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。     

郑州主要植物春季物候变化及其对气温变化的响应

根据1983—2004年期间郑州市的物候和气温资料,分析了郑州市4种木本植物和2种草本植物的春季物候变化趋势及其对气温变化的响应。结果表明,自1983年以来,郑州春季主要植物物候呈偏早趋势,其物候变化具有同步性和顺序性的基本特征。郑州主要植物始花期与早春（3—4月）平均气温的相关性达到极显著,而毛白杨和垂柳2种植物始花期与冬季平均气温的关系也达到极显著; 代表性植物的始花期随3—4月平均气温的升高而提前,气温每升高1 ℃,刺槐、垂柳、蒲公英和车前始花期分别提前4.17、3.69、8.16和13.0 d。此外,始花前4旬是始花期对气温变化反应最敏感的时间段。     

河北省草本植物物候特征及其对气候变暖的响应

以1981—2006年河北省8个国家农业气象观测站的草本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省草本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明:河北省草本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;黄枯始期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响显著,河北省春季气温上升1℃,草本植物展叶始期提前4.1d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大;草本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应与木本植物基本一致,研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

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。     

毛竹光合作用对环境因子的季节响应

采用Li-6400测定毛竹光合作用对光照强度、CO2浓度、温度和湿度等环境因子响应的季节变化,结果表明:毛竹最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、光合量子效率的年均值分别为7.30、19.15、1075mmol.m-2.s-1,0.032;最大净光合速率夏季>秋季>冬季>春季;春季的光补偿点最高,夏季次之,而秋季和冬季均较小;光饱和点与光合量子效率的季节变化均为秋季>夏季>冬季>春季。毛竹CO2补偿点、CO2饱和点、羧化效率的年均值分别为73.52、1500μmol.mol-1,0.033。CO2补偿点春季>冬季>秋季>夏季;CO2饱和点春季>秋季>夏季>冬季;羧化效率夏季>秋季>冬季>春季。毛竹光合最适温度均在20～30℃,光合最适温度在春、秋季与实验前3天最高气温的平均值十分接近,而夏、冬季与测定前10天的最高气温平均值较为接近,光合最适温度在春、秋两季相当,夏季稍高,冬季最低。光合最适湿度为40%～65%,季节变化趋势:秋季>夏季>冬季>春季。总体而言,毛竹光合作用对环境因子的季节响应与环境因子的季节变化、叶片的生理活性密切相关。     

中国南亚热带和北温带地区禾本科C3与C4草本植物花果期差异研究

为揭示不同地区禾本科C₃与C₄植物花果期受气候因子的影响,以广东省和内蒙古自治区分别代表南亚热带和北温带地区,从植物志中分别获得两地395和265种禾本科草本植物的3个花果期特征(始花期、末花果期和生殖期长),比较开花物候的差异,并通过一般线性模型探究其与气候因子(年均温与年均降水量)的相关性。结果表明,南亚热带与北温带地区C₃植物的始花期均比C₄植物早。两地C₄共有种在南亚热带地区具有更早的始花期、更晚的末花果期和更长的生殖期,而C₃共有种的末花果期在两地无显著差异,但在南亚热带地区始花期更早,生殖期更长。随年均温升高,北温带地区禾本科植物的始花期提前,而南亚热带地区则延后;随年均降水量升高,两地禾本科植物始花期与末花果期均延迟;禾本科植物生殖期长与年均温和年均降水量均不存在相关性。跨地区分析表明,末花果期、生殖期长与年均温和年均降水量均正相关,而与始花期不相关。禾本科C₃植物比C₄植物对地区间气候差异响应更敏...     

内蒙古典型草本植物春季物候变化及其对气候变暖的响应

为了解气候和物候变化规律,指导农业生产和环境监测,用线性倾向估计法分析了1982—2006年内蒙古地区草本植物春季物候及其前期温度的变化趋势,并分区域分析了植物春季物候与温度的关系,通过逐步回归分别建立了中西部和东部地区植物始花期的温度回归模型,通过模型对未来气候变化情景下内蒙古地区草本植物始花期变化进行了预估。结果表明：20世纪80年代以来植物始花期变化为提前趋势,温度变化为增温趋势,春季变暖比冬季明显;温度和始花期的变化趋势均有明显的地域特征,中西部地区增温趋势和植物始花期提前剪势均大于东部地区,春季温度和植物始花期在两区域平均变化趋势均显著,冬季温度在中西部地区变化显著,而在东部地区变化不显著;植物始花期与其前期温度呈明显的负相关,春季温度是影响开花的主要因子,未来如温度上升1 ℃,始花期提早3.1～5.0 d。     

