基于光周期和温度的物候模型对华北平原刺槐始花期的模拟

光周期和温度是影响木本植物开花的两大关键气象因素。基于我国华北平原1963—2018年57个站点的刺槐始花期实测数据,构建了6种基于气温或光周期驱动的春季物候过程模型(积温模型、光周期模型、光周期-温度顺序模型、温度-光周期顺序模型、光周期-温度平行模型、光周期-温度乘法模型),并进行了参数率定和模型比较优选,以期明确刺槐开花的主导驱动因子以及潜在的光温作用机制。根据内部模拟的赤池信息准则(AIC)判定光周期-温度顺序模型的表现最佳,模拟值与观测值的相关系数(r)为0.86,均方根误差(RMSE)为4.81d,纳什效率系数(NSE)达到0.74,说明刺槐始花期的发生同时受到光周期和温度的作用。同时,在华北平原14个代表性站点上,光周期-温度顺序模型的表现普遍优于均值模型。基于光周期-温度顺序模型的参数率定结果,以下限温度6.5℃和下限日长4.5h来统计刺槐开花的实际有效积温量和实际有效日长累积量的年际变化情况,结果表明56年来刺槐开花的实际有效积温量呈现显著递增趋势,平均每10年增加4.5℃·d(P<0.05),而实际有效日长累积量却呈现极显著递减趋势,平均每10年减少23.9h·d(P<0.01),这说明在气候变暖背景下,刺槐开花的热量需求会更快速完成,引起刺槐开花日期的提前,但自然光周期的年内变化只与地理位置有关,日长累积需求则需要更长的时间完成,因此会在一定程度上抑制春季升温引起的开花日期提前。     

迁地保育植物花期物候对迁入地气候变化的响应

以中国科学院武汉植物园内栽培的长果秤锤树(Sinojackia dolichocarpa C. J. Qi)、山白树(Sinowilsonia henryi Hemsl.)、夏腊梅(Sinocalycanthus chinensis Cheng et S. Y. Chang)、紫茎(Stewartia sinensis Rehd. et Wils.)和绒毛皂荚(Gleditsia vestita Chun et How ex B. G. Li) 5种迁地保育植物为对象,通过2008-2016年观察记录的初花期物候及整个花期长度的数据,研究花期的年际变化规律及其与迁入地武汉气候因子的相关性。结果显示:(1)从初花期来看,长果秤锤树的初花期每年提前1.25 d,紫茎的初花期每年推迟1.35 d,绒毛皂荚的初花期每年推迟1.22 d。(2)从花期长度来看,山白树的花期每年增加1.72 d,夏蜡梅的花期每年减少1.62 d,紫茎的花期每年增加0.32 d。(3)从花期与气候因子的相关性来看,年降水量、年平均相对湿度、 10℃有效积温、花前 10℃的有效积温是影响这5种植物初花期、花期长度的主要气候因子;不同物种间影响花期的主要气候因子有所差异。     

植物与传粉者物候错配效应研究进展

开花植物与传粉者之间稳定互惠模式的建立是维持互作双方种群适合度的关键。在全球变化的背景下,植物与传粉者对温度、融雪、人类活动等外界扰动的响应差异,易于引起两者关键物候期的不同步发生,由此可能减少传粉互作的重叠时间,改变相互作用的成本和收益,进而对两者的种群动态产生潜在的深远影响（即物候错配效应）。近年来国内外对植物花期与传粉者活动物候的错配研究主要集中在两方面：一是物候错配现象发生的原因及机制;二是这种物候错配带来的生态后果,尤其是对互惠双方种群动态的影响。但由于研究方法及数据获取等方面的局限性,物候错配研究仍存在一些薄弱环节,如物候匹配模式对环境变化的响应机制、传粉效率对错配效应的调节影响、物候数据获取的独立性等。本文综述了植物-传粉者物候错配效应的最新研究进展,并对未来的研究展望进行初步探讨,以期为物种多样性、动植物种群动态的合理预测等方面的研究提供有益的参考。     

