近50年中国典型木本植物展叶始期温度敏感度变化及原因

展叶始期的温度敏感度是指气温每变化1℃,物候期变化的天数。展叶始期对温度响应更敏感的植物能够在生长季初期占据更多的资源从而在种间竞争中占据优势,因此研究展叶始期的温度敏感度变化有助于评估植物对气候变化的适应能力。选择1963-2014年10个站点163种植物的展叶始期资料,利用滑动分析法计算了每15a各植物的展叶始期温度敏感度。在此基础上,分析了温度敏感度的变化趋势及空间格局,并讨论了导致展叶始期温度敏感度变化的可能原因。主要结论为：在全部313条展叶始期时间序列中,60.1%的序列温度敏感度呈升高趋势,其中显著升高的占40.0%（P < 0.05）;39.9%的序列温度敏感度降低,其中显著降低的占28.4%。在空间分布上,温带地区的6个站点展叶始期温度敏感度平均呈升高趋势。其中,北京地区植物展叶始期温度敏感度升高最为普遍,显著升高的物种比例达到75.0%（P < 0.05）。而亚热带站点（除合肥外）的展叶始期温度敏感度主要呈降低趋势。其中,长沙植物展叶始期温度敏感度显著降低的物种比例最高,达68.4%。冬季冷激量和春季气温变率是影响植物展叶始期温度敏感度随时间变化的主要因素。冬季冷激量降低将导致植物展叶始期温度敏感度降低,而春季气温变率降低将导致植物展叶始期温度敏感度升高。     

西安木本植物物候与气候要素的关系

根据1963–2007年中国物候观测网西安观测站的物候和气温、降水资料,分析了西安站34种木本植物春季展叶始期、展叶盛期、始花期和盛花期等4个关键物候期的变化趋势、对气候变化的阶段响应特点及其与气温、降水变化的关系。结果表明,1963年以来,西安地区气温呈显著上升趋势,特别是1994年前后,气温发生明显突变,上升趋势更加明显;西安春季物候变化主要呈现提前趋势。在45年中,观测到的34种植物的展叶始期平均提前1天,展叶盛期平均提前1.4天,始花期平均提前9天,盛花期平均提前12天;以突变点为界,34个物种1995–2007年的4种物候期比1963–1994年平均提前了4.34±0.77天;春季物候期的早晚主要受春季气温的影响,特别是春季物候期发生当月和上一月的平均气温对物候期的影响最为显著。叶物候和物候发生期前一月的降水量有较为明显的相关关系,花物候期和降水的关系不明显。     

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。     

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。     

中国东北城乡植被物候时空变化及其对地表温度的响应

以中国东北地区的沈阳、长春、哈尔滨3个大城市及其周边的乡村为研究单元,在像元尺度上采用小波变换法对长时间序列中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)增强植被指数(Enhanced Vegetation Index, EVI)数据滤除噪声数据后重建平滑的EVI曲线,基于EVI曲线,采用动态阈值法提取出研究区2009—2016年植被关键物候期参数指标,即植被生长季开始时间(Start of Growing Season, SOS)和结束时间(End of Growing Season, EOS),分析各研究单元植被物候时空变化特征及其对地表温度的响应特征。结果表明:各研究单元SOS和EOS值的空间分布图存在明显的城乡差异。每一个像元所属的实际位置距离城区中心越近,其SOS值越小,EOS值越大,表明植被生长季开始日期早结束日期晚,整个植被生长期时间变长。各研究单元植被物候参数指标的年际变化趋势具有一定的相似性,即SOS随时间均呈现出提前趋势,且城区和乡村的SOS年际变化趋势保持一致,变化速率各不相同。研究区...     

