和楝树等;其中毛白杨和旱柳被广泛应用于城市绿化,榆树和槐树等具有药用价值,刺槐和楝树等具有经济价值,这些木本植物在社会生产和经济发展中均占有一定的地位。本文选取中国鲁西南地区7 种木本植物,分析物候持续日数及生长季对气候变暖的响应,为农业气象预报和农业气候专题分析等提供科学依据。

     资料来源

     气候资料和物候期资料来源于1981-2010 年中国鲁西南地区菏、曹县和济宁 3 个气象观测站的地面观测数据和物候观测数据 物候期资料选取毛白杨、旱柳、榆树、梧桐、刺槐、合欢和楝树 7 种木本植物,由于部分物候期资料不完整,只选取资料完整的展叶持续期( 展叶始期至展叶盛期) 开花持续期(开花始期至开花末期) 叶变色持续期( 叶变色始期至叶变色末期) 和落叶持续期( 落叶始期至落叶末期) 4 个物候期关于植物生长季的定义多样,有基于温度的植物生长季定义,也有基于物候的植物生长季定义,木本植物物候生长季是指植物的春季物候期( 发芽期、展叶期) 到秋季物候期( 叶变色期 落叶期) 的时间长度,而本文定义木本植物的生长季为展叶始期至落叶末期之间的日期。

      研究方法

    物候观测数据采用 Julian 日换算法,将逐年各物候期出现日期转化为距1 1 日的实际天数,得到各物候期的时间序列,再根据定义计算各物候持续期的天数线性趋势采用线性回归方程 Y = bt + a( t = 1 23,...,n) 拟合某一气象要素序列,其中 a 为回归常数,b 为回归系数( b × 10 为该要素的趋势系数) 回归系数b可定量反映要素随年份的线性变化趋势,其符号表示要素的升降,数值的大小反映上升或下降的速率,即上升或下降的倾向速度。

       结果表明

       1981-2010 年中国鲁西南地区气温呈极显著上升的趋势( P 0. 01) ,随着气候变暖,木本植物春季物候期间隔缩短, 秋季物候期间隔延长,全生长季延长,且全生长季变化趋势比各物候持续期变化趋势明显 展叶持续期主要与上月 当月和持续月平均气温呈负相关,其中梧桐展叶持续期与当月平均气温呈极显著负相关( P 0. 01); 旱柳和刺槐开花持续期与持续月平均气温呈显著正相关( P 0. 05); 叶变色持续期和落叶持续期与上月 当月 结束月和持续月平均气温呈正相关,其中旱柳与平均气温达显著正相关( P 0. 05) 木本植物全生长季与气温呈正相关,其中旱柳生长季变化对气候变暖的响应最敏感, 其次为榆树 梧桐和楝树生长季变化对气候变暖的响应较敏感 随着年平均气温每升高 1 ℃, 植物生长季延长3. 0 20. 0 d;年平均最高气温每升高 1 ℃, 生长季延长 5. 0 14. 0 d; 年平均最低气温每升高 1 ℃, 生长季延长 2. 0-18. 0 d