云南元江干热河谷木本植物的物候

在中国西南干热河谷的典型地段——元江干热河谷,连续3年观测了32种木本植物的枝条生长、叶片动态、花期、果期和果实类型。这些植物的枝条生长方式可以分为连续生长、枝条枯死、陡长和间歇生长4个类型。其中连续生长型占优势,包括13种植物,它们的枝条在雨季连续不断伸长。9种植物雨季的枝条伸长与连续生长型的相似,但它们顶部的枝条在旱季末期出现枯死现象。6种植物属于陡长型,在2周内完成抽枝,且一年只抽一次枝。4种植物属于间歇生长型,枝条在雨季来临后伸长一段时间,然后生长停滞,过一段时间后再接着伸长。从叶片物候类型看,元江干热河谷植被以落叶植物占优势。落叶植物中冷凉旱季（11月～2月）落叶植物占优势（19种）,而干热旱季（3—4月）落叶植物很少（4种）。除红花柴（Indigofera pulchella）和狭叶山黄麻（Trema angustifolia）从雨季中期开始脱落叶片外,其它30种植物从雨季末期开始脱落叶片,落叶期至少延续3个月以上。常绿植物脱落近1／3～1／2的当年生叶片。共有6种植物能在旱季末期长出新叶。常绿植物的叶面积、单个枝条上的总叶面积和枝条承载（总叶面积／枝条长度）比落叶植物小。虽然一年四季都有不同植物开花和结果,但多数植物（29种,占观测树种的91％）的花期集中在旱季和雨季初期,而果实（种子）成熟期从雨季末期延续到旱季末期和下个雨季初期。果实多为核果。     

高寒草甸植物物候对温度变化的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的规律性变化,是气候变化的指示器。为了解高寒植物物候对温度变化的响应,利用1997—2010年青海湖海北高寒草原生态监测站群落优势种矮嵩草物候观测资料和同时段的气象资料,应用偏最小二乘(PLS)回归定量分析了植物物候期变化特征、趋势及其与气温间的相互关系。结果表明:①1997—2010年青海湖地区年均温度总体上升,倾向率为0.5℃/10a,其中年均最高温度和最低温度呈现出非对称型变化,最低温度显著升高且高于年均温升幅,倾向率为0.7℃/10a(P0.05),而年均最高温度无明显变化。②1997—2010年间,矮嵩草平均返青期和枯黄期分别为4月18日和10月2日,矮嵩草返青期推迟,枯黄期提前,生长季长度缩短。③影响矮嵩草返青的关键时期为每年的1月和3—4月,1月温度升高影响植物休眠进程进而延迟返青,而3—4月温度升高有利于热量积累使返青提前;影响矮嵩草枯黄的关键时期为7月上中旬和8月,期间温度升高使枯黄期提前。④根据PLS分析和相关分析,最低温度在各关键时期内显著影响植物物候,而最高温度仅在8月对枯黄期影响通过显著性检验,因此最低温度是影响高寒草地矮嵩草物候期的关键因子。     

气候变化对草地植物物候影响的研究进展

植物物候与植物的适应进化、物种间相互关系、生态系统的结构和功能密切相关,且对气候变化特别敏感,所以一直是进化生物学、植物生态学和气候变化生态学的研究热点和前沿科学问题。本综述基于草地植物物候研究的3个层次(个体-种群-群落)和7个物候序列(返青、现蕾、初花、初果、果后营养、初黄和枯黄期),阐述了不同层次物候序列及其相应持续期对气候变化响应过程的研究进展以及目前研究主要存在的问题,并在此基础上提出未来研究亟需关注的科学问题及展望,以期推动我国植物物候生态学研究发展。     

短命植物角茴香的开花物候与生殖特征

为了研究角茴香的开花物候特征及其对生殖成功的影响,于2015年对其自然种群各水平的开花物候指数、开花过程中的花部特征变化和结实特性进行了观察和统计。结果表明：（1）角茴香种群花期为4月下旬至5月下旬,种群水平的花期持续时间为36 d。（2）单花具有独特的花瓣结构,其内层花瓣由白色的侧裂片和黄色的兜状中裂片构成,中裂片是角茴香植物花粉二次呈现的关键功能器官;开花进程依其外层花瓣开裂大小可分为4个阶段,即外层花瓣顶端未张口、外层花瓣顶端张口5~7 mm、外层花瓣顶端张口12~14 mm和外层花瓣顶端张口3~5 mm。（3）花序水平的开花振幅曲线呈渐进式单峰曲线,开花同步指数为0.748,个体水平表现出较高的相对开花强度,其分布频度的偏斜率为0.45,主要频度范围分别集中在20%~30%和50%~70%之间。（4）花序水平的始花日期与花期持续时间存在显著负相关关系,开花数与座果数存在显著正相关关系。（5）自然状态下,角茴香结实率和结籽率分别是82.7%±0.1%和93.6%±0.8%。角茴香开花强度分布频度上出现的高、低强度的分异趋势是吸引传粉者、促进结实的有效生殖对策。     

