河南林州植物物候变化特征及其原因分析

根据河南省林州市1987年至2004年的物候和气象资料,运用一元线性回归法和相关分析法分析了林州市近20年来植物物候的变化特征及其对气候变化的响应。结果表明,近20年来,林州地区的毛白杨(Populus tomentosa Carr.)、刺槐(Robinia hispida Linn.)、梧桐(Firmiana simplex W.F.Wight)和白梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)等木本植物的春季物候期提前,秋季物候期变化不一致,生长期延长;车前(Plantago asiatica Linn.)、藜(Chenopodium album Linn.)和苍耳(Xanthium sibiricum Patr.)等草本植物的春季物候期变化不一致,秋季物候期均提前,生长期缩短。木本植物春季物候变化受冬末春初气温变化的影响最大、日照次之、降水最小,秋季物候期对气候变化基本没有响应;草本植物的物候期主要受气温影响,降水能促进草本植物开花。木本植物的春季物候变化可作为反映气候变化的代用指标。     

郑州植物物候对气候变化的响应

利用统计和突变分析方法，对郑州气候（1956～2003年）和4种乔木物候（1986～2003年）的趋势变化特征进行了分析，并探讨了植物物候期与平均温度、日照的相关性以及对温度变化的响应趋势。分析发现：（1）郑州近50a来在冬、春季升温现象明显；日照在夏季下降最为显著，冬季其次，但在2～4月份历年呈弱上升趋势。（2）物候期变化趋势表现在展叶、开花、果熟期（除楝树外）呈提前趋势，落叶期略有推迟，绿叶期延长，特别是在20世纪90年代中后期，春季物候期（除垂柳外）提前10d左右。（3）平均温度是影响物候期最为显著的气候因子，温度每升高1℃，春季物候平均提前6d左右，绿叶期延长9．5～18．6d；物候期突变一般发生在温度突变之后。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感，通过分析和掌握气候和物候变化规律，了解其对当地植物物候的可能影响，可为农业生产、生态环境监测和评估等提供一些理论依据。     

温度和光周期协同作用对蒙古栎幼苗春季物候的影响

植物物候对气候变化非常敏感,但关于物候对不同气候因子协同作用的响应机制仍不清楚。为此,以蒙古栎为研究对象,针对蒙古栎物候的主要影响因子温度和光周期,利用大型人工气候室,模拟研究了温度与光周期协同作用（对照、增温1.5℃、增温2.0℃,不同光周期（10 h、14 h、18 h）及其协同作用（对照处理、增温1.5℃×18 h、增温1.5℃×10 h、增温2.0℃×18 h、增温2.0℃×10 h））对蒙古栎春季物候的影响与机制。结果表明：（1）相同水分条件下,不同升温程度对蒙古栎幼苗春季物候的影响不同。温升1.5℃促进蒙古栎幼苗春季物候（芽膨大期、芽开放期、展叶始期和展叶盛期）提前;而温升2.0℃则对不同春季物候的影响不同,表现为促进芽休眠解除和芽开放,但抑制叶片展开。（2）相同水分条件下,不同光周期对蒙古栎幼苗不同春季物候的影响存在差异。长光周期对蒙古栎幼苗展叶盛期影响最大,短光周期对芽膨大期影响最大,但均表现为抑制作用。（3）相同水分条件下,温度升高与光周期增加协同作用有助于促进蒙古栎幼苗春季物候提前,但温度升高与光周期缩短协同作用则对春季物候有抑制作用。（4）蒙古栎幼苗春季物候变化与前期气候胁迫程度存在显著正相关,表明前期气候因子也是物候变化的重要影响因子。研究结果丰富了蒙古栎物候响应多气候因子协同作用的认知,有助于促进物候模型的完善。     

气候变化对桂林植物物候的影响

利用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检测等方法,对桂林气候(1951～2009年)和3种植物物候(1983～2009年)的趋势变化特征进行了分析,并探讨了物候期与气温、日照、降水等气象因子的相关性及其对主要气候影响因子的响应情况。结果表明:在当地气候变化背景下,桂林市植物物候期发生了不同程度的变化,春季物候期提前,秋季物候期推迟,绿叶期延长;平均气温是影响植物物候期最为显著的气象因子,气温每增高1℃,春季物候平均提前5d左右,秋季物候平均推迟8d左右,绿叶期延长约27d;春季物候和绿叶期的突变一般发生在气温突变之后,但秋季物候期突变与其影响月份气温的突变并无关系。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感,通过分析气候和植物物候变化的规律,掌握气候对当地植物物候的可能影响,可为农业生产、生态环境监测和评估等提供理论依据。     

