气候变化对菏泽草本植物物候期的影响

李瑞英

（菏泽市气象局，山东 菏泽 274000）

气候变化对菏泽草本植物物候期的影响

李瑞英

（菏泽市气象局，山东 菏泽 274000）

选取菏泽国家级农业气象试验站1991—2010年4种草本植物物候期资料和同期气象资料，采用统计分析法分析了物候期与气候要素间的关系。结果表明：（1）菏泽的年均温以0.55℃/10 a的速率呈极显著上升（P＜0.01）、降水量以84.6 mm/10 a的速率呈微弱增加、日照时数以143.45 h/10 a的速率呈极显著减少趋势（P＜0.01）。（2）4种草本植物的萌芽期均提前，其中芦苇的萌芽期呈显著提前（P＜0.05），提前速率为7.27 d/10 a，开花期有提前有推迟，黄枯期普遍推迟，其中车前和芦苇的黄枯期呈极显著推迟（P＜0.01），推迟速率分别为8.89 d/10 a和4.97 d/ 10 a。（3）气温是影响草本植物春季物候期的重要因素，萌芽期和开花期的早晚与其前1～2个月气温的负相关程度较高，黄枯期与气温存在正相关，但未达显著水平，其中芦苇的黄枯期与其前1～2个月的日照时数负相关程度较高。

气候变化；物候期；草本植物；菏泽

物候现象是生物节律与环境条件的综合反映，从气象条件来说它不仅反映了当时的天气条件，而且反映了过去一段时间气象条件影响的积累情况[1]。植物物候期的变化在多方面起到一定的指导作用，如物候可以作为预报指标、在引种、选种、植树造林、环境污染的监测等方面都有参考作用。物候变化在确定植物如何响应气候变化方面，被公认为是最敏感、最易于观测的重要“感应器”[2]。鉴于物候在多方面应用的重要性，开展气候变化对物候期的影响研究具有重要意义。大量研究表明[3-13]，温度是影响物候变化的主要因子，植物物候期的早晚与气温密切相关，张峰等[14]研究认为内蒙古克氏针茅草原植物的返青期与其前1～2个月的光照有显著的相关关系，Yuan W P等[15]研究表明土壤有效水对草地植被的物候进程具有重要的作用,李荣平等[16]在芦苇物候期与气候因子的关系中指出芦苇的开花期与年平均气温显著相关，枯黄期与年降水量显著相关，张倩等[17]人研究表明，库尔勒香梨始花期与始花前期气温、不同深度地温以及日照时数呈显著负相关。A Menzel等[18]研究表明，在过去30～50 a中，温度驱动的植物物候变化最明显的是开春提早，在北半球中高纬度开春期平均提早2.5 d/10 a。

菏泽地处山东省西南部，暖温带大陆性气候，光照充足，热量丰富，四季分明，雨热同季。2010年被荣膺为中国优秀旅游城市，山东省唯一的国家级药材市场坐落在菏泽舜王城。当地的典型草本植物主要有莲、车前、苍耳和芦苇等，莲和芦苇在园林绿化中具有重要的观赏价值，车前和苍耳的药用价值特别高，这4种典型草本植物在当地农业生产和经济发展中具有重要的意义。菏泽的气候逐渐呈现变暖的趋势，针对菏泽气候变化对物候的深层次综合影响研究较少。本文在明确其气候变化规律基础上，深入探讨气候变化对草本植物物候期的影响，对于指导当地的农业生产，城市绿化及经济发展等具有重要的理论价值。

1 资料与方法

1.1 资料来源

物候期和气象资料来源于1991—2010年菏泽国家级农业气象观测站的实测数据。

1.2 资料处理

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成距1月1日的实际天数，得到各物候期的时间序列，用线性倾向法分析各物候期及气候特征的变化趋势，相关分析法分析物候期与气象要素之间的相关性。

2 结果与分析

2.1 研究区气候变化特征

由图1可知，1991—2010年菏泽市的年平均气温呈极显著的上升趋势，上升速率为0.55℃/10 a，降水量呈增多趋势，增加速率为84.6 mm/10 a，日照时数以143.45 h/10 a的速率呈极显著减小趋势。可见菏泽市总体的气候变化以气候显著变暖，日照明显减少、降水量微弱增加为主要趋势，这一趋势构成了草本植物生长季节多年变化的气象条件背景。

2.2 物候期的变化趋势

2.2.1 萌芽期

1991—2010年4种草本植物的萌芽期均呈提前趋势（图2），提前速率为2～7 d/10 a，其中芦苇的提前趋势达显著水平（p＜0.05），提前速率为7.27 d/ 10 a，说明芦苇的萌芽期对气候变暖的响应较其他3种植物敏感。4种草本植物中车前的萌芽期最早，出现在2月末，莲的萌芽期最晚，出现在4月中旬，这是由莲的萌芽始温需要15℃左右的生长习性所决定的。

2.2.2 开花期

1991—2010年4种草本植物的开花期变化趋势不一致（图3），莲和车前的开花期呈提前趋势，苍耳和芦苇的开花期则呈推迟趋势，提前或推迟趋势均不显著，变化速率较小，为1～2 d/10 a。车前的开花期较早，出现在4月中旬，芦苇的开花期最晚，出现在9月上旬。