中国城市植被物候变化及其对地表温度的响应

量化植被物候与城市化进程之间的关系对探索人类活动对城市生态系统的影响至关重要。以中国35个城市及周边区域为研究对象,基于中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)提供的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI),采用Savitzky-Golay滤波和动态阈值法提取2000—2020年研究区植被返青期(Start of Growing Season, SOS)和枯黄期(End of Growing Season, EOS)。并分析不同城市规模、不同距离城市的植被物候变化对陆地地表温度(Land Surface Temperature, LST)与不透水面(Impervious Surface Area, ISA)的响应差异。研究发现：(1)2000—2020年,中国城市城区植被SOS和EOS分别以0.17d/a和0.15d/a的速率推迟。根据城市规模的不同,大城市和中等城市物候期呈推迟趋势,而超大城市、特大城市和小城市呈提前趋势。51%的城市...     

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。     

气候波动对西安39种木本植物展叶始期及其积温需求的影响

过去几十年来暖春等异常气候事件发生的频次和强度显著增加, 使植物春季物候期发生了明显变化。但异常气候事件对植物春季物候积温需求的影响仍不清楚, 限制了对未来物候变化预测精度的提升。该研究利用西安植物园1963-2018年39种木本植物的展叶始期和相应气象数据, 首先根据3-4月平均气温划分了偏冷年、正常年和偏暖年, 对比了冷暖年相对于正常年的展叶始期变化。其次, 利用3种积温算法计算了各植物逐年的展叶始期积温需求, 比较了积温需求在冷暖年和正常年的差异。最后, 评估了传统积温模型在模拟偏冷或偏暖年展叶始期时的误差。结果表明, 所有植物的展叶始期在偏暖年比正常年平均早8.6天, 而在偏冷年平均晚8.2天。在偏暖年, 大多数物种展叶始期的积温需求(以5 ℃为阈值, 平均257.5度日)显著高于正常年(平均195.1度日); 在偏冷年的积温需求(平均168.0度日)低于正常年, 但在统计上差异不显著。就不同类群而言, 古老类群相对于年轻类群在偏冷年的推迟天数更多, 积温需求变化较小, 但在偏暖年无显著差异。不同生活型间物候与积温需求变化也无显著差异。造成偏暖年积温需求增加的可能原因是偏暖年冬季气温较高, 导致植物受到的冷激程度减轻, 从而抑制了后续的展叶。在正常年, 积温模型模拟木本植物展叶始期的平均误差仅为0.4-1.9天。在偏暖年和偏冷年, 模拟值分别比观测值平均早4.1天和晚3.0天。因此在预测未来物候变化时, 需要考虑气候波动条件下的积温需求变化。     

温度升高对林线交错带西川韭与草玉梅生殖物候与生长的影响

采用开顶式同化箱(open-top chamber, OTC),研究了川西亚高山林线交错带2种草本植物西川韭（Alllium xichuanense）与草玉梅(Anemone rivularis)生殖物候与生长对模拟增温的短期响应。结果表明：温度升高使西川韭与草玉梅的始花时间、最大开花日和抽茎时间均明显提前;同时,增温延长了2物种的花期,提高了二者的开花率;增温促进了草玉梅的果物候;增温加快了西川韭与草玉梅的生长,而对生长末期株高和各器官生物量却无显著影响。反映了西川韭与草玉梅生殖物候与生长对实验增温的响应具有较强可塑性,在未来气候变暖的情况下,能够较强地适应变暖环境。     