内蒙古中西部优势植物春季返青对降水的非线性响应

长期以来,研究植被物候变化与气候因子的关系多基于线性模型,事实上植被物候对气候变化的响应可能是非线性的。以1984-2017年内蒙古中西部温性典型草原和温性草原化荒漠长时间序列植被物候观测资料为基础,分析了近40年来气候变化背景下不同草地类型优势植物返青期变化特征及其对春季降水的非线性响应。结果表明：（1）温性典型草原冷蒿返青期主要受水分控制,与春季降水量表现为开口向下的二次函数关系。气候暖干化导致的水分亏缺是冷蒿返青期呈极显著延迟趋势（1.32 d/a）的主要原因;春季降水量超过60 mm时,冷蒿返青期表现出由延迟转变为提前的趋势。（2）温性草原化荒漠猫头刺返青期主要受热量控制。受春季显著升温影响,猫头刺返青期呈极显著提前趋势（0.63 d/a）。春季降水增多利于猫头刺提早返青,二者表现为开口向上的二次函数关系;春季降水量超过40 mm时,猫头刺返青期对降水的响应程度逐渐降低,这可能与荒漠植物本身的生理特性有关。     

1962—2007年北京地区木本植物秋季物候动态

根据中国物候观测网络北京观测站点的物候资料及气候资料,分析了1962—2007年北京地区20种主要木本植物秋季物候对气候变化的响应情况.结果表明：1962—2007年间,北京地区秋季物候开始日期基本保持不变,但结束日期有所推迟,推迟的幅度为3.2 d·10 a^-1,导致该区秋季延长了约14 d;研究期间,北京地区木本植物秋季叶始变色期均表现为推迟趋势,平均推迟幅度为4.9 d·10 a^-1;平均最低气温是影响北京地区木本植物叶始变色期早晚的主要气候因子.气候增暖可能是导致近40年北京地区木本植物秋季物候期推迟的主要原因.     

欧洲典型树种展叶始期的时空变化及其对气候变化的响应

近年来,全球变暖对植物春季物候期产生了显著影响。很多研究报道了中国地区木本植物春季物候期变化的时空格局,但在同处于北半球温带地区的欧洲则相关研究较少。为了增进物候变化及其对气候变化响应规律的区域对比,本研究利用欧洲地区展叶始期(1980—2014年)数据和相应的气象数据,研究欧洲七叶树、垂枝桦、欧洲山毛榉和夏栎4种典型木本植物展叶始期的时空变化格局,并识别影响物候变化的主要气候因子。结果表明: 1980—2014年,研究区4种植物的展叶始期以3.3～7.5 d·10 a^-1的趋势显著提前。展叶始期自南向北以每纬度2.03～3.19 d的速率推迟,自西向东以每经度0.19～0.80 d的速率推迟(除欧洲山毛榉外),海拔自低到高以2.25～3.44 d·100 m^-1的速率推迟。展叶始期的提前主要与春季温度的增高和冬春季降水量的增加有关,而秋冬季温度的升高对展叶始期有一定的推迟效应。     

1980-2018年中国东部主要木本植物展叶始期的温度相关时段变化

木本植物春季展叶始期的年际变化通常受其发生前一段时间的气温影响,这个时段被称作温度相关时段（temperature-relevant period,TRP）。TRP开始时间和长度的变化反映了气候增暖对植物发育过程的影响。利用中国物候网观测数据,分析了1980-2018年中国东部8个代表性站点162种木本植物展叶始期的TRP开始时间、结束时间和长度变化。结果显示：（1）亚热带站点比温带站点木本植物的平均TRP开始时间早约43 d,长度长约13 d。（2）TRP开始时间在温带地区北部（哈尔滨和牡丹江）变化不显著,在南部（北京、西安和民勤）以0.41-0.53 d/a的速度显著提前。在亚热带,除桂林外,其他站点展叶始期TRP长度延长和缩短的物种比例相近。这表明气候增暖对不同站点植物TRP的影响不仅取决于增暖的幅度,还和站点的背景气候条件相关。（3）乔木TRP平均开始时间和结束时间分别比灌木晚6.49 d和3.92 d,TRP长度略短于灌木。这与灌木采取机会主义的生存策略有关,而乔木在春季的展叶期较为保守以降低霜冻风险。（4）无论在亚热带还是温带地区,展叶越早的物种,TRP开始时间越早,长度越短,展叶始期与季前温度的相关性越强。研究结果可为研究气候变化对植物物候的影响及物候模型的发展提供科学参考。     

