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...     

中国温带旱柳物候期对气候变化的时空响应

为了揭示中国温带植物物候随时间变化和植物物候对气候变化响应的空间格局及其生态机制,利用52个站点1986—2005年的旱柳展叶始期、开花始期、果实成熟期、叶变色始期和落叶末期的物候数据,分析其时间序列的线性趋势,并通过建立基于最佳期间日均温的物候时间模型,确定物候发生日期对气温年际变化的响应。在研究的时段内,区域平均旱柳展叶始期、开花始期和果实成熟期的发生日期分别以-4.2 d/10 a、-3.8 d/10 a和-3.3 d/10 a的平均速率显著提前,而区域平均旱柳叶变色始期和落叶末期的发生日期则分别呈不显著推迟和以2.4 d/10 a的平均速率显著推迟的趋势。单站展叶始期、开花始期和果实成熟期发生日期的线性趋势以提前为主,显著提前的站点分别占40%、41%和29%;叶变色始期发生日期呈显著提前和显著推迟趋势的站点数相当,分别占17%和19%;落叶末期发生日期的线性趋势以推迟为主,显著推迟的站点占23%。各站展叶始期、开花始期和果实成熟期发生日期的线性趋势空间序列与相应的最佳期间日均温的线性趋势空间序列之间呈显著负相关,表明一个站点前期气温升高的速率越快,该站这些物候期发生日期提前的速率就越快。在物候期对气温年际变化的响应方面,区域平均春季最佳期间日均温每升高1℃,展叶始期、开花始期和果实成熟期的发生日期分别提前3.08 d、2.83 d和3.54 d;区域平均秋季最佳期间日均温每升高1℃,叶变色始期和落叶末期的发生日期分别推迟1.69 d和2.28 d。单站展叶始期和落叶末期发生日期对气温年际变化的响应表现出在温暖地区的站点比在寒冷地区的站点更为敏感的特点。总体上看,基于日均温的物候时间模型对春、夏季物候期的模拟精度明显高于对秋季物候期的模拟精度。建立了基于最佳期间日均温和日累积降水量的改进秋季物候模型,该模型使旱柳叶变色始期和落叶末期的模拟精度显著提高。由此可见,旱柳叶变色始期和落叶末期的发生日期受到前期气温和降水量的综合影响。     

增温、光照时间和氮添加对蒙古栎主要物候期的影响

利用大型人工气候室模拟研究增温(对照、增温1.5 ℃、增温2.0 ℃)、光照时间(10、14、18 h)和氮添加(0、5、10、20 g N·m^-2·a^-1)对东北地区蒙古栎主要物候期的影响。结果表明: 增温1.5和2.0 ℃使芽膨大期显著提前,完全变色期显著推迟,生长期延长,且延长天数随增温幅度的增大而增加。光照时间显著影响秋季物候(叶黄始期、叶黄普期、完全变色期),与光照14 h相比,短光照(10 h)使叶黄始期显著推迟7.0 d,生长盛期相对延长。氮添加使芽膨大期、芽开放期、展叶始期、展叶盛期均显著提前,完全变色期仅在高氮水平(20 g N·m^-2·a^-1)下显著推迟9.5 d,表明高氮添加使蒙古栎生长期延长。增温和高氮添加(20 g N·m^-2·a^-1)协同作用显著推迟完全变色期,导致叶黄期延长。增温和短光照协同作用、氮添加和短光照协同作用以及增温、氮添加和短光照协同作用均使叶黄始期显著推迟,生长盛期相对延长。     

