科爾沁沙地榆樹物候期變化初探*

韓永增 高亞敏

（1.通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古通遼 028000；2.通遼市氣象局，內(nèi)蒙古通遼 028000）

科爾沁沙地榆樹物候期變化初探*

韓永增1高亞敏2

（1.通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古通遼 028000；2.通遼市氣象局，內(nèi)蒙古通遼 028000）

利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)1987～2014年的科爾沁沙地榆樹物候觀測資料和氣象資料進(jìn)行研究的結(jié)果表明：近28年來，科爾沁沙地的日照時(shí)數(shù)顯著減少，平均氣溫呈上升趨勢，降水量呈減少趨勢。榆樹花芽開放期呈提前趨勢，展葉期和開花期較常年變化不顯著，葉全變色期和落葉末期均顯著推遲，生長季呈現(xiàn)延長趨勢。平均氣溫是影響榆樹物候期變化的主要因子，與花芽開放期、展葉始期、展葉盛期、開花始期和開花盛期呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與葉全變色期、落葉末期和間隔日數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。日照時(shí)數(shù)主要對(duì)葉全變色期影響顯著，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。降水量對(duì)榆樹物候期變化影響不顯著，可能存在非線性關(guān)系。

科爾沁沙地；榆樹；物候變化

物候觀測是氣候變化最直觀的植物信號(hào)記錄，物候變化是氣候與自然環(huán)境變化的綜合指標(biāo)[1-4]。通過對(duì)物候資料和現(xiàn)象的分析研究，掌握植物物候的變化規(guī)律，不僅能清楚地了解氣候的變化情況及其對(duì)物候的影響，而且對(duì)了解氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響、尋找緩解氣候變化的措施以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境均具有重要的指導(dǎo)意義[5-6]。

科爾沁沙地位于116°21′30″～123°43′00″E，41°41′40″～47°39′20″N，是中國四大沙地之一，屬遼河中游沖積平原，為干旱半干旱地區(qū)，是典型的農(nóng)牧交錯(cuò)地[7-9]。榆樹(Ulmus pumila)零散生長于科爾沁沙地的中北、東北、東南部，且多分布在固定半固定沙丘上，對(duì)于防風(fēng)固沙起到了很重要的作用。近年來，由于氣候變化及人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致該地區(qū)榆樹大面積減少，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。因此，探討榆樹減少的自然要因，把握榆樹生長與氣象因子間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并進(jìn)一步為科爾沁沙地的治理提供決策依據(jù)已成為擺在我們面前的重要任務(wù)。本文針對(duì)科爾沁沙地榆樹的物候變化規(guī)律進(jìn)行初步分析和探討，以期更加真實(shí)準(zhǔn)確地反映科爾沁沙地生態(tài)環(huán)境的變化及未來發(fā)展趨勢，為指導(dǎo)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來源于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市通遼氣象觀測站1981～2014年的榆樹物候觀測資料和氣象資料。選擇的物候觀測資料包括花芽開放期、展葉始期、展葉盛期、開花始期、開花盛期、葉全變色期和落葉末期等7個(gè)物候的出現(xiàn)日期。選擇的氣象資料包括日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和降水量等3個(gè)因子的逐月數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

為研究方便，本文對(duì)榆樹物候出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化為從1月1日開始計(jì)算的序日。首先，用回歸分析法分析當(dāng)?shù)毓狻帷⑺畾庀笠蜃右约案魑锖虺霈F(xiàn)日期的年度變化規(guī)律，利用回歸系數(shù)與相關(guān)系數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算出相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，通過α=0.05檢驗(yàn)為顯著，通過α=0.01檢驗(yàn)為極顯著；其次，采用相關(guān)分析法研究物候出現(xiàn)日期年度變化與其前期各月及1～2個(gè)月、1～3個(gè)月、……1～8個(gè)月氣候因子的相關(guān)性并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，通過α=0.05檢驗(yàn)為顯著，通過α=0.01檢驗(yàn)為極顯著。本文采用EXCEL和SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候條件變化規(guī)律

