汾陽市典型植物物候對氣候變化的響應

摘要為了進一步明確汾陽市幾種典型植物物候對氣候變化的響應，利用1996—2023年汾陽市氣象站物候期資料，采用線性趨勢估計、相關分析、一元線性回歸等方法，分析物候變化及其對氣候變化的響應。結果表明：1996—2023年，小葉楊、榆樹、蒲公英、車前、蒼耳的展葉盛期均呈現提前趨勢，小葉楊、榆樹落葉末期和車前黃枯普期呈現推后趨勢，蒲公英和蒼耳黃枯普期呈現提前趨勢。5種植物的展葉盛期，小葉楊、榆樹、蒲公英、車前受春季氣溫影響較大，與3月氣溫相關性強；蒼耳受春季降水量影響較大，與9月氣溫相關性強。5種植物的黃枯普期或落葉末期，小葉楊和榆樹受秋季氣溫影響較大，分別與9月、11月氣溫相關性強；蒲公英和車前受秋季日照時數影響較大，分別與9月、10月日照時數相關性強；蒼耳受春季氣溫影響較大，與4月氣溫相關性強。

關鍵詞氣候變化；典型植物；物候；響應；汾陽市

中圖分類號S162"文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2025）02-0220-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.044

開放科學（資源服務）標識碼（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

氣候變化目前已經引起世界各國的科學家極大關注。隨著全球氣候發生變化，物候也在不斷變化^［1-4］。研究表明，全球變暖使植物的春季物候變得提前，秋季物候變得推遲，生長期延長^［5］。溫度是植物物候產生變化的主要因子^［6-9］，許多學者在氣候變暖對植物物候期的影響上進行了研究。寶烏日其其格^［10］分析得出科爾沁草原植物物候期的最大影響因子是氣溫。李燕等^［11］研究發現隨著氣溫升高，春季物候期呈現提前趨勢，秋季物候期木本植物呈現推遲趨勢，草本植物大多呈現提前趨勢。曹艷芳等^［12］研究發現車前草開花期與冬春季溫度呈現顯著負相關關系，黃枯期與秋季溫度呈顯著正相關關系。王冬妮等^［13］研究發現，長白山區3種落葉喬木的展葉期呈現提前趨勢，落葉期呈現推后趨勢；氣溫影響展葉始期的最優時段是3月上旬至4月中旬，氣溫影響葉黃末期的最優時段是9月中旬至10月上旬。

從前人的研究成果看，物候期變化呈現較強的區域性特征，表現在影響植物物候的主要氣象因子、影響時段和影響程度等方面。筆者分析了近28年汾陽市木本植物和草本植物春季、秋季物候變化及其對氣候變化的響應，為掌握當地物候變化規律、指導農業生產、監測生態環境變化等提供依據。

1資料與方法

物候資料和氣象資料均來自山西省汾陽市氣象局，站點海拔747.7 m，地理位置為111°46′56″E、37°14′38″N。選取當地常見、分布較廣、指示性強且對季節變化響應明顯的5種植物作為觀測對象^［14］，分別是小葉楊、榆樹、蒲公英、車前草、蒼耳。春季物候期以展葉盛期為代表，秋季物候期以落葉末期或黃枯普期為代表，資料時段為1996—2023年，并選取同期氣象資料。

在計算方法上，物候期采用時間序列，選擇Pearson相關系數絕對值最大且通過顯著性0.05、0.01水平檢驗的因子作為影響物候期的最優因子^［15-16］。物候期對氣候響應可由物候期對氣候因子的線性回歸方程表征。

2結果與分析

2.1氣候變化特征

2.1.1氣溫變化。

由圖1可知，1996—2023年汾陽市氣溫分2個明顯階段，2010年以前為低值期，多數年份氣溫低于平均值；2010年以后為高值期，多數年份氣溫高于平均值。該研究的植物物候期時段為1996—2023年，氣溫由冷轉暖，且呈上升趨勢。

由表1可知，1996—2023年汾陽市年、季平均氣溫傾向率均為正值，說明近28年來該市年、季平均氣溫均呈上升趨勢。從傾向率來看，汾陽市春季、冬季平均氣溫增溫趨勢較大，其中年平均氣溫和春季、秋季平均氣溫傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.01），增溫趨勢達到極顯著水平；冬季、夏季平均氣溫傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.05），增溫趨勢顯著。

2.1.2降水變化。

由圖2可知，1996—2023年汾陽市降水量分2個明顯階段，2010年以前為低值期，多數年份降水量低于平均值；2010年以后為高值期，多數年份降水量高于平均值。該研究的植物物候期時段為1996—2023年，降水量由少轉多，且呈增加趨勢。