石家庄市空气花粉散布规律及与气候因子的关系

石家庄市2007—2009连续两年空气花粉分析表明:受植物花期影响,春季以木本植物花粉为主,夏、秋季以草本植物花粉为主,不同类型花粉通量存在一定年际差异。松属、杨属、胡桃属等当地花粉含量占花粉组合的80.0%以上,桦木属、栎属、虎榛子属等区域花粉含量低于20.0%,显示空气花粉能较好地反映周围植被,但也受区域植被的影响。依据空气花粉通量变化规律,石家庄市主要空气花粉类型通量从高到低排在前5位的依次为:胡桃属、悬铃木属、蒿属、杨属、藜科,均为高致敏类型,花粉过敏症患者在其花期或通量较高时期应早作防范。空气花粉百分含量与气候因子之间的(CCA)分析结果显示,其主要受风速与水汽压影响;不同季节主要花粉类型通量与气候因子的相关分析表明:春季和秋季空气花粉通量主要受气温和水汽压的影响,夏季主要受相对湿度和水汽压的影响,冬季与气候因子相关较弱。     

民勤荒漠区不同生活型植物物候响应气候变暖的差异

运用1974年以来民勤荒漠区植物物候观测资料和气象观测资料,将22种植物分别按生长类型划分为乔木、灌木和草本植物3种生活型,再按更新芽着生部位将22种植物划分为高位芽植物、地上芽植物和地面芽植物植物3种生活型,分析了按这2种方法划分的不同生活型植物物候响应气候变化的差异.结果表明:1)不论以哪种方法划分的植物生活型,春季物候响应气温变化的敏感程度均大干秋季;2)按生长类型划分的3种生活型植物之间的物候变化差异较按更新芽着生部位划分的3种生活型植物之间的物候变化差异大,主要表现为乔木和灌木的物候差异较大;3)当地植物的生长期长度、乔木的春季物候提前幅度和高位芽植物的春季物候提前幅度大干其他文献报导;4)更新芽着生部位越高,春季物候响应当月和当年气温变暖越敏感,表明在地面以上、乔木高度以内,距地面越高气温对春季物候的影响越显著.     

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。     

近55a来河西走廊荒漠绿洲区季节变化特征及其对胡杨年生长期的影响

利用河西走廊荒漠绿洲胡杨林集中分布区的4个气象站点1955-2009年日平均气温资料,采用5d滑动平均、气候倾向率、Mann-Kendall和滑动t检验等方法,分析其四季开始日与长度的变化特征及其对胡杨年生长期的影响。结果表明:近55a来,河西走廊荒漠绿洲区四季开始日主要表现为春、夏和秋季提早,冬季推迟的变化趋势,并以夏季提早最显著,且以21世纪初更突出。研究区平均四季长短变化特征为:冬季>夏季>春季>秋季。胡杨年生长期有开始日提早、终止日推后的趋势,且推迟趋势更明显;胡杨年生长期天数具有延长趋势。突变分析表明:春季开始日在1969年和2001年发生突变,夏、秋开始日则分别在1998年、 1985年和1997年发生突变,而冬季开始日发生突变的时间早于其它3季,为1985年;胡杨年生长期开始日具有多个突变,分别在1961年、1973年和1997年发生突变。显然,研究区胡杨对气候变化的响应更敏感。     

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).     

多尺度下宝鸡地区干旱动态格局演变及其与植被覆盖的关系

利用宝鸡地区11个气象站点1974—2013年逐月气温和降水量数据,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),结合土地利用/覆盖数据,从干旱发生频率、发生强度及与植被NDVI相关性等角度,探讨了近40年来干旱时空变化格局及其对植被覆盖的响应。结果显示:宝鸡地区年均SPEI指数以-2.50%/a的速度下降,干旱趋势明显增强。自20世纪末以来,全区年均干旱指数呈明显的上升趋势,以2007—2010年增大趋势最为显著(超过0.05临界线);近40年来,春季干旱发生频率达60%及以上的有21 a,达90%以上的有9a。1981—1986年起伏变化最为剧烈。秋季平均干旱发生频率为46.29%,为春、夏、秋、冬4个季节中最低。从干旱发生强度来看,全区年际、四季及月6个时间尺度上干旱强度高、低值区域分布均比较集中;秋季强度最弱的区域面积表现最高,占总面积的75.47%。干旱发生最严重的是春季,占总面积的11.90%。全区干旱与植被覆盖相关性均表现较好(均通过0.05显著性水平检验),林地、草地负相关性最为显著(除夏季),夏季、秋季、月尺度上,耕地、水域、城乡地区干旱与植被覆盖的相关性与土地利用类型无关。     