從圖1可以看出，日照時(shí)數(shù)呈逐年減少趨勢，平均減少166.16h/10a，并且達(dá)到極顯著水平（r=-0.607，P=0.001）。從圖2可以看出，平均氣溫呈逐年上升趨勢，平均上升0.209℃/10 a，未達(dá)到顯著水平（r=0.289，P=0.136）。從圖3可以看出，降水量呈逐年下降趨勢，平均下降38.612 mm/10 a，但沒有達(dá)到顯著水平（r=-0.319，P=0.098）。這些氣候條件組成了榆樹物候期變化的基礎(chǔ)。

圖1日照時(shí)數(shù)年度變化趨勢

圖2 平均氣溫年度變化趨勢

圖3 降水量年度變化趨勢

2.2 榆樹物候期變化規(guī)律

從表1可以看出，花芽開放期呈提前趨勢，平均提前1.54 d/10 a，未達(dá)到顯著水平；展葉始期和盛期呈現(xiàn)延遲趨勢，分別延遲0.40d/10a和1.15d/10a，未達(dá)到顯著水平；開花始期和盛期呈現(xiàn)延遲趨勢，分別延遲0.27 d/10 a和1.36 d/10 a，未達(dá)到顯著水平；葉全變色期呈延遲趨勢，平均延遲4.31 d/10 a，達(dá)到極顯著水平（r=0.522，P=0.005）；落葉末期也呈現(xiàn)延遲趨勢，平均推遲3.07 d/10 a，達(dá)到顯著水平（r=0.434，P=0.024）；從花芽開放期至落葉末期的間隔日數(shù)呈現(xiàn)延長趨勢，平均延長4.60 d/10 a，未達(dá)到顯著水平。

表1 榆樹物候期變化趨勢

2.3 氣候變化對(duì)榆樹物候期的影響

2.3.1日照時(shí)數(shù)對(duì)榆樹物候期的影響

從表2可以看出，日照對(duì)葉全變色期的影響最為顯著，均呈負(fù)相關(guān)，部分時(shí)段的影響達(dá)到極顯著水平，影響最大的時(shí)間段為上年10月到當(dāng)年5月（r=-0.587）。主要原因就是日照增加有利于葉黃素的生成，促進(jìn)葉色變黃，導(dǎo)致葉全變色期的提前。花芽開放期僅與當(dāng)年2月日照呈顯著正相關(guān)，即2月日照越多花芽開放越晚。展葉始期和盛期與日照呈非線性關(guān)系，開花始期和盛期與日照呈不顯著正相關(guān)，落葉末期和間隔日數(shù)與日照呈不顯著負(fù)相關(guān)。此外還可看出，短時(shí)間內(nèi)的日照時(shí)數(shù)變化幾乎不影響榆樹葉全變色期變化，只有長達(dá)3個(gè)月及以上的時(shí)間段日照變化才會(huì)影響葉全變色期變化，說明日照時(shí)數(shù)不是影響物候變化的關(guān)鍵因子。

2.3.2 平均氣溫對(duì)榆樹物候期的影響

從表3可以看出，平均氣溫對(duì)各個(gè)物候期均有顯著影響，其中對(duì)花芽開放期影響主要是當(dāng)年4月及前7個(gè)月的平均氣溫，表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，當(dāng)年3月～4月的平均氣溫對(duì)花芽開放期影響最大（r=-0.603）。對(duì)展葉始期和盛期影響主要是當(dāng)年4月及前7個(gè)月的平均氣溫，表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，影響最大的是當(dāng)年4月的平均氣溫（r=-0.777和r=-0.699）。對(duì)開花始期和盛期影響主要是當(dāng)年3月～4月的平均氣溫，表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，影響最大的是當(dāng)年4月平均氣溫（r=-0.449和r=-0.415）。對(duì)葉全變色期影響主要是當(dāng)年10月及前4個(gè)月的平均氣溫，表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，影響最大的是當(dāng)年8～10月的平均氣溫（r=0.514）。對(duì)落葉末期影響的主要是當(dāng)年10月及前7個(gè)月的平均氣溫，表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，影響最大的是當(dāng)年6～10月的平均氣溫（r=0.568）。分析原因主要是氣溫升高有利于打破樹木休眠狀態(tài)，促進(jìn)花芽開放，同時(shí)有利于入秋時(shí)期的能量積累，推遲樹木進(jìn)入冬季休眠狀態(tài)，這也解釋了間隔日數(shù)與平均氣溫的顯著正相關(guān)關(guān)系。從另一方面看，對(duì)物候變化影響最大的時(shí)段多為物候出現(xiàn)的前1～3個(gè)月，說明平均氣溫是影響榆樹物候期的主要因子。

