汾阳市典型植物物候对气候变化的响应

2025-01-24李旋

安徽农业科学 2025年2期

摘要为了进一步明确汾阳市几种典型植物物候对气候变化的响应，利用1996—2023年汾阳市气象站物候期资料，采用线性趋势估计、相关分析、一元线性回归等方法，分析物候变化及其对气候变化的响应。结果表明：1996—2023年，小叶杨、榆树、蒲公英、车前、苍耳的展叶盛期均呈现提前趋势，小叶杨、榆树落叶末期和车前黄枯普期呈现推后趋势，蒲公英和苍耳黄枯普期呈现提前趋势。5种植物的展叶盛期，小叶杨、榆树、蒲公英、车前受春季气温影响较大，与3月气温相关性强；苍耳受春季降水量影响较大，与9月气温相关性强。5种植物的黄枯普期或落叶末期，小叶杨和榆树受秋季气温影响较大，分别与9月、11月气温相关性强；蒲公英和车前受秋季日照时数影响较大，分别与9月、10月日照时数相关性强；苍耳受春季气温影响较大，与4月气温相关性强。

关键词气候变化；典型植物；物候；响应；汾阳市

中图分类号S162"文献标识码A

文章编号0517-6611（2025）02-0220-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

ResponseofTypicalPlantPhenologytoClimateChangeinFenyangCity

LIXuan

（MeteorologicalBureauofFenyangCity，Fenyang，Shanxi032200）

AbstractInordertofurtherclarifytheresponseofphenologyofseveraltypicalplantstoclimatechangeinFenyangCity，usingphenologicaldatafrommeteorologicalstationsinFenyangCityduring1996-202"thephenologicalchangeanditsresponsetoclimatechangewereanalyzedbylineartrendestimation，correlationanalysisandunarylinearregression.TheresultsshowedthattherewasadvancedtrendofthemidleafunfoldingofPopulussimonii，Ulmuspumila，Taraxacummongolicum，AsiaticplantainandXanthiumsibiricum.TherewasdelayedtrendofthewitheringperiodofPopulussimonii，UlmuspumilaandleaffullydefoliationofAsiaticplantain.TherewasadvancedtrendofthewitheringperiodoftheTaraxacummongolicumandXanthiumsibiricum.ThemidleafunfoldingofPopulussimonii，Ulmuspumila，Taraxacummongolicum，AsiaticplantainwasgreatlyaffectedbyspringtemperatureandhadastrongcorrelationwithMarchtemperature.ThemidleafunfoldingofXanthiumsibiricumwasgreatlyaffectedbyspringprecipitationandhadastrongcorrelationwithSeptembertemperature.TheleaffullydefoliationofPopulussimoniiandUlmuspumilaweregreatlyaffectedbyautumntemperaturesandhadstrongcorrelationswithtemperaturesinSeptemberandNovember，respectively.ThewitheringperiodofTaraxacummongolicumandAsiaticplantainweregreatlyaffectedbyautumnsunshinedurationandhadstrongcorrelationswithsunshinedurationinSeptemberandOctober，respectively.ThewitheringperiodofXanthiumsibiricumwasgreatlyaffectedbyspringtemperatureandhadastrongcorrelationwithApriltemperature.

KeywordsClimatechange;Typicalplant;Phenology;Response;FenyangCity

气候变化目前已经引起世界各国的科学家极大关注。随着全球气候发生变化，物候也在不断变化^［1-4^］。研究表明，全球变暖使植物的春季物候变得提前，秋季物候变得推迟，生长期延长^［⁵^］。温度是植物物候产生变化的主要因子^［^6-9^］，许多学者在气候变暖对植物物候期的影响上进行了研究。宝乌日其其格^［10^］分析得出科尔沁草原植物物候期的最大影响因子是气温。李燕等^［¹¹^］研究发现随着气温升高，春季物候期呈现提前趋势，秋季物候期木本植物呈现推迟趋势，草本植物大多呈现提前趋势。曹艳芳等^［¹²^］研究发现车前草开花期与冬春季温度呈现显著负相关关系，黄枯期与秋季温度呈显著正相关关系。王冬妮等^［¹³^］研究发现，长白山区3种落叶乔木的展叶期呈现提前趋势，落叶期呈现推后趋势；气温影响展叶始期的最优时段是3月上旬至4月中旬，气温影响叶黄末期的最优时段是9月中旬至10月上旬。