由表1可知，1996—2023年汾陽市年、季降水量傾向率均為正值，說明近28年來該市年、季降水量均呈增加趨勢。從傾向率來看，汾陽市春季、夏季降水量增加趨勢較秋季、冬季大。其中年降水量和春季降水量傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.05），降水量增加趨勢顯著；夏季、秋季、冬季降水量傾向率未通過顯著性檢驗（Pgt;0.05），降水量增加趨勢不顯著。

2.1.3日照變化。

由圖3可知，1996—2023年汾陽市日照時數分3個明顯階段，2003年以前為高值期，多數年份日照時數高于平均值；2003—2019年為低值期，多數年份日照時數低于平均值；2019年以后為高值期，多數年份日照時數高于平均值。該研究的植物物候期時段為1996—2023年，日照時數呈先減少后增加的趨勢。

由表1可知，1996—2023年汾陽市年、季日照時數傾向率均為負值，說明近28年來該市年、季日照時數均呈減少趨勢。從傾向率來看，汾陽市秋季、冬季日照時數減少趨勢較春季、夏季大。其中年、季日照時數傾向率均未通過顯著性檢驗（Pgt;0.05），日照時數減少趨勢不顯著。

2.2物候期時間變化與季節氣候的關系

2.2.1物候期時間分布。由表2可見，汾陽市木本植物小葉楊與榆樹展葉盛期一般為4月，草本植物蒲公英與車前展葉盛期一般為3月底，蒼耳為5月初；木本植物小葉楊落葉末期一般為10月，榆樹為11月；草本植物蒲公英與車前黃枯普期一般為11月，蒼耳為10月。

2.2.2物候期時間變化趨勢。

由表3可知，5種植物展葉盛期變化傾向率均為負值，即為提前趨勢，傾向率在物種間差異較大，為-0.84～-0.42d/a；其中，小葉楊、榆樹、蒲公英、車前的展葉盛期傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.01），提前趨勢達到極顯著水平，蒼耳提前趨勢不顯著（Pgt;0.05）。木本植物小葉楊和榆樹落葉末期傾向率為正值，即為推后趨勢；草本植物蒲公英和蒼耳黃枯普期為提前趨勢，車前為推后趨勢。其中，蒲公英黃枯普期傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.01），提前趨勢達到極顯著水平，榆樹落葉末期傾向率通過顯著性檢驗（Plt;0.05），小葉楊落葉末期、車前和蒼耳黃枯普期傾向率未通過顯著性檢驗（Pgt;0.05）。

2.2.3物候期與氣候關系。

基于光、溫、水是影響植物生長發育的主要氣候因子，選用春季氣溫、日照時數、降水量和秋季氣溫、日照時數、降水量與物候期進行相關分析，以找到物候期變化的主要影響因子。選取相關系數通過顯著性檢驗的氣候因子列于表4。選取相關系數絕對值均最大的因子為主要影響因子。

從表4可以看出，小葉楊、榆樹、蒲公英的展葉盛期與春季氣溫、春季降水量、秋季氣溫均呈負相關；車前展葉盛期與春季氣溫、春季降水量呈負相關；蒼耳展葉盛期與春季降水量、秋季氣溫呈負相關；小葉楊落葉末期與春季降水量、秋季氣溫呈正相關；榆樹落葉末期與秋季氣溫呈正相關；蒲公英黃枯普期與秋季日照時數呈正相關，車前黃枯普期與秋季日照時數呈負相關，蒼耳黃枯普期與春季氣溫呈負相關。木本植物小葉楊和榆樹展葉盛期受春季氣溫影響最大，落葉末期受秋季氣溫影響最大；草本植物蒲公英和車前展葉盛期受春季氣溫影響最大，黃枯普期受秋季日照影響最大；蒼耳展葉盛期受春季降水影響最大，黃枯普期受春季氣溫影響最大。

2.3物候期對氣候變化的響應

2.3.1氣候影響物候期的最優因子。為了進一步探究影響

物候期變化的主要氣候因子和主要影響月份，對春季和秋季的氣溫、日照時數、降水量按月與物候期進行相關分析，選取相關系數通過顯著性檢驗的氣候因子列于表5。

由表5可知，小葉楊、榆樹、蒲公英、車前展葉盛期與3月氣溫呈極顯著負相關，且相關系數絕對值均最大，蒼耳展葉盛期與9月氣溫呈極顯著負相關，且相關系數絕對值最大；小葉楊落葉末期與9月氣溫呈極顯著正相關，且相關系數絕對值最大；榆樹落葉末期與11月氣溫呈顯著正相關，蒲公英黃枯普期與9月日照時數呈顯著正相關，車前黃枯普期與10月日照時數呈顯著負相關，蒼耳黃枯普期與4月氣溫呈極顯著負相關。因此，確定影響小葉楊、榆樹、蒲公英、車前展葉盛期的最優因子是3月氣溫，影響蒼耳展葉盛期的最優因子是9月氣溫；影響小葉楊落葉末期的最優因子是9月氣溫，影響榆樹落葉末期的最優因子是11月氣溫；影響蒲公英黃枯普期的最優因子是9月日照時數，影響車前黃枯普期的最優因子是10月日照時數，影響蒼耳黃枯普期的最優因子是4月氣溫。