植物物候对重庆主城区热岛效应的响应

为探究植物物候对山地城市内部热岛效应的响应特征,于2016年1月—2017年1月对重庆市主城区80种木本植物进行地面物候观测,同时利用Landsat 8热红外数据反演研究区地表温度,结合同时期地面实测气温,对研究区热岛强度等级进行划分,进而比较城市内部不同热岛强度等级下植物物候变化特征。结果表明,热岛过渡区与热岛区植物展叶期较凉岛区分别提前了5.1 d和8.1 d,初花期分别提前了4.0 d和20.8 d,终花期分别提前了4.8 d和11.6 d,而落叶期分别推迟了8.5 d和18.9 d,即城市内部热岛増温使植物春季物候提前,秋季物候推迟,生长季延长,且物候变化幅度随热岛强度等级增大而增大。不同功能型植物物候对热岛増温的响应存在差异,灌木、常绿植物和引种植物物候比乔木、落叶植物和本土植物更加敏感。本研究在一定程度上填补了我国西南山区物候研究的空缺,可为预测城市植物物候对未来山地城市小气候变化乃至全球气候变暖趋势的响应提供早期预警。     

东北地区植被物候时序变化

植被与气候的关系非常密切,植被物候可作为气候变化的指示器。东北地区位于我国最北部,是气候变化的敏感区域,研究该区植被物候对气候变化的响应对阐明陆地生态体统碳循环具有重要意义。利用GIMMS AVHRR遥感数据集得到了东北地区阔叶林、针叶林、草原和草甸4种植被25a(1982—2006年)的物候时序变化,得出4种植被春季物候都表现出先提前后推迟的现象,秋季物候的变化则比较复杂,阔叶林和针叶林整体上呈现出秋季物候推迟的趋势,草原和草甸则表现为提前-推迟-提前的趋势。应用偏最小二乘(Partial Least Squares)回归分析了该区域植被物候与气候因子之间的关系,结果表明:春季温度与阔叶林、针叶林和草甸春季物候负相关,前一年冬季温度与草原春季物候正相关,降水与植被春季物候的关系有点复杂;4种植被秋季物候与夏季温度均呈正相关,除草原外,其余3种植被秋季物候均与夏季降水负相关。植被春季物候可能主要受温度影响,而秋季物候很可能主要受降水控制。     

Phenological responses of plants to climate change in an urban environment

Global climate change is likely to alter the phenological patterns of plants due to the controlling effects of climate on plant ontogeny, especially in an urbanized environment. We studied relationships between various phenophases (i.e., seasonal biological events) and interannual variations of air temperature in three woody plant species (Prunus davidiana, Hibiscus syriacus, and Cercis chinensis) in the Beijing Metropolis, China, based on phenological data for the period 1962–2004 and meteorological data for the period 1951–2004. Analysis of phenology and climate data indicated significant changes in spring and autumn phenophases and temperatures. Changes in phenophases were observed for all the three species, consistent with patterns of rising air temperatures in the Beijing Metropolis. The changing phenology in the three plant species was reflected mainly as advances of the spring phenophases and delays in the autumn phenophases, but with strong variations among species and phenophases in response to different temperature indices. Most phenophases (both spring and autumn phenophases) had significant relationships with temperatures of the preceding months. There existed large inter- and intra-specific variations, however, in the responses of phenology to climate change. It is clear that the urban heat island effect from 1978 onwards is a dominant cause of the observed phenological changes. Differences in phenological responses to climate change may cause uncertain ecological consequences, with implications for ecosystem stability and function in urban environments.     

内蒙古克氏针茅草原植物物候及其与气候因子关系

 植物物候作为气候变化敏感的生物圈指示计, 已经成为全球变化研究的热点。利用1985~2002年地面物候观测数据, 构建了内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)草原植物物候的时间序列谱, 并分析了植物物候的时间变异与气候因子之间的相关关系。结果表明: 1) 从1985~2002年内蒙古克氏针茅草原的气候朝着暖干趋势发展, 主要表现在春、夏气温的显著性增加与秋季(9月)降水的显著性减少; 2) 主要植物物候的变化整体呈返青期推后其它物候期提前趋势; 3) 植物生长盛期(7、8月)对气候变化最敏感; 4) 光照和温度是影响内蒙古克氏针茅草原植物物候格局的主要因素, 年内最寒冷的1月月均温和2、3月的光照对春季返青期具有负效应, 而其它物候期与7、8月的光照则呈显著的负相关关系, 6、7月的降水对发育盛期的花序形成、抽穗与开花具有显著的负效应, 8、9月的降水量能显著推后枯黄期的结束, 从而有利于生长季的延长。     