从前人的研究成果看，物候期变化呈现较强的区域性特征，表现在影响植物物候的主要气象因子、影响时段和影响程度等方面。笔者分析了近28年汾阳市木本植物和草本植物春季、秋季物候变化及其对气候变化的响应，为掌握当地物候变化规律、指导农业生产、监测生态环境变化等提供依据。

1资料与方法

物候资料和气象资料均来自山西省汾阳市气象局，站点海拔747.7 m，地理位置为111°46′56″E、37°14′38″N。选取当地常见、分布较广、指示性强且对季节变化响应明显的5种植物作为观测对象^［14^］，分别是小叶杨、榆树、蒲公英、车前草、苍耳。春季物候期以展叶盛期为代表，秋季物候期以落叶末期或黄枯普期为代表，资料时段为1996—2023年，并选取同期气象资料。

在计算方法上，物候期采用时间序列，选择Pearson相关系数绝对值最大且通过显著性0.05、0.01水平检验的因子作为影响物候期的最优因子^［15-16^］。物候期对气候响应可由物候期对气候因子的线性回归方程表征。

2结果与分析

2.1气候变化特征

2.1.1气温变化。

由图1可知，1996—2023年汾阳市气温分2个明显阶段，2010年以前为低值期，多数年份气温低于平均值；2010年以后为高值期，多数年份气温高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，气温由冷转暖，且呈上升趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季平均气温倾向率均为正值，说明近28年来该市年、季平均气温均呈上升趋势。从倾向率来看，汾阳市春季、冬季平均气温增温趋势较大，其中年平均气温和春季、秋季平均气温倾向率通过显著性检验（Plt;0.01），增温趋势达到极显著水平；冬季、夏季平均气温倾向率通过显著性检验（Plt;0.05），增温趋势显著。

2.1.2降水变化。

由图2可知，1996—2023年汾阳市降水量分2个明显阶段，2010年以前为低值期，多数年份降水量低于平均值；2010年以后为高值期，多数年份降水量高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，降水量由少转多，且呈增加趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季降水量倾向率均为正值，说明近28年来该市年、季降水量均呈增加趋势。从倾向率来看，汾阳市春季、夏季降水量增加趋势较秋季、冬季大。其中年降水量和春季降水量倾向率通过显著性检验（Plt;0.05），降水量增加趋势显著；夏季、秋季、冬季降水量倾向率未通过显著性检验（Pgt;0.05），降水量增加趋势不显著。

2.1.3日照变化。

由图3可知，1996—2023年汾阳市日照时数分3个明显阶段，2003年以前为高值期，多数年份日照时数高于平均值；2003—2019年为低值期，多数年份日照时数低于平均值；2019年以后为高值期，多数年份日照时数高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，日照时数呈先减少后增加的趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季日照时数倾向率均为负值，说明近28年来该市年、季日照时数均呈减少趋势。从倾向率来看，汾阳市秋季、冬季日照时数减少趋势较春季、夏季大。其中年、季日照时数倾向率均未通过显著性检验（Pgt;0.05），日照时数减少趋势不显著。

2.2物候期时间变化与季节气候的关系

2.2.1物候期时间分布。由表2可见，汾阳市木本植物小叶杨与榆树展叶盛期一般为4月，草本植物蒲公英与车前展叶盛期一般为3月底，苍耳为5月初；木本植物小叶杨落叶末期一般为10月，榆树为11月；草本植物蒲公英与车前黄枯普期一般为11月，苍耳为10月。

2.2.2物候期时间变化趋势。

由表3可知，5种植物展叶盛期变化倾向率均为负值，即为提前趋势，倾向率在物种间差异较大，为-0.84～-0.42d/a；其中，小叶杨、榆树、蒲公英、车前的展叶盛期倾向率通过显著性检验（Plt;0.01），提前趋势达到极显著水平，苍耳提前趋势不显著（Pgt;0.05）。木本植物小叶杨和榆树落叶末期倾向率为正值，即为推后趋势；草本植物蒲公英和苍耳黄枯普期为提前趋势，车前为推后趋势。其中，蒲公英黄枯普期倾向率通过显著性检验（Plt;0.01），提前趋势达到极显著水平，榆树落叶末期倾向率通过显著性检验（Plt;0.05），小叶杨落叶末期、车前和苍耳黄枯普期倾向率未通过显著性检验（Pgt;0.05）。

