韶關(guān)木本植物春季物候特征及其對氣溫的響應(yīng)

杜家銘，劉暢，鄭凱

（1.廣東省突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，廣東廣州 510640；2.廣東省氣候中心，廣東廣州 510640）

物候指植物在一年的生長中，隨著氣候的季節(jié)性變化而發(fā)生萌芽、抽枝、展葉、開花、結(jié)果及落葉、休眠等規(guī)律性變化的現(xiàn)象。物候可以反映過去一段時間里氣候條件的積累對植物生長發(fā)育的綜合影響［1-2］。植物物候變化被公認(rèn)為最易于觀測的區(qū)域氣候變化重要感應(yīng)器［3-4］。在全球氣候變暖背景下，不同區(qū)域氣候變化程度有差異［5-6］，不同植物物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)是不同的，西安4種落葉喬木春季展葉盛期平均每10年提前3.8 d［7］，中國65種草本植物開花期平均每10年提前3.4 d［8］，東北地區(qū)12種木本植物春季展葉初期平均每10年提前2.3 d［9］，春季氣溫越高，物候越提前［10］，廣東省5個觀測點1997—2010年木棉展葉期較1982—1996年提前2～13 d［11］，廣東翁源縣三華李開花期和成熟期平均每10年提前6.0和6.5 d［12］。

韶關(guān)地處南嶺山脈南部、廣東省北部，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，是廣東省最重要的生態(tài)屏障，也是廣東打造粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)和國家公園的重要陣地，但關(guān)于韶關(guān)地區(qū)木本植物春季物候特征及其對氣溫的響應(yīng)研究鮮有報道。本研究以苦楝和曲江為代表，基于曲江氣象站1983—2020年木本植物苦楝物候和同期氣象觀測資料，分析粵北地區(qū)木本植物（苦楝）春季展葉、開花的物候期變化及其對氣溫的響應(yīng)特征，為粵北地區(qū)制訂適應(yīng)氣候變化、生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策和技術(shù)措施提供支撐。

1 資料與方法

1.1 資料

曲江氣象站物候資料和氣象資料均來源于廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心，物候和氣象資料經(jīng)過了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。選取苦楝作為木本植物研究對象?？嚅锖蛸Y料包括1983—2020年春季展葉始期、開花盛期；氣象資料為1983—2020年逐日氣溫數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

采用Julian日換算方法將物候出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化為距離1月1日的實際日數(shù)［1］。用一元一次線性方程y＝a＋bt定量描述氣溫和物候期的線性變化趨勢和程度，采用F檢驗進(jìn)行線性變化趨勢的顯著性檢驗。計算各溫度因子與物候期的Pearson相關(guān)系數(shù)，采用t檢驗進(jìn)行顯著性檢驗。采用線性趨勢法研究熱量因子對物候期的影響模式［13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化

1983—2020年曲江年平均氣溫總體呈上升趨勢，上升速率為每10年0.06℃，但沒有通過0.05的顯著性檢驗。曲江年平均氣溫階段性變化特征明顯，20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初期氣溫偏低，其中21世紀(jì)初期氣溫最低，2014年以來氣溫偏高。由于冬春季氣溫與植物春季物候期高度相關(guān)［14］，因此，分析冬春季氣溫變化情況，春季升溫最顯著，升溫速率達(dá)每10年0.27℃；冬季升溫次之，升溫速率為每10年0.15℃（圖1）。

圖1 1983—2020年曲江年（a）、春季（b）和冬季（c）平均氣溫距平變化

2.2 物候期變化

1983—2020年，曲江苦楝展葉盛期平均出現(xiàn)在3月20日，最早為2009年3月5日，最晚為1984年4月7日；開花盛期平均為4月5日，最早為2013年3月22日，最晚為1984年4月19日。從圖2可以看出，近40年來，曲江苦楝展葉盛期和開花盛期總體上均呈提前趨勢，其中苦楝展葉盛期平均每年提前0.3 d，開花盛期平均每年提前0.5 d，均通過0.05的顯著性檢驗。

圖2 曲江木本植物（苦楝）展葉盛期、開花盛期變化趨勢

統(tǒng)計可知，華南地區(qū)1997年之后，氣溫發(fā)生了突變性增溫［15］，因此以1997年為時間分界線，分析氣溫突變前（1983—1996年）、氣溫突變后（1997—2020年）物候期的變化。與氣溫突變前平均值相比，突變后苦楝展葉盛期、開花盛期平均值分別提前了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異