莎车巴旦姆物候期对气象条件的响应及花期预测模型

利用莎车县农业气象试验站2008—2013年巴旦姆物候期和同期气象观测资料,分析了巴旦姆物候期的变化特征以及气温、日照时数对物候期的影响.结果表明：巴旦姆花期之前的物候期始日之间均呈正相关,与花期之后的物候期始日的相关性大多较小,花芽膨大早迟与休眠期、生长期天数分别呈极显著的正相关和负相关.以果实成熟期为界,气温对之前、之后物候期间隔日数的影响分别为负相关和正相关,日照时数与物候期间隔日数大多为正相关.果实成熟 叶变色始期间隔日数对平均最高气温以及花序出现 开花末期、叶变色始期 落叶末期间隔日数对日照时数存在明显的响应.当巴旦姆休眠期符合日平均气温-3.0～-7.5 ℃的天数满30 d后,经过17～28 d将进入花芽萌动期.花芽萌动期、开花始期、叶变色始期和落叶末期的始日分别与首个候平均气温≥4 ℃且候平均最高气温≥12 ℃、春季侯平均气温≥14 ℃且侯平均最高气温≥22 ℃、秋季首个侯平均气温≤10 ℃且侯平均最高气温≤18 ℃和冬季首个侯平均气温≤1.9 ℃的候序一一对应.利用偏最小二乘法回归分析,建立巴旦姆盛花期始日预测模型,经过检验模型效果较好.     

北京地区木本春季物候特征与生物学特性的关系

植物物候是植物生活史中的重要性状,也是指示气候与自然环境变化的重要指标,现已成为全球变化领域的研究热点之一。传统物候研究多假设物候由气候因素决定,如气温、降水、光照等,并主要从植物物候的年际变化角度探讨了气候因素对物候特征的影响。然而,不同物种的物候存在较大差异表明植物物候还与自身生物学特性（如系统发育和功能性状）有关,但植物生物学特性如何影响植物物候仍缺乏深入研究。基于北京地区44种木本植物1965-2018年的展叶始期和开花始期观测资料,以展叶始期和开花始期的3类物候特征（平均物候期、物候对温度的响应敏感度和物候期的积温需求）为例,探究植物物候特征与系统发育和功能性状的关系。首先,利用系统发育信号Blomberg’s K和进化模型检验植物物候特征是否具有系统发育保守性,并通过系统发育信号表征曲线直观表达植物物候特征的进化模式;之后,利用广义估计方程分析植物生活型、传粉型与物候特征的关系,以揭示不同植物的资源利用方式及生存策略的差异。研究发现：（1）除展叶始期的温度敏感度外,其余物候特征的进化均受随机遗传漂变和自然选择力的共同作用,可推断物候特征具有系统发育保守性,即亲缘关系越近的物种物候特征越相似。（2）开花始期的系统发育信号强度比展叶始期更大,表明繁殖物候的系统发育可能比生长物候更保守。（3）植物展叶始期及其积温需求与生活型密切相关。灌木比乔木的展叶时间早、积温需求少。植物开花始期与传粉型相关,风媒植物开花显著早于虫媒植物。研究成果有助于深入理解物候变化的生物学机制,对于丰富物候学的理论研究有重要意义,同时对植物保护也具有重要的指导价值。     

31种木本植物开花物候与系统发育的关系

植物物候通常被认为是由环境因素,如降水、温度和日照长度所决定,然而环境因素是否是物候唯一的决定因素仍然存在很大争议。谱系结构表征了植物在进化上的顺序,该发育时序是否对物候产生影响,当前仍然未知。在调查2016年春季新疆乌鲁木齐市最常见的31种木本植物的初始开花时间、败花时间和开花持续时间的基础上,通过分析植物开花物候的分布特征、开花物候在乔灌木间的差别、以及植物谱系距离与开花物候距离间的关系,试图揭示植物的开花物候和物种谱系(进化)顺序间的关系。结果表明:(1)新疆乌鲁木齐市31种木本植物的初始开花时间为4月18日±9d、败花时间为5月5日±12d、开花持续时间为(16±8)d;(2)乔木的初始开花时间和败花时间的标准差分别均低于灌木,乔木开花物候相对灌木更稳定;(3)乔木的初始开花和败花时间均显著早于灌木(P0.05),但开花持续时间在两者间未有显著性差异(P0.05);(3)31种木本植物间的初始开花时间距离、败花时间距离和开花持续时间距离均与物种谱系距离存在显著线性回归关系(P0.05)。综上可知:乔灌木在垂直空间上的分化使得木本植物的开花物候在植物生活型间存在不同。对植物的开花物候,除已被证明的降水、温度和日照长度等环境因素的影响外,物种进化顺序也可能造成了它在植物种间、时间和空间上的变异。     