2.2.3 黄枯期

1991—2010年4种草本植物的黄枯期呈不同程度的推迟趋势（图4），其中车前和芦苇的推迟趋势达极显著水平（p＜0.01），推迟速率分别为8.89 d/ 10 a和4.97 d/10 a，莲的推迟趋势较弱，仅为0.08 d/10 a。莲和苍耳的黄枯期出现在10月中旬，车前和芦苇分别在11月中旬和11月上旬。

2.3 气候变化对物候期的影响

草本植物的萌芽期主要受气温的影响，其次是降水和日照时数的影响（表1）。各植物的萌芽期与萌芽前1个月气温的负相关程度较高，说明气温越高，草本植物的萌芽期越早，气温越低，萌芽期越晚。其中车前和苍耳的萌芽期与其前一个月气温、芦苇的萌芽期与其当旬气温的负相关程度均达极显著水平（p＜0.01），莲与气温的负相关程度未达显著水平。植物的萌芽期与降水呈微弱正相关，与日照时数呈负相关，但均未达显著水平。上述结果表明，气温的高低是决定草本植物萌芽期的重要气象因素。

由表2可知，草本植物的开花期与其前1～2个月的气温呈负相关，即温度升高，开花期提前，其中车前的开花期与3月气温的负相关程度达极显著水平（p＜0.01），这与Sparks[19]研究英国21种植物的开花期与当地春季单月气温呈极显著关系是一致的，芦苇的开花期与8月的气温呈显著负相关（p＜0.05），与降水呈微弱的正相关，说明前期降水增多，开花期推迟，开花期与日照时数呈负相关，说明研究区日照时数的减少导致开花期推迟，车前的开花期与3月的日照负相关程度达显著水平（p＜0.05）。可见，气温是影响草本植物开花期的关键因子，其次是日照时数，降水量对开花期的影响作用不大。

由表3可知，草本植物的黄枯期与气温存在较好的正相关关系，即温度升高，黄枯期推迟。降水和日照对物候的影响在不同植物间的表现不同，芦苇的黄枯期与其前2个月的降水呈正相关，与日照时数呈负相关，这可能是由芦苇的挺水特性决定的，而其他3种植物的黄枯期与降水均呈负相关，与日照呈正相关。其中芦苇的黄枯期与前1个月的日照时数呈极显著负相关（p＜0.01），与前2个月的日照时数呈显著负相关（p＜0.05），由芦苇黄枯期的变化趋势及气象要素的分析结果可知，气温、降水和日照对芦苇的黄枯期均起到推迟作用，以日照时数的影响最大。

3 结论与讨论

3.1 结论

1991—2010年菏泽市的气温以0.55℃/10 a的速率呈极显著上升、降水量以84.6 mm/10 a的速率呈微弱增加、日照时数以143.45 h/10 a的速率呈极显著减少，在此气候变化的背景下，4种草本植物的萌芽期均提前，其中芦苇的萌芽期呈显著提前趋势，开花期的变化有提前有推迟，黄枯期普遍推迟，其中车前和芦苇的黄枯期推迟趋势达到极显著水平（p＜0.01）。春季物候期主要受气温的影响，其次是日照时数的影响，降水量对物候期的影响相对比较微弱。

3.2 讨论

（1）春季物候期与气温呈负相关，即气温升高，春季物候期提前，而秋季物候期中的黄枯期与气温呈正相关，但相关程度未达显著水平，即随着气温的升高，黄枯期相应推迟，这与许多学者认为的随着气温升高，春季物候期提前，秋季物候期推迟的结果一致[7，16，20-21]。草本植物物候期的发生早晚主要受其前1～2个月气温的影响，其中萌芽期和开花期受平均气温的影响程度高于黄枯期的影响程度，这可能是因为秋季物候期的出现主要由温度下降到一定界限引起[22]。在未来气温极显著升高，日照极显著减少，降水量增加较少的背景下，菏泽市半干旱化的状况将有所加剧，同时对生态环境的保护及水资源的高效合理利用带来更大的挑战。

（2）由于植物自身的生理特性，不同物种、不同物候期对气候变化的响应及变化幅度存在差异。莲是喜温喜阳的水生植物，对气象条件的要求比较高，在近20 a的气候变化背景下，莲的萌芽期、开花期和黄枯期的变化均不显著，由此可以看出，莲对气候变化的响应不敏感。芦苇生在浅水中或低湿地，具有挺水特性，其黄枯期与9—10月的降水呈正相关，与日照时数负相关，说明降水多，日照少则利于黄枯期的推迟，而9—10月的气候趋势为降水增多，日照减少，共同导致了芦苇的黄枯期推迟现象的发生。影响车前物候变化的气候因素主要是气温，车前较耐旱的特性决定了降水对其影响的作用不大。苍耳常生长于平原、丘陵、低山等地，对气候条件的要求不严，由此对气候变化的响应也不敏感。

（3）影响植物物候的因素很多，涉及到气象、水文、土壤、生态环境等综合影响。本研究仅从气候因素方面来探讨，缺乏全面细致的分析，对在植物生长的不同时期发挥不同作用的其它影响因素及其相互作用方面还有待进一步研究。

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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.气候变化对菏泽草本植物物候期的影响[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（1）：69-74.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.01.012

2013-09-25；

2013-11-26

公益性行业（气象）科研专项（GYHY201206020）和山东省气象局课题“鲁西南典型植物物候期对气候变化的响应”（2013sdqx11）共同资助。

李瑞英（1981-），女，工程师，现从事农业气象与气候变化研究。E-mail：lirycg@163.com