西安4种落叶乔木物候期对气候变化的响应

以西安1979—2018年的气候资料和植物物候观测资料为基础,采用分段回归和趋势倾向率等方法,分析了毛白杨(Populus tomentosa)、杜梨(Pyrus betulifolia)、七叶树(Aesculus chinensis)和灯台树(Bothrocaryum controversum)4种落叶乔木展叶盛期和叶全变色期的生长趋势,使用偏相关分析探讨了气温、降水和日照时数与物候期的关系并通过偏最小二乘回归(Partial Least Squares, PLS)判断气候变量对物候期的综合影响。结果表明：(1)1979—2018年,4种乔木的生长季长度延长,整体表现为春季物候期提前,秋季物候期推迟;(2)展叶盛期物候指标与叶全变色期物候指标,转折均发生在1982年;转折后,物候特征变化显著,春季物候的提前速率和秋季物候的推迟速率加快,展叶盛期平均提前3.8d/10a,叶全变色期平均推迟4.7d/10a;(3)展叶盛期与春季气温表现为极显著负相关,叶变色期与秋季气温表现为显著正相关;降水对植物物候的影响不显著;春季物候与日照时数呈现极显著负相关关系,秋季物候期与日照时数呈不显著正相关...     

西安木本植物物候与气候要素的关系

根据1963–2007年中国物候观测网西安观测站的物候和气温、降水资料,分析了西安站34种木本植物春季展叶始期、展叶盛期、始花期和盛花期等4个关键物候期的变化趋势、对气候变化的阶段响应特点及其与气温、降水变化的关系。结果表明,1963年以来,西安地区气温呈显著上升趋势,特别是1994年前后,气温发生明显突变,上升趋势更加明显;西安春季物候变化主要呈现提前趋势。在45年中,观测到的34种植物的展叶始期平均提前1天,展叶盛期平均提前1.4天,始花期平均提前9天,盛花期平均提前12天;以突变点为界,34个物种1995–2007年的4种物候期比1963–1994年平均提前了4.34±0.77天;春季物候期的早晚主要受春季气温的影响,特别是春季物候期发生当月和上一月的平均气温对物候期的影响最为显著。叶物候和物候发生期前一月的降水量有较为明显的相关关系,花物候期和降水的关系不明显。     

Phenological response to climate change in China: a meta‐analysis

The change in the phenology of plants or animals reflects the response of living systems to climate change. Numerous studies have reported a consistent earlier spring phenophases in many parts of middle and high latitudes reflecting increasing temperatures with the exception of China. A systematic analysis of Chinese phenological response could complement the assessment of climate change impact for the whole Northern Hemisphere. Here, we analyze 1263 phenological time series (1960–2011, with 20+ years data) of 112 species extracted from 48 studies across 145 sites in China. Taxonomic groups include trees, shrubs, herbs, birds, amphibians and insects. Results demonstrate that 90.8% of the spring/summer phenophases time series show earlier trends and 69.0% of the autumn phenophases records show later trends. For spring/summer phenophases, the mean advance across all the taxonomic groups was 2.75 days decade^?1 ranging between 2.11 and 6.11 days decade^?1 for insects and amphibians, respectively. Herbs and amphibians show significantly stronger advancement than trees, shrubs and insect. The response of phenophases of different taxonomic groups in autumn is more complex: trees, shrubs, herbs and insects show a delay between 1.93 and 4.84 days decade^?1, while other groups reveal an advancement ranging from 1.10 to 2.11 days decade^?1. For woody plants (including trees and shrubs), the stronger shifts toward earlier spring/summer were detected from the data series starting from more recent decades (1980s–2000s). The geographic factors (latitude, longitude and altitude) could only explain 9% and 3% of the overall variance in spring/summer and autumn phenological trends, respectively. The rate of change in spring/summer phenophase of woody plants (1960s–2000s) generally matches measured local warming across 49 sites in China (R = ?0.33, P < 0.05).     