2.2.3物候期与气候关系。

基于光、温、水是影响植物生长发育的主要气候因子，选用春季气温、日照时数、降水量和秋季气温、日照时数、降水量与物候期进行相关分析，以找到物候期变化的主要影响因子。选取相关系数通过显著性检验的气候因子列于表4。选取相关系数绝对值均最大的因子为主要影响因子。

从表4可以看出，小叶杨、榆树、蒲公英的展叶盛期与春季气温、春季降水量、秋季气温均呈负相关；车前展叶盛期与春季气温、春季降水量呈负相关；苍耳展叶盛期与春季降水量、秋季气温呈负相关；小叶杨落叶末期与春季降水量、秋季气温呈正相关；榆树落叶末期与秋季气温呈正相关；蒲公英黄枯普期与秋季日照时数呈正相关，车前黄枯普期与秋季日照时数呈负相关，苍耳黄枯普期与春季气温呈负相关。木本植物小叶杨和榆树展叶盛期受春季气温影响最大，落叶末期受秋季气温影响最大；草本植物蒲公英和车前展叶盛期受春季气温影响最大，黄枯普期受秋季日照影响最大；苍耳展叶盛期受春季降水影响最大，黄枯普期受春季气温影响最大。

2.3物候期对气候变化的响应

2.3.1气候影响物候期的最优因子。为了进一步探究影响

物候期变化的主要气候因子和主要影响月份，对春季和秋季的气温、日照时数、降水量按月与物候期进行相关分析，选取相关系数通过显著性检验的气候因子列于表5。

由表5可知，小叶杨、榆树、蒲公英、车前展叶盛期与3月气温呈极显著负相关，且相关系数绝对值均最大，苍耳展叶盛期与9月气温呈极显著负相关，且相关系数绝对值最大；小叶杨落叶末期与9月气温呈极显著正相关，且相关系数绝对值最大；榆树落叶末期与11月气温呈显著正相关，蒲公英黄枯普期与9月日照时数呈显著正相关，车前黄枯普期与10月日照时数呈显著负相关，苍耳黄枯普期与4月气温呈极显著负相关。因此，确定影响小叶杨、榆树、蒲公英、车前展叶盛期的最优因子是3月气温，影响苍耳展叶盛期的最优因子是9月气温；影响小叶杨落叶末期的最优因子是9月气温，影响榆树落叶末期的最优因子是11月气温；影响蒲公英黄枯普期的最优因子是9月日照时数，影响车前黄枯普期的最优因子是10月日照时数，影响苍耳黄枯普期的最优因子是4月气温。

2.3.2物候期对最优气候因子的响应。由于物候期与最优气候因子的相关性显著，可以通过计算得到植物展叶盛期、落叶末期、黄枯普期对最优气候因子的回归方程，如表6所示。

3结论

（1）近28年汾阳市年平均气温及四季平均气温增温趋势显著，年降水量和春季降水量增加趋势显著，其他季节降水量也呈增加趋势但不显著，年日照时数及四季日照时数均为减少趋势但不显著。

（2）春季物候期以展叶盛期为代表，秋季物候期以落叶末期或黄枯普期为代表。小叶杨、榆树、蒲公英、车前春季物候期呈极显著提前趋势（Plt;0.01），苍耳春季物候期呈提前趋势但不显著。小叶杨、榆树和车前秋季物候期呈推后趋势，榆树趋势显著（Plt;0.05）；蒲公英和苍耳秋季物候期呈提前趋势，蒲公英趋势极显著（Plt;0.01）。

（3）植物的展叶盛期，小叶杨、榆树、蒲公英、车前受春季气温影响较大，与3月气温相关性极强；苍耳受春季降水量影响较大，与9月气温相关性极强。植物的黄枯普期或落叶末期，小叶杨和榆树受秋季气温影响较大，分别与9月、11月气温相关性较强；蒲公英和车前受秋季日照时数影响较大，分别与9月、10月日照时数相关性较强；苍耳受春季气温影响较大，与4月气温相关性极强。

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