“一江两河”中部流域植被净初级生产力估算

基于中分辨率成像光谱仪（MODIS）的遥感数据以及地面实际观测资料,采用数学模型方法,对西藏“一江两河”中部流域地区2000和2006年的植被净初级生产力（NPP）进行了估算.结果表明：研究区NPP由河谷向山脊逐渐递减,这与该区的水热梯度基本一致;该区单位面积年NPP平均为86.8 g C·m^-2·a^-1,2006年比2000年高2.15 g C·m^-2·a^-1,不同植被类型的单位面积年NPP以农田(243.1 g C·m^-2·a^-1)最大,荒漠(35.6 g C·m^-2·a^-1)最小;研究区两年平均总NPP为512.8×10¹⁰ g C·a^-1,2006年比2000年高12.7×10¹⁰ g C·a^-1,不同植被类型的总NPP以草甸(194.4×10¹⁰ g C·a^-1)最高,荒漠(30.3×10¹⁰ g C·a^-1)最低.研究期间,人类活动强烈区域（道路缓冲区0～4 km）的植被NPP呈下降趋势,而人类活动较难到达区域的植被NPP呈增加趋势.     

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。     

中国北方苹果主产地苹果物候期对气候变暖的响应

为揭示我国北方苹果物候期时空变化特征及其对气候变暖的响应时段和强度,选取福山、万荣和阿克苏分别代表我国渤海湾、黄土高原和新疆苹果产区,利用1996—2018年各地红富士苹果芽开放期、展叶始期、始花期、可采成熟期、叶变色末期和落叶末期物候数据,分析不同物候期及生长阶段长度的变化趋势,并利用偏最小二乘回归法,从日尺度层面,分析气温变化对各物候期的影响。结果表明: 近23年来,福山、万荣和阿克苏芽开放期、展叶始期和始花期均呈现提前趋势,平均提前速率分别为0.36、0.33和0.23 d·a^-1,落叶末期则呈推迟趋势(0.68 d·a^-1),可采成熟期和叶变色末期在各产区的变化趋势不一致;果实生长发育期和果树全生育期分别以1.20和0.82 d·a^-1的速率延长。苹果春季物候期与1月初至相应物候期发生前平均气温呈显著负相关关系,期间温度每升高1 ℃,芽开放期、展叶始期和始花期将分别提前3.70、3.47和3.48 d;秋季物候期与各物候期前21～72 d的平均气温呈正相关,但与影响时段平均气温的相关性低于春季物候期;总体上,春季物候期受气温影响的程度大于秋季物候期,且果实生长发育期和果树全生育期的延长主要由春季物候期提前所致。各主产地间苹果物候期对气候变暖的响应存在一定差异,其中气温对阿克苏苹果生长发育的影响最大,其次是万荣,对福山的影响并不明显。该研究结果可为指导各地苹果产业应对气候变化提供理论依据。     

长白山阔叶红松林生态系统碳动态及其对气候变化的响应

应用基于干物质生产理论的过程模型（Sim-CYCLE）估算了1982—2003年间长白山阔叶红松林生态系统总第一生产力（GPP）、净第一生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）及其季节动态变化以及碳储量（WE）、植物碳储量（WP）和土壤碳储量（WS）,并分析了这些指标在当前气候情景和碳平衡情况时的差异及其对未来气候变化情景的响应.结果表明：在当前气候情景下, 长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP分别为14.9、8.7和2.7 Mg C·hm^-2·a^-1,三者分别比实测值减少2.8 Mg C·hm^-2·a^-1、增加1.4 Mg C·hm^-2·a^-1和增加0.2 Mg C·hm^-2·a^-1;长白山阔叶红松林6—8月的NEP占全年总量的90%以上,其中,7月最高（1.23 Mg C·hm^-2·month^-1）;研究区WE、WP和WS分别为550.8、183.8和367.0Mg C·hm^-2,其与实测值均具有较高的一致性.从当前气候情景下到达碳平衡前,长白山阔叶红松林碳储量均有不同程度的增加,GPP和NPP分别为17.7和7.3 Mg C·hm^-2·a^-1,表明研究区碳“汇”的作用随着碳储量的增加逐渐减弱;温度增加2 ℃时,不利于长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP的增长,CO²浓度倍增则可有利地促进三者的增长,CO²浓度倍增、温度增加2 ℃对GPP、NPP和NEP增幅的影响与单纯CO₂浓度倍增的影响相似,气候变化情景对长白山阔叶红松林碳储量的影响规律与对生产力幅度的影响相同,这可能是生态系统生产力影响碳积累所致.     