Herbarium records identify sensitivity of flowering phenology of eucalypts to climate: Implications for species response to climate change

Flowering phenology is very sensitive to climate and with increasing global warming the flowering time of plants is shifting to earlier or later dates. Changes in flowering times may affect species reproductive success, associated phenological events, species synchrony, and community composition. Long‐term data on phenological events can provide key insights into the impacts of climate on phenology. For Australia, however, limited data availability restricts our ability to assess the impacts of climate change on plant phenology. To address this limitation other data sources must be explored such as the use of herbarium specimens to conduct studies on flowering phenology. This study uses herbarium specimens for investigating the flowering phenology of five dominant and commercially important Eucalyptus species of south‐eastern Australia and the consequences of climate variability and change on flowering phenology. Relative to precipitation and air humidity, mean temperature of the preceding 3 months was the most influential factor on the flowering time for all species. In response to a temperature increment of 1°C, a shift in the timing of flowering of 14.1–14.9 days was predicted for E. microcarpa and E. tricarpa while delays in flowering of 11.3–15.5 days were found for E. obliqua, E. radiata and E. polyanthemos. Eucalyptus polyanthemos exhibited the greatest sensitivity to climatic variables. The study demonstrates that herbarium data can be used to detect climatic signals on flowering phenology for species with a long flowering duration, such as eucalypts. The robust relationship identified between temperature and flowering phenology indicates that shifts in flowering times will occur under predicted climate change which may affect reproductive success, fitness, plant communities and ecosystems.     

Changes in first flowering dates and flowering duration of 232 plant species on the island of Guernsey

Climate change has affected plant phenology; increasing temperatures are associated with advancing first flowering dates. The impact on flowering duration, however, has rarely been studied. In this study, we analysed first flowering dates and flowering durations from a 27 year dataset of weekly flower observations on 232 plant species from the island of Guernsey in the English Channel. The aim of this study was to explore variation in trends and relationships between first flowering dates, flowering duration and temperature. We specifically looked for evidence that traits, such as life forms and phylogenetic groups, explained variation in sensitivity of first flowering and flowering duration among species. Overall trends revealed significantly earlier flowering over time, by an average of 5.2 days decade^?1 since 1985. A highly significant shortening of flowering duration was observed by an average of 10 days decade^?1. Correlations between first flowering, flowering duration and year varied between different species, traits and flowering periods. Significant differences among traits were observed for first flowering and to a lesser degree for flowering duration. Overall, in comparison to first flowering, more species had significant trends in flowering duration. Temperature relationships revealed large differences in strength and direction of response. 55% of the species revealed a significant negative relationship of first flowering dates and temperature. In contrast, only 19% of flowering durations had a significant negative temperature relationship. The advance in first flowering date together with a shortening of flowering duration suggests potentially serious impacts on pollinators, which might pose a major threat to biodiversity, agriculture and horticulture. Human health, in terms of pollen allergies, however, might benefit from a shortening of specific plant pollen seasons.     

Predicting the sensitivity of butterfly phenology to temperature over the past century

Studies to date have documented substantial variation among species in the degree to which phenology responds to temperature and shifts over time, but we have a limited understanding of the causes of such variation. Here, we use a spatially and temporally extensive data set (ca. 48 000 observations from across Canada) to evaluate the utility of museum collection records in detecting broad‐scale phenology‐temperature relationships and to test for systematic differences in the sensitivity of phenology to temperature (days °C^?1) of Canadian butterfly species according to relevant ecological traits. We showed that the timing of flight season predictably responded to temperature both across space (variation in average temperature from site to site in Canada) and across time (variation from year to year within each individual site). This reveals that collection records, a vastly underexploited resource, can be applied to the quantification of broad‐scale relationships between species' phenology and temperature. The timing of the flight season of earlier fliers and less mobile species was more sensitive to temperature than later fliers and more mobile species, demonstrating that ecological traits can account for some of the interspecific variation in species' phenological sensitivity to temperature. Finally, we found that phenological sensitivity to temperature differed across time and space implying that both dimensions of temperature will be needed to translate species' phenological sensitivity to temperature into accurate predictions of species' future phenological shifts. Given the widespread temperature sensitivity of flight season timing, we can expect long‐term temporal shifts with increased warming [ca. 2.4 days °C^?1 (0.18 SE)] for many if not most butterfly species.     