Vegetation development on deposit soils starting at different seasons

Permanent plots were created in different seasons (autumn and spring) and filled with two substrates: nutrient-rich topsoil and nutrient-poor ruderal soil (n = 5 for each treatment). My objectives were to assess the influence of starting season on initial species composition, whether differences at the start cause divergent or convergent pathways of succession and which mechanisms are operating during vegetation development. Mean species richness (number of species per plot) and mean total cover of herb layer differed significantly between substrates and changed significantly during 10 year succession, but there were no significant differences with respect to starting season. However, seasonal as well as substrate effects were evident for particular dominant species and for the pattern of successional sequences. When succession on topsoil plots started in spring, first summer annuals dominated, then monocarpic and polycarpic perennial herbs, then herbaceous perennials together with woody perennials, and at the end of the decade woody perennials. When succession started in autumn, polycarpic perennial herbs dominated from the beginning, and then were replaced by woody perennials in the second half of the decade. On ruderal soil, there was a less rapid but continuous increase of polycarpic perennial herbs and woody species, both on spring and on autumn plots, whereas short-lived plants were more abundant in the first years and then decreased. Species turnover was very high from the first to the second year for all treatments (except topsoil plots starting in autumn), but slowed down during succession. Priority effects due to starting season caused high dissimilarity at the start on the nutrient-rich substrate, but convergent succession towards the end of the first decade. The main mechanisms during early succession on the nutrient-rich topsoil were tolerance based on different life-history traits and inhibition due to reduced light availability. There was no evidence for obligate facilitation. However, an indirect facilitative effect by annuals, which slowed the development of herbaceous perennials down, and thus facilitated growth of woody species, could be seen on topsoil when succession started in spring.     

1962—2010年甘肃省黄土高原区干旱时空动态格局

借助ArcGIS 9.3和SPSS软件平台,根据甘肃省黄土高原区33个气象站1962—2010年气象资料,利用综合气象干旱指数(CI)从干旱率、干旱强度和干旱频率三方面对甘肃省黄土高原区近50年的干旱时空变化特征进行了分析。结果表明:春、秋季干旱率呈现显著增加趋势,夏、冬季干旱率呈略微增加趋势;夏季干旱频率最大,春季、秋季次之,冬季最少;春、秋季干旱以2000年来最为严重,夏季干旱以2000年以来、20世纪70年代和90年代均较严重,冬季干旱以20世纪80年代最为严重;甘肃省黄土高原区逐年干旱持续日数和干旱强度存在明显的年际波动,线性变化趋势明显;从空间分布来看,春、夏和秋季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区西北部,而106°E以西"临洮-通渭-天水"一线和庆阳东南部是干旱多发区变幅最大的地方,冬季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区南部。     

庐山不同海拔日本柳杉年轮宽度对气候因子的响应

以庐山自然保护区3个不同海拔样地采集的138根日本柳杉样芯为研究材料,利用树木年轮学方法分析其径向生长与季节和月气候因子的响应关系。结果表明:低海拔处日本柳杉径向生长对气候因子的响应相比于中、高海拔更敏感;中、低海拔径向生长与春季相对湿度呈显著正相关(P<0.05),低海拔径向生长与春季日照时数、夏季均温呈显著负相关(P<0.05),而中海拔径向生长与夏、秋季均温呈显著负相关(P<0.05);高海拔径向生长与各个季节气候因子表现出一定的相关性,但相关性不显著;3个海拔径向生长均与当年1月均温呈显著正相关(P<0.05),中、低海拔径向生长与上年7月及当年7月均温呈显著负相关(P<0.05),高温会抑制树木的生长,低海拔径向生长与当年4月空气相对湿度、降水量呈显著正相关(P<0.05),与当年4月日照时数呈显著负相关(P<0.05),随海拔的升高相关性降低;庐山日本柳杉径向生长与主要气候要素之间的相关性呈现出明显的季节性,日本柳杉径向生长主要受上年7及7月均温和4月空气相对湿度的影响,海拔是影响日本柳杉径向生长对气候因子响应的重要因素,最终建立的标准年轮宽度年表适合进行树木年轮气候学的研究。     

