韶关木本植物春季物候特征及其对气温的响应

杜家铭，刘畅，郑凯

（1.广东省突发事件预警信息发布中心，广东广州 510640；2.广东省气候中心，广东广州 510640）

物候指植物在一年的生长中，随着气候的季节性变化而发生萌芽、抽枝、展叶、开花、结果及落叶、休眠等规律性变化的现象。物候可以反映过去一段时间里气候条件的积累对植物生长发育的综合影响［1-2］。植物物候变化被公认为最易于观测的区域气候变化重要感应器［3-4］。在全球气候变暖背景下，不同区域气候变化程度有差异［5-6］，不同植物物候对气候变化的响应是不同的，西安4种落叶乔木春季展叶盛期平均每10年提前3.8 d［7］，中国65种草本植物开花期平均每10年提前3.4 d［8］，东北地区12种木本植物春季展叶初期平均每10年提前2.3 d［9］，春季气温越高，物候越提前［10］，广东省5个观测点1997—2010年木棉展叶期较1982—1996年提前2～13 d［11］，广东翁源县三华李开花期和成熟期平均每10年提前6.0和6.5 d［12］。

韶关地处南岭山脉南部、广东省北部，属中亚热带季风气候，是广东省最重要的生态屏障，也是广东打造粤北生态特别保护区和国家公园的重要阵地，但关于韶关地区木本植物春季物候特征及其对气温的响应研究鲜有报道。本研究以苦楝和曲江为代表，基于曲江气象站1983—2020年木本植物苦楝物候和同期气象观测资料，分析粤北地区木本植物（苦楝）春季展叶、开花的物候期变化及其对气温的响应特征，为粤北地区制订适应气候变化、生态环境保护政策和技术措施提供支撑。

1 资料与方法

1.1 资料

曲江气象站物候资料和气象资料均来源于广东省气象探测数据中心，物候和气象资料经过了严格的质量控制。选取苦楝作为木本植物研究对象。苦楝物候资料包括1983—2020年春季展叶始期、开花盛期；气象资料为1983—2020年逐日气温数据。

1.2 研究方法

采用Julian日换算方法将物候出现日期转化为距离1月1日的实际日数［1］。用一元一次线性方程y＝a＋bt定量描述气温和物候期的线性变化趋势和程度，采用F检验进行线性变化趋势的显著性检验。计算各温度因子与物候期的Pearson相关系数，采用t检验进行显著性检验。采用线性趋势法研究热量因子对物候期的影响模式［13］。

2 结果与分析

2.1 气温变化

1983—2020年曲江年平均气温总体呈上升趋势，上升速率为每10年0.06℃，但没有通过0.05的显著性检验。曲江年平均气温阶段性变化特征明显，20世纪90年代和21世纪初期气温偏低，其中21世纪初期气温最低，2014年以来气温偏高。由于冬春季气温与植物春季物候期高度相关［14］，因此，分析冬春季气温变化情况，春季升温最显著，升温速率达每10年0.27℃；冬季升温次之，升温速率为每10年0.15℃（图1）。

图1 1983—2020年曲江年（a）、春季（b）和冬季（c）平均气温距平变化

2.2 物候期变化

1983—2020年，曲江苦楝展叶盛期平均出现在3月20日，最早为2009年3月5日，最晚为1984年4月7日；开花盛期平均为4月5日，最早为2013年3月22日，最晚为1984年4月19日。从图2可以看出，近40年来，曲江苦楝展叶盛期和开花盛期总体上均呈提前趋势，其中苦楝展叶盛期平均每年提前0.3 d，开花盛期平均每年提前0.5 d，均通过0.05的显著性检验。

图2 曲江木本植物（苦楝）展叶盛期、开花盛期变化趋势

统计可知，华南地区1997年之后，气温发生了突变性增温［15］，因此以1997年为时间分界线，分析气温突变前（1983—1996年）、气温突变后（1997—2020年）物候期的变化。与气温突变前平均值相比，突变后苦楝展叶盛期、开花盛期平均值分别提前了6和13 d（表1）。

表1 曲江1997年前后木本植物（苦楝）春季物候期平均值差异

2.3 热量因子对木本植物春季物候期的影响

众多研究表明，温度、降水、日照的波动都会对物候期的尽早带来影响，但温度对春季物候期影响最大，冬春季气温与植物春季物候期高度相关［14］，从曲江苦楝春季物候期可以看出，其展叶盛期、开花盛期主要在2—4月，因此分别选取1—4月各月的平均气温，1—3、2—3月平均气温，冬季（12月—次年2月）平均气温、年平均气温，1月1日到展叶盛期、开花盛期≥10℃积温作为影响因子，计算其与展叶盛期、开花盛期的相关系数（表2）。

由表2可以看出，曲江木本植物（苦楝）展叶盛期、开花盛期与1—4月各月气温均呈负相关。总体来看，木本植物（苦楝）展叶盛期与2月均温的相关性最好，相关系数为-0.536，开花盛期和3月均温的相关性最好，相关系数达到-0.754，均通过α＝0.01显著水平的检验。在季尺度与年尺度上，木本植物（苦楝）展叶盛期、开花盛期与1—3、2—3月平均气温的相关性最好，相关系数为-0.507～-0.811，均通过α＝0.01显著水平的检验，表明1—3、2—3月气温偏高，展叶盛期、开花盛期提前。展叶盛期与年均温无显著相关性，开花盛期和年均温的相关系数为-0.353，通过α＝0.05显著水平的检验。展叶盛期、开花盛期与前1年冬季气温虽也呈负相关，但与春季气温的相关性更好。展叶盛期、开花盛期与前期≥10℃积温呈显著负相关，相关系数为-0.557～-0.735，通过α＝0.01显著水平检验，说明冬春季热量条件好有利于苦楝展叶开花。

表2 曲江木本植物（苦楝）物候期与不同时段平均气温、≥10℃积温的相关系数

2.4 春季物候对气温变化的响应模式

由于1—4月各月平均气温，1—3、2—3月，冬季（12月—次年2月）平均气温，物候发生前≥10℃积温等热量因子之间相关性较强，因此，本研究选择相关系数最大的2—3月平均气温，分析苦楝春季展叶盛期、开花盛期对气温变化的响应程度（图3）。

图3 曲江木本植物（苦楝）展叶盛期、开花盛期与2—3月均温的关系

由图3可以看出，曲江苦楝展叶盛期与2—3月平均气温的关系可用y＝3.419 5x＋128.03表示，苦楝开花盛期与2—3月平均气温的关系可用y＝5.361 4x＋173.87表示，表明曲江2—3月平均气温升高1℃，苦楝展叶盛期、开花盛期则分别提前3.4和5.4 d。

3 结论

1）1983—2020年曲江年平均气温上升不显著，但冬季、春季平均气温上升显著，苦楝春季物候期有提前的趋势，苦楝展叶盛期、开花盛期每年分别提前0.3和0.5 d。

2）曲江苦楝春季物候期与1—4月各月平均气温，1—3、2—3月平均气温，冬季（12月—次年2月）、年平均气温，物候发生前≥10℃积温均呈负相关，其中与2—3月气温的相关性最好。曲江2—3月平均气温上升1℃，苦楝展叶盛期、开花盛期则分别提前3.4和5.4 d。

物候期对冬春季气候变化的响应比较敏感，可作为评估区域气候变化的一个衡量指标，但因其对气候响应差别较大，须对各种植物特性深入了解。自然物候是气象、水文、土壤等综合影响的反映，本研究只分析了主导因子温度对苦楝春季物候的影响，其它植物物候对气象、水文、土壤等的综合响应还有待进一步探讨。