光温耦合的中国温带地区旱柳花期时空格局模拟

建立基于温度和光周期驱动的旱柳花期物候模型,旨在寻找影响旱柳花期时空变化的主要气象因子,揭示调控植物开花时间的生态机制,还可为改善柳絮造成的环境污染和花粉过敏等人类健康问题提供参考信息和依据。利用中国气象局农业气象观测网提供的中国温带地区1982-2011年49个站点的旱柳开花始期、盛期和末期观测资料及平行的逐日气象数据,分别对6种模型（简单积温模型、温度三基点模型、八时段温度模型、简单积温-日长模型、温度三基点-日长模型和八时段温度-日长模型）进行了参数率定和假设检验,根据外部检验结果,从中选出针对旱柳3个花期的最优物候模型,进而利用连续地理气象数据和最优物候模型重建了1982-2011年旱柳开花始期、盛期、末期和花期长度的时空变化特征。结果表明：光温耦合的物候模型对旱柳花期的模拟效果和外推效果优于仅基于温度的模型。旱柳开花始期和盛期最优模型均为八时段温度-日长模型,末期为温度三基点-日长模型,说明光周期和温度可能是影响旱柳花期开始、繁盛和结束时间的主要气象因子。同时,优选出的物候模型能够较准确地对不同年份和不同地区的旱柳花期进行模拟及预测。重建的1982-2011年旱柳平均开花始期、盛期和末期日期分别为4月24日、4月28日和5月3日,平均花期长度为9 d,始期、盛期和末期出现日期呈现出从海拔低到高、从南向北、从西向东逐渐推迟的空间格局。1982-2011年旱柳开花始期、盛期和末期在大部分地区呈提前趋势,呈显著提前趋势的面积分别占总面积的49.78%、50.01%和53.40%,花期长度变化差异不显著。     

西安咸阳地区先天性心脏病危险因素的病例对照研究

目的:探究西安咸阳地区先天性心脏病危险因素的病例相关对照研究。方法:选择2014年1月至2019年1月于西安医学院第二附属医院及陕西中医学院第二附属医院进行治疗的常住地为西安咸阳地区8周以上孕妇为研究对象,将产前确诊为先天性心脏病(Congenital heart disease, CHD)孕妇列为病例组(68例),将排除CHD和(或)其他先天性疾病孕妇设为对照组(136例),对两组孕妇实施问卷调查,了解其家庭状况、孕妇情况、孕期环境污染、孕妇生活事件等因素与CHD发生的相关性。结果:经分析研究68例CHD胎儿产妇及136例对照组资料,按照α=0.05位水准,使用x~2检验对59个研究因素进行单因素分析,初步筛选出14个可疑危险因素(妊娠高血压、妊娠糖尿病、感冒发烧、孕早期接触农药、孕早期服用抗生素、孕早期服用解热镇痛药、孕早期接触射线、被动吸烟、吸烟、母亲不良精神史、不良生育史、先兆流产史、父亲年龄、母亲年龄),再通过二项分类Logistic逐步回归法实施多因素分析,最终得到吸烟、孕早期接触农药、母亲不良精神史、先兆流产史、感冒发烧5个危险因素。结论:孕早期是胎儿心脏发育的关键时期,如果母亲孕早期有不良精神史、感冒发烧、先兆流产史、接触农药、吸烟,会直接增加CHD发病几率,提示母亲孕早期应加强保健防护,重视孕早期检查。