濒危植物长柄双花木开花物候与生殖特性

研究了长柄双花木开花过程中花部表型的变化。连续4a对其野生种群、1a对人工种群的开花物候进行了观察,并运用相对开花强度和同步性等开花物候指数分析了开花物候对其生殖的影响。结果如下：长柄双花木开花时间为9月上、中旬至11月中、下旬;单花花期一般为6～7d,单花依其形态和散粉特征可以分为4个时期：散粉前期、散粉初期、散粉盛期和凋谢期。个体开花持续时间49～55d,种群花期历时63～71d。种群内不同年度间开花物候指数没有显著差异,而种群间则存在显著差异,野生种群开花进程为渐进式单峰曲线。人工种群则为“钟”形曲线,二者均属于“集中开花模式”。长柄双花木具有2个相对开花强度的分异趋势,这种分异趋势具有进化意义。开花物候指数与生殖间的相关分析表明,始花时间与开花数量、座果率及花期长度之间均具显著负相关关系,而开花数量与花期长度之间则呈显著正相关,但均为线性相关。长柄双花木开花物候在种群间的差异和种群内年度间的相似性说明,其开花时间可能是由与其相关的复杂的微生境特征和(或)由其遗传因子决定的,同时也反映了种群间的遗传分异和种群内个体间的遗传一致性。作为一种濒危物种,长柄双花木在这种环境的选择压力之下,形成了“大量、集中开放的花”的开花模式,吸引到更多的传粉者的访问,从而达到生殖成功。     

中国特有植物血水草开花物候与生殖特性

于2008年3-5月对分布在井冈山的血水草(Eomecon chionantha Hance )5个自然种群的开花物候进行了观察,运用开花振幅、相对开花强度和开花同步性等指数研究了其开花物候特征及其对该种生殖成功的影响.结果表明:血水草开花时间为3月下旬-5月上旬,种群花期历时24 ～46 d,个体平均开花持续时间为11～21 d,单花花期一般为3～5d;井冈山血水草种群的开花物候进程呈单峰曲线模式具有一个开花高峰期,表现出一种“集中开花模式”;与大多数亚热带植物一样,血水草具有较低的相对开花强度,分布频率集中在10％ ～30％.开花物候指数与生殖间的相关分析结果表明:始花时间与花期持续时间呈显著负相关,而与开花数和坐果率呈显著正相关;花期持续时间与开花数和坐果率呈显著正相关;同步性指数与始花时间、开花数、花期持续时间呈负相关.血水草“集中开花模式”是其在长期的进化过程中适应周围气候条件及生境的一种生殖保障.     

福建柏开花与结实物候期的研究

福建柏1年2次花期,春花期4—5月,果期当年10月,种子无生活力;秋花期9～10月,果期翌年10月,种子有生活力,有效花期在秋季。开花结实的生物学及物候学特性与适生区的地点、地类、海拔、温度等地理气候因子紧密相关,总体变异规律：秋花期、球果成熟期、种子散落期山区比半山区早,半山区比丘陵区早,高海拔地区比低海拔地区早．发芽率山区〉半山区〉丘陵区。     

EMF基因与植物营养生长

在高等植物中,外源和内源因素共同调控着植物从营养生长到生殖生长的转换。拟南芥EMF1和EMF2基因缺失的突变体不经过任何营养生长,种子萌发后便开花,这说明EMF基因是植物花发育的抑制基因。目前已从水稻、玉米、拟南芥等植物中克隆得到EMF同源基因,但其功能研究大多停留在拟南芥上。研究表明,EMF基因决定着植物营养生长阶段的发育,抑制植物开花。因此,开展EMF基因的分离、克隆和功能研究,有利于阐述植物营养生长过程阶段的抑花机制。对EMF基因的研究进展进行了综述,并提出EMF基因表达调控的闸门模型,以对EMF基因功能的进一步分析提供参考。