2.3 熱量因子對木本植物春季物候期的影響

眾多研究表明，溫度、降水、日照的波動都會對物候期的盡早帶來影響，但溫度對春季物候期影響最大，冬春季氣溫與植物春季物候期高度相關(guān)［14］，從曲江苦楝春季物候期可以看出，其展葉盛期、開花盛期主要在2—4月，因此分別選取1—4月各月的平均氣溫，1—3、2—3月平均氣溫，冬季（12月—次年2月）平均氣溫、年平均氣溫，1月1日到展葉盛期、開花盛期≥10℃積溫作為影響因子，計算其與展葉盛期、開花盛期的相關(guān)系數(shù)（表2）。

由表2可以看出，曲江木本植物（苦楝）展葉盛期、開花盛期與1—4月各月氣溫均呈負(fù)相關(guān)?？傮w來看，木本植物（苦楝）展葉盛期與2月均溫的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為-0.536，開花盛期和3月均溫的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.754，均通過α＝0.01顯著水平的檢驗。在季尺度與年尺度上，木本植物（苦楝）展葉盛期、開花盛期與1—3、2—3月平均氣溫的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為-0.507～-0.811，均通過α＝0.01顯著水平的檢驗，表明1—3、2—3月氣溫偏高，展葉盛期、開花盛期提前。展葉盛期與年均溫?zé)o顯著相關(guān)性，開花盛期和年均溫的相關(guān)系數(shù)為-0.353，通過α＝0.05顯著水平的檢驗。展葉盛期、開花盛期與前1年冬季氣溫雖也呈負(fù)相關(guān)，但與春季氣溫的相關(guān)性更好。展葉盛期、開花盛期與前期≥10℃積溫呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.557～-0.735，通過α＝0.01顯著水平檢驗，說明冬春季熱量條件好有利于苦楝展葉開花。

表2 曲江木本植物（苦楝）物候期與不同時段平均氣溫、≥10℃積溫的相關(guān)系數(shù)

2.4 春季物候?qū)鉁刈兓捻憫?yīng)模式

由于1—4月各月平均氣溫，1—3、2—3月，冬季（12月—次年2月）平均氣溫，物候發(fā)生前≥10℃積溫等熱量因子之間相關(guān)性較強，因此，本研究選擇相關(guān)系數(shù)最大的2—3月平均氣溫，分析苦楝春季展葉盛期、開花盛期對氣溫變化的響應(yīng)程度（圖3）。

圖3 曲江木本植物（苦楝）展葉盛期、開花盛期與2—3月均溫的關(guān)系

由圖3可以看出，曲江苦楝展葉盛期與2—3月平均氣溫的關(guān)系可用y＝3.419 5x＋128.03表示，苦楝開花盛期與2—3月平均氣溫的關(guān)系可用y＝5.361 4x＋173.87表示，表明曲江2—3月平均氣溫升高1℃，苦楝展葉盛期、開花盛期則分別提前3.4和5.4 d。

3 結(jié)論

1）1983—2020年曲江年平均氣溫上升不顯著，但冬季、春季平均氣溫上升顯著，苦楝春季物候期有提前的趨勢，苦楝展葉盛期、開花盛期每年分別提前0.3和0.5 d。

2）曲江苦楝春季物候期與1—4月各月平均氣溫，1—3、2—3月平均氣溫，冬季（12月—次年2月）、年平均氣溫，物候發(fā)生前≥10℃積溫均呈負(fù)相關(guān)，其中與2—3月氣溫的相關(guān)性最好。曲江2—3月平均氣溫上升1℃，苦楝展葉盛期、開花盛期則分別提前3.4和5.4 d。

物候期對冬春季氣候變化的響應(yīng)比較敏感，可作為評估區(qū)域氣候變化的一個衡量指標(biāo)，但因其對氣候響應(yīng)差別較大，須對各種植物特性深入了解。自然物候是氣象、水文、土壤等綜合影響的反映，本研究只分析了主導(dǎo)因子溫度對苦楝春季物候的影響，其它植物物候?qū)庀蟆⑺?、土壤等的綜合響應(yīng)還有待進(jìn)一步探討。