太湖地区长期施肥条件下水稻-油菜轮作生态系统净碳汇效应及收益评估

以太湖地区水稻-油菜轮作系统长期施肥处理试验田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO₂排放等实测资料,以及生态系统的物质投入和管理投入等调查资料,估算了该系统的年碳平衡和经济收益.结果表明：不同施肥处理的年碳汇量在0.9～7.5 t C·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施的净碳汇量是单施化肥的3倍.系统物质投入的碳成本在0.37～1.13 t C·hm^-2·a^-1,人工管理的碳成本在1.69～1.83 t C·hm^-2·a^-1,年度经济收益在5.8×10³～16.5×10³ CNY·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施下的经济效益是单施化肥下的1.1倍.与单施化肥相比,有机无机肥配施单位碳汇的边际成本为217.1 CNY·t^-1 C,与欧盟碳交易市场的碳价格每吨20欧元相近.与单施化肥相比,有机无机肥配施下生态系统不仅生产力较高,而且表现出更高的碳汇效应和经济收益.     

1980—2005年中国东北木本植物物候特征及其对气温的响应

基于25年物候观测数据,分析了东北地区木本植物物候的时空变化特征,阐述了近25年来东北地区气候变暖对植物物候的影响,结果表明:1980—2005年,东北地区木本植物展叶初期主要呈提前趋势,提前幅度为0.23d·a-1,枯黄初期主要表现为推后趋势,平均推后0.19d·a-1,生长季延长,平均延长幅度为0.30d·a-1;东北地区广泛分布的5种木本植物(旱柳、杏树、小叶杨、榆树和紫丁香)物候在地理空间上存在显著差异:纬度平均每增加1°,展叶初期推后3d,枯黄初期提前1.35d,生长季长度缩短4.41d;东北地区植物展叶初期与2、3、4月的气温显著负相关(P0.05),其中,4月气温对植物展叶提前的影响最大,展叶提前趋势平均为2.35d·℃-1;2月气温的影响最小,平均趋势为1.18d·℃-1。     

秦岭太白红杉林遥感物候提取及对气候变化的响应

高山林线树种对气候变化响应敏感,是研究气候变化和物候变化的理想树种。本文基于双Logistic曲线拟合法重建了2000—2015年MODIS EVI2时间序列影像并提取太白红杉林关键物候参数,结合太白山地区气象站的气候资料,研究太白红杉林遥感物候及其对气候因子的响应。结果表明:2000—2015年太白红杉林生长期开始时间在第120天左右,生长期结束时间在第288天左右,平均生长期长度为168 d; 16 a来太白红杉林生长期始期整体呈提前趋势,变化率为-0.65 d·10 a~(-1);生长期末期整体呈推迟趋势,变化率为0.35 d·10 a~(-1);整个生长期呈延长趋势,平均延长幅度为0.99 d·10 a~(-1);太白红杉林物候始期与同期气温、降水呈负相关的区域分别占研究区的73.11%和61.25%,而与潜在蒸散呈正相关的区域占65.17%;物候末期与同期气温、降水、潜在蒸散、日照和风速均呈正相关,面积比分别为74.91%、72.87%、78.14%、68.60%和64.74%,其中气温是太白红杉林物候始期提前的主要影响因素,气温、降水、潜在蒸散是物候末期推迟的主要影响因素。     

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。     

利用控制实验研究植物物候对气候变化的响应综述

物候是植物在长期适应环境过程中形成的生长发育节点。长时间地面物候观测数据表明,近50年全球乔木、灌木、草本植物的春季物候期受温度升高、降水与辐射变化等影响,以每10年2 d到10 d的速率提前。但因植物物候响应气候因子的机制仍不清楚,导致对未来气候变化情景下的植物物候变化预测存在较大的不确定性。在此背景下,控制实验成为探究气候因子对植物物候影响机制的重要手段。综述了物候控制实验中不同气候因子（温度、水分、光照等）的控制方法。总结了目前为止控制实验在植物物候对气候因子响应方面得到的重要结论,发现植物春季物候期（展叶、开花等）主要受冷激、驱动温度与光周期的影响,秋季物候期（叶变色和落叶）主要受低温、短日照与水分胁迫的影响。提出未来物候控制实验应重点解决木本植物在秋季进入休眠的时间点确定、低温和短日照对木本植物秋季物候的交互作用量化、草本植物春秋季物候的影响因子识别等科学问题。     

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.     