近30年北京自然历的主要物候期、物候季节变化及归因

根据中国物候观测网资料并结合气象观测数据, 重新编制了北京颐和园地区1981-2010年的自然历。通过与原自然历比较, 揭示了北京物候季节变化特征, 分析了1963年以来物候季节变化的可能原因。研究发现: 与原自然历相比, 1981-2010年北京的春、夏季开始时间分别提前了2天和5天, 秋、冬季开始时间分别推迟了1天和4天; 夏、秋季长度分别延长了6天和3天, 春、冬季长度则分别缩短了3天和6天; 各个物候期的平均日期、最早日期、最晚日期在春、夏季以提前为主, 在秋、冬季以推迟为主; 且春、秋、冬季节内部分物候期次序也出现了不同程度的变化。春、夏、冬季开始日期前的气温变化和秋季开始日期前的日照时数变化可能是北京颐和园地区物候季节变化的主要原因; 不同物种、不同物候期对气温变化的响应程度不同, 导致了物候季节内各种物候现象出现的先后顺序发生变化。     

Responses of green-up dates of grasslands in China and woody plants in Europe to air temperature and precipitation: Empirical evidences based on survival analysis

长期以来, 气候与植物物候关系的研究大多基于线性模型, 但植被物候对气候变化的响应可能是非线性的。该文利用非线性模型——生存分析模型来分析时间序列中过去事件(气候因子)对目的变量(物候)的作用: 用生存分析模型分析了春季气温和降水量对内蒙古草地、青藏高原草甸和欧洲地区木本植物返青期的影响。其中, 内蒙古与青藏高原的物候信息来自遥感数据, 欧洲地区物候信息为实测数据。蒙特卡洛方法用于拟合模型参数。结果表明: 生存分析模型适合对上述不同研究对象的物候影响因素进行分析, 并能模拟非线性效应; 在内蒙古草地, 春季气温和降水对春季返青有很大的影响, 而青藏高原草甸和欧洲地区木本植物返青期对春季降水响应较小, 对春季气温变化的响应随Holdridge干燥度指数上升而下降; 在预测返青期时发现: 春季平均气温提高1 ℃会导致上述地区返青期提前1-6天; 而春季气温与降水的增加会导致返青期发生明显的非线性变化, 这种非线性效应无法基于线性模型模拟出来。结果说明生存分析模型既能用于分析不同尺度下植物物候与气候的关系, 也能用于模型预测, 尤其适合探讨大幅度气候变化对物候的非线性影响。     

Phenological patterns among plant life-forms in a subtropical forest in southern Brazil

Phenological patterns in tropical plants usually are associated with the clear seasonality of rainfall associated with very different wet and dry seasons. In southern Brazil, in a subtropical forest with no pronounced dry season (average annual precipitation = 1389 mm, minimum monthly average c. 75 mm), plant phenology was studied to test for patterns (periodicity), to examine how phenological patterns vary among life-forms, and to test whether phenological cycles are associated with climatic variables. Thirty-seven plant species in four life-forms (trees, shrubs, lianas and epiphytes) were studied for 2 yr (1996-98) in an Araucaria forest remnant in southern Brazil, in the state of Paraná. Correlation and multiple regression methods established relationships between phenology and climate in terms of daylength, temperature and rainfall. In this Araucaria forest, plants showed seasonality in most life-forms and phenological phases. Leaf-fall, with its peak during the drier months (April to July), was the most seasonal. Flushing and flowering occurred during the wetter months (September to December), while fruiting occurred all year long. Phenologies varied among life-forms, and were strongly associated with daylength or temperature of preceding months, suggesting that plants receive their phenological cues well in advance of their phenological response. Phenologies in this Araucaria forest appear to be associated with the most predictable and highly correlated of the climatic variables, daylength and temperature and least so with rainfall, which is unpredictable.     

The influence of local spring temperature variance on temperature sensitivity of spring phenology

The impact of climate warming on the advancement of plant spring phenology has been heavily investigated over the last decade and there exists great variability among plants in their phenological sensitivity to temperature. However, few studies have explicitly linked phenological sensitivity to local climate variance. Here, we set out to test the hypothesis that the strength of phenological sensitivity declines with increased local spring temperature variance, by synthesizing results across ground observations. We assemble ground‐based long‐term (20–50 years) spring phenology database (PEP725 database) and the corresponding climate dataset. We find a prevalent decline in the strength of phenological sensitivity with increasing local spring temperature variance at the species level from ground observations. It suggests that plants might be less likely to track climatic warming at locations with larger local spring temperature variance. This might be related to the possibility that the frost risk could be higher in a larger local spring temperature variance and plants adapt to avoid this risk by relying more on other cues (e.g., high chill requirements, photoperiod) for spring phenology, thus suppressing phenological responses to spring warming. This study illuminates that local spring temperature variance is an understudied source in the study of phenological sensitivity and highlight the necessity of incorporating this factor to improve the predictability of plant responses to anthropogenic climate change in future studies.