2.3.2物候期對最優氣候因子的響應。由于物候期與最優氣候因子的相關性顯著，可以通過計算得到植物展葉盛期、落葉末期、黃枯普期對最優氣候因子的回歸方程，如表6所示。

3結論

（1）近28年汾陽市年平均氣溫及四季平均氣溫增溫趨勢顯著，年降水量和春季降水量增加趨勢顯著，其他季節降水量也呈增加趨勢但不顯著，年日照時數及四季日照時數均為減少趨勢但不顯著。

（2）春季物候期以展葉盛期為代表，秋季物候期以落葉末期或黃枯普期為代表。小葉楊、榆樹、蒲公英、車前春季物候期呈極顯著提前趨勢（Plt;0.01），蒼耳春季物候期呈提前趨勢但不顯著。小葉楊、榆樹和車前秋季物候期呈推后趨勢，榆樹趨勢顯著（Plt;0.05）；蒲公英和蒼耳秋季物候期呈提前趨勢，蒲公英趨勢極顯著（Plt;0.01）。

（3）植物的展葉盛期，小葉楊、榆樹、蒲公英、車前受春季氣溫影響較大，與3月氣溫相關性極強；蒼耳受春季降水量影響較大，與9月氣溫相關性極強。植物的黃枯普期或落葉末期，小葉楊和榆樹受秋季氣溫影響較大，分別與9月、11月氣溫相關性較強；蒲公英和車前受秋季日照時數影響較大，分別與9月、10月日照時數相關性較強；蒼耳受春季氣溫影響較大，與4月氣溫相關性極強。

參考文獻

［1］MENZELA.TrendsinphenologicalphasesinEuropebetween1951and1996［J］.IntJBiometeorol，2000，44（2）：76-81.

［2］林學春，于淑秋.近40年我國氣候趨勢［J］.氣象，1990，16（10）：16-22.

［3］王馥棠.近十年來我國氣候變暖影響研究的若干進展［J］.應用氣象學報，2002，13（6）：755-766.

［4］何遠政，黃文達，趙昕，等.氣候變化對植物多樣性的影響研究綜述［J］.中國沙漠，20241（1）：59-66.

［5］方修琦，余衛紅.物候對全球變暖響應的研究綜述［J］.地球科學進展，2002，17（5）：714-719.

［6］AHASR，AASAA，MENZELA，etal.ChangesinEuropeanspringphenology［J］.Internationaljournalofclimatology，2002，22（14）：1727-1738．

［7］吳榮軍，鄭有飛，趙國強，等.鄭州主要植物春季物候變化及其對氣溫變化的響應［J］.生態學雜志，2009，28（6）：1049-1054.

［8］陳效逑，張福春.近50年北京春季物候的變化及其對氣候變化的響應［J］.中國農業氣象，20022（1）：1-5.

［9］謝光園，趙富群.衡陽市常見彩葉樹種物候期對氣候變化的響應［J］.安徽農業科學，20251（12）：181-184.

［10］寶烏日其其格.氣候因子對科爾沁草原植物物候期的影響研究［J］.黑龍江環境通報，20234（4）：2-6.

［11］李燕，王志偉，張建玲.氣候變暖對山西南部典型植物物候的影響［J］.中國農業氣象，2012，33（2）：178-184.

［12］曹艷芳，吳瑞芬，閆偉雄.車前草物候變化特征及對氣候變化的響應［J］.內蒙古氣象，2008（6）：8-9，31.

［13］王冬妮，唐曉玲，廉毅，等.氣候增暖對3種典型落葉喬木物候的影響：以長白山區為例［J］.東北林業大學學報，2020，48（9）：51-55.

［14］國家氣象局.農業氣象觀測規范（上卷）［M］.北京：氣象出版社，1993：133-141.

［15］黃文婕，葛全勝，戴君虎，等.貴陽木本植物始花期對溫度變化的敏感度［J］.地理科學進展，2017，36（8）：1015-1024.

［16］鄭景云，葛全勝，趙會霞.近40年中國植物物候對氣候變化的響應研究［J］.中國農業氣象，20024（1）：28-32.