暖温带乔木和灌木物候变化及对气候变化的响应

根据2003-2014年气象数据和暖温带3种乔木(辽东栎、五角枫和核桃楸)和3种灌木(土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木)的物候观测数据资料, 采用气候倾向率和回归分析等方法, 观察乔木和灌木物候变化特征的差异, 分析温度、降水以及乔木、灌木的物候变化趋势, 同时对气象因子与乔木和灌木物候期的相关关系进行研究。结果表明: ①研究期间, 北京东灵山平均气温呈不显著的上升趋势, 气候倾向率为0.200℃·10a–1, 春季(3–5月)和夏季(6-8月)温度显著上升; 降水量呈下降趋势, 平均减少71.630 mm·10a–1, 总体呈暖、干的趋势。②3种乔木的生长季长度都缩短, 辽东栎、五角枫和核桃楸平均生长季长度分别缩短50.70 d·10 a–1、29.83 d·10a–1和22.36 d·10a–1。3种灌木的生长季长度也都缩短, 土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木的平均生长季长度分别缩短42.55 d·10a–1、42.76 d·10a–1和38.15 d·10a–1。乔木和灌木的物候变化趋势相同, 整体表现为春季物候推迟, 秋季物候提前, 生长季长度都缩短且生长季长度相差不大。乔木和灌木都表现出芽期推迟最明显, 每10年推迟达19天以上。③乔木和灌木各物候期与气温总体表现为负相关, 即气温升高, 物候期提前, 其相关性显示出夏季(6-8月)温度对植被物候期影响较大, 夏季温度与各物候期表现为正相关, 即夏季温度升高, 物候期推迟。同时乔木和灌木与总体降水没有明显的相关关系, 但秋季物候与不同时段降水表现不同的相关性, 由此可知夏季温度变化对木本植物春季物候(出芽期、展叶期和首花期)的影响更大, 而秋季物候(叶变色期和落叶期)受温度和降水共同影响。     

秦岭山地植被净初级生产力及对气候变化的响应

基于1999~2009年的NDVI数据和气象数据,利用CASA模型对秦岭山地植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）进行模拟估算,并分析了秦岭NPP的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：1999~2009年11年间秦岭山地的平均年NPP为542.24 gC·m^-2·a^-1;研究期内秦岭NPP呈显著增长趋势（P<0.01）,2008年最高（718.77 gC·m^-2·a^-1）,2001年最低（471.78 gC·m^-2·a^-1）;四季对全年NPP的贡献率大小依次为夏季（49.90%）>春季（26.16%）>秋季（18.87%）>冬季（5.07%）;月NPP与温度和降水都显著相关,但与温度的相关性更高,月水平上温度对NPP的影响比降水大;生长季期间NPP与温度和降水的相关性在空间分布上都以正相关为主。     

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).     

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。     

厦门港表层水体磷周转的生物学过程Ⅱ：桡足类对浮游植物的摄食压力

为了解桡足类在磷的生物地球化学循环中的作用,于2005年5、8、11月和2006年3月分别在厦门时间序列站（XMTS）采用肠道色素法,研究了桡足类对浮游植物的现场摄食率,同步分析了桡足类的种类组成和数量变化,进而得到桡足类群体对浮游植物的摄食率.结果表明：厦门港桡足类对浮游植物的年平均摄食率为55.53 μg·m^-3·d^-1;其中秋季最高,为108.98 μg·m^-3·d^-1,夏季最低,为7.18 μg·m^-3·d^-1.根据试验数据估算,厦门港桡足类对浮游植物现存量的摄食压力四季平均为1.81%,春、夏、秋、冬分别为3.22%、0.06%、3.52%和0.46%.