陕北长城沿线风沙区植被指数变化及其与气候的关系

陕北长城沿线风沙区位于毛乌素沙漠东南部边沿,属毛乌素沙地向东南移动的最活跃地段,生态环境十分脆弱。使用1981～2003年23a长时间序列的NOAA/AHRR NDVI数据、气候资料,分析了陕北长城沿线风沙区植被覆盖的历史演变及其与气候因子的关系。结果表明:(1)陕北长城沿线风沙区植被覆盖状况23a来尽管有波动起伏,但是整体在持续转好,年平均NDVI增加了10.62%。低覆盖率植被面积在减少,高覆盖率植被面积在增加。夏季的NDVI值最高、波动起伏最大,其次是秋季;春、夏、秋三季的NDVI具有明显的上升趋势,季平均NDVI年增长率夏季最大,秋季次之;夏、秋季NDVI与年NDVI具有很高的相关性,这两个季节的植被状况基本决定了全年的植被分布状况。NDVI年变化曲线为单峰型,春季NDVI缓慢增加,秋季NDVI降低速度比较快。(2)年平均NDVI与温度的年际变化相关不明显,各季节NDVI与温度相关也不明显。近年来长城沿线风沙区的年降水量没有明显增加,而年平均NDVI线性增加趋势显著,降水量是引起NDVI年际波动的主要因子,非气候因素是年平均NDVI线性增加的主要原因。降水量与NDVI存在着明显的年相关和隔季相关。年降水量与年NDVI的相关,冬季降水量与春季NDVI的相关,春季降水量与夏季NDVI的相关,夏季降水量与秋季NDVI的相关性都非常高。(3)非气候因素中生态保护和环境建设等人为措施,如植树造林、草原围栏封育等是导致植被显著增加的重要原因。     

云南省植被NDVI时间变化特征及其对干旱的响应

基于云南省74个气象站点的1997—2012年逐日降水资料和逐旬SPOT-NDVI值,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)多尺度分析了云南省干旱时间和强度演变与NDVI时间动态特征及其相关性分析,进而探讨气候变化对植被的影响。结果表明,1999—2013年云南省年平均NDVI值和年最大NDVI值均呈现波浪式的发展趋势,其趋势线斜率分别为0.0017和0.0011;NDVI年内各月变化情况大体上相同;不同季节NDVI的年际变化特征呈现出显著差异。1997—2012年不同时间尺度SPEI均体现出干旱化加剧的趋势,并随SPEI的时间尺度增大而增大;3个月尺度的SPEI值(SPEI3)结果表明,各月的变化呈现先增大后减小的趋势;SPEI3反映出多年季节水平的干旱强度为:冬季秋季春季夏季。总体上,云南省的年均NDVI与SPEI的相关性极弱,年最大NDVI与SPEI呈正相关;多年月均NDVI与不同尺度SPEI的相关性较强且存在滞后性;不同季节NDVI与SPEI的相关性及滞后性有较大差异,其中冬季NDVI、秋季NDVI与其当年当季SPEI的负相关性较强。     

陕西吴起植被动态及其与气候变化的关系

使用归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)资料,分析了陕西省吴起县1982-2003年NDVI的演变情况及其与气候变化的关系。结果表明,22年来植被覆盖状况尽管有波动起伏,但整体在持续转好,表现在低覆盖率植被面积在减少,高覆盖率植被面积在增加;年平均NDVI与降水量呈正相关,植被覆盖的改善有利于减小风速;从季节平均值来看,春季降水量与夏季NDVI、夏季降水量与秋季NDVI的相关性均极显著(P<0.01),并且夏秋两季的降水量与年NDVI相关性也显著,说明降水量是影响吴起县植被分布状况的关键性因子;春夏季蒸发量与夏季的NDVI均呈极显著的负相关(P<0.01);春夏季相对湿度与夏季的NDVI呈极显著的正相关(P<0.01),冬季相对湿度与冬季的NDVI呈极显著的负相关(P<0.01)。