表2日照時(shí)數(shù)與榆樹物候期的相關(guān)系數(shù)

2.3.3 降水量對(duì)榆樹物候期的影響

通過各時(shí)段的降水量與榆樹各物候出現(xiàn)日期的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)他們之間并不存在顯著相關(guān)關(guān)系，而且表現(xiàn)各異，如當(dāng)年3月降水量與花芽開放期、開花始期、開花盛期、展葉始期和展葉盛期呈正相關(guān)，與葉全變色期和落葉末期又呈負(fù)相關(guān)；當(dāng)年4月降水量與花芽開放期和落葉末期呈負(fù)相關(guān)，而與其他物候期均呈正相關(guān)；當(dāng)年8月降水量與葉全變色期呈負(fù)相關(guān)，而與落葉末期又呈正相關(guān)；當(dāng)年9月降水量與葉全變色期呈正相關(guān)，與落葉末期呈負(fù)相關(guān)；當(dāng)年10月降水量與葉全變色期和落葉末期均呈正相關(guān)。可能降水量對(duì)物候期的影響是非線性的，有待進(jìn)一步研究，這也說明降水量并不是影響榆樹物候期變化的關(guān)鍵因子，這與楊麗桃等人的研究結(jié)果一致[8]。

表3 平均氣溫與榆樹物候期的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論

3.1 近28年來，科爾沁沙地的日照時(shí)數(shù)極顯著減少，平均減少166.16 h/10 a；平均氣溫呈不顯著上升趨勢，平均上升0.209℃/10 a，降水量呈不顯著下降趨勢，平均減少38.612 mm/10 a。花芽開放期呈提前趨勢，較常年變化不顯著；展葉期和開花期呈現(xiàn)延遲趨勢，較常年變化不顯著。葉全變色期呈極顯著推遲，平均推遲4.31 d/10 a，落葉末期呈顯著推遲，平均推遲3.07 d/10 a，生長季呈現(xiàn)延長趨勢，較常年變化不顯著。

3.2 平均氣溫是影響榆樹各個(gè)物候期變化的主要因子，與花芽開放期、展葉始期、展葉盛期、開花始期和開花盛期呈負(fù)相關(guān)，而與葉全變色期、落葉末期和間隔日數(shù)呈正相關(guān)。日照時(shí)數(shù)主要對(duì)葉全變色期影響顯著，呈負(fù)相關(guān)。降水量對(duì)榆樹物候期變化影響不顯著，可能存在非線性關(guān)系。

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第1作者簡介：韓永增（1985-），男，林業(yè)工程師，碩士，主要從事林業(yè)生產(chǎn)、科技推廣等工作。

Preliminary Study on Phenological Changes of Vlmus pumila in Horqin Sandy Land

HANYongzeng
（Tongliao Academy of Forestry,Inner MongdiaTongliao028000）

The phenological changes of Vlmus pumila and the climate changes during the period of 1987～2014 in Horqin sandy land were discussed by the mathematical statistics method.The results showed that in the past 28a to significantly reduce the sunshine hours,the temperature showed an upward trend, precipitation decreasing.Flower bud opening period showed an early trend,leave unfolding primary and prevailing phases,and blossoming primary and prevailing phase did not change significantly,leave coloring phase and leave falling ending phase were significantly delayed,the growing season showed increasing trend. The temperature is the main factor affecting phenology,was negatively correlated with the flower buds opening phase,leave unfolding primary and prevailing phases,blossoming primary and prevailing phases, while positively correlated with leave coloring phase and leave falling ending phase.Sunshine hours mainly effect of leave coloring phase,showed a negative correlation.

Horqin sandy land;Vlmus pumila;Phenological changes

S716.5，S717.19+3

A

2017-02-20

（責(zé)任編輯：張亞楠）

1001-9499（2017）04-0013-04

*內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市氣象局科技創(chuàng)新項(xiàng)目“氣候變化對(duì)通遼市動(dòng)植物物候的影響”（201509）