温度和光周期协同作用对蒙古栎幼苗春季物候的影响

植物物候对气候变化非常敏感,但关于物候对不同气候因子协同作用的响应机制仍不清楚。为此,以蒙古栎为研究对象,针对蒙古栎物候的主要影响因子温度和光周期,利用大型人工气候室,模拟研究了温度与光周期协同作用（对照、增温1.5℃、增温2.0℃,不同光周期（10 h、14 h、18 h）及其协同作用（对照处理、增温1.5℃×18 h、增温1.5℃×10 h、增温2.0℃×18 h、增温2.0℃×10 h））对蒙古栎春季物候的影响与机制。结果表明：（1）相同水分条件下,不同升温程度对蒙古栎幼苗春季物候的影响不同。温升1.5℃促进蒙古栎幼苗春季物候（芽膨大期、芽开放期、展叶始期和展叶盛期）提前;而温升2.0℃则对不同春季物候的影响不同,表现为促进芽休眠解除和芽开放,但抑制叶片展开。（2）相同水分条件下,不同光周期对蒙古栎幼苗不同春季物候的影响存在差异。长光周期对蒙古栎幼苗展叶盛期影响最大,短光周期对芽膨大期影响最大,但均表现为抑制作用。（3）相同水分条件下,温度升高与光周期增加协同作用有助于促进蒙古栎幼苗春季物候提前,但温度升高与光周期缩短协同作用则对春季物候有抑制作用。（4）蒙古栎幼苗春季物候变化与前期气候胁迫程度存在显著正相关,表明前期气候因子也是物候变化的重要影响因子。研究结果丰富了蒙古栎物候响应多气候因子协同作用的认知,有助于促进物候模型的完善。     

青藏高原那曲高山嵩草草甸植物物候对增温的异步响应

植物物候对气候变暖的响应是全球气候变化研究的重要内容。目前,高海拔生态系统植物物候对气候变暖响应的研究仍然较少。该研究依托西藏那曲高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站布设的梯度增温实验,分别于2015、2017、2018和2021年对模拟增温下优势物种高山嵩草(Kobresia pygmaea)和钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)返青期、现蕾期和开花期等表征植物物候的指标进行了观测,以期揭示增温下藏北高寒草甸植物物候变化机制。结果表明:随着温度升高,高寒草甸中优势植物物候具有不同的变化趋势。高山嵩草返青、现蕾和开花物候期的推迟幅度与温度升高幅度呈正相关关系;钉柱委陵菜返青、现蕾和开花时间随着温度上升表现为先提前后推迟;这表明高寒草甸植物物候对增温产生异步响应。此外,长期增温下的藏北高寒草甸优势种的物候变化均显示出了延迟效应。结构方程归因分析发现,空气温度升高促使高山嵩草返青时间推迟;低水平增温可以促进钉柱委陵菜物候提前,而随着温度继续升高其物候响应发生逆转,土壤水分在决定物候对气候变暖响应的幅度和方向上具有关键作用。该研究结果揭示了藏北高寒草甸优势植物物候响...     

植物物候与气候研究进展

植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子。主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展。表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要。近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系。另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向。物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点。     

植物物候学研究进展

植物物候变化在研究陆地生态系统对气候变化的响应时被誉为"矿井中的金丝雀",全球气候变化愈演愈烈,重新引起了人们对植物物候研究的广泛关注。随着观测技术的发展,在各种空间和生态尺度上收集到的物候观测数据迅速累积,尽管已经在多个尺度上（物种、群落和景观尺度）观察到物候变化,但物候变化的机理仍然没有得到很好的理解。回顾了国内外植物物候研究的发展历程;总结了物候数据收集技术进展和全球物候变化的主要趋势;归纳了植物物候变化的机理与驱动因素;探讨了物候模型研究及物候对气候变化响应研究的主要方向。随着物候观测技术在不同尺度上应用的增加,物候研究进入了一个新的阶段。未来物候研究需要制定跨区域标准化观测指南,融合所有相关学科,改进物候模型,拓展研究区域;同时融合有效的历史物候资料,采用新技术和长期收集的物候数据为大数据时代植物物候学研究提供基础。     

模拟增温改变青藏高原植物繁殖物候及植株高度

气候变化显著影响了高寒植物物候期及生长模式, 从而改变了高寒生态系统功能。而高寒植物物候期和生长状况对气候变化的响应程度, 与其自身资源分配策略有关。为了更好地探究气候变化下高寒植物繁殖物候及生长的规律, 该研究以青藏高原高寒草甸为研究对象, 按生物量从高到低选取15种常见植物, 其生物量之和占样地总生物量80%以上, 采用红外辐射器模拟增温的方法, 利用同质园实验, 观测无种间竞争条件下, 增温2年间植物返青、现蕾、开花以及结实物候, 并监测了植株高度。研究结果表明: (1)在功能群水平上, 增温使豆科类植物的返青、现蕾和开花时间分别显著提前了(8.21 ± 1.81)、(9.14 ± 2.41)和(10.14 ± 2.05) d, 使其开花持续时间显著延长了(6.14 ± 1.52) d, 而增温对其他功能群物候事件无显著影响。增温对高寒植物物候的影响存在种间及年际间差异, 但总体上增温使大多数高寒植物繁殖物候提前并且开花持续时间延长, 将更多的资源更多地分配到繁殖生长上。(2)增温显著降低了杂类草植物的植株高度(平均降低(3.58 ± 0.96) cm), 但对豆科类、禾草类及莎草类功能群植株高度没有显著影响。 增温对高寒植物植株高度的影响存在显著的种间差异以及年际差异。综上所述, 未来气候变暖背景下, 青藏高原高寒植物群落可能更早进入繁殖阶段, 从而降低在营养生长上的资源分配。另外, 由于各物种繁殖能力和营养生长对温度变化响应的差异, 气候变暖将导致高寒植物群落中各物种盖度的变化, 进而改变群落物种组成, 从而影响高寒生态系统的功能。     

早春草本植物开花物候期对城市化进程的响应——以北京市为例

植物物候对城市化的响应是全球变化与城市生态环境效应研究的重要内容。2012年3月到6月,结合气象观测数据,对北京市西北向城市化梯度上7种早春草本植物开花物候期进行观测与研究,发现温度因子和早春草本植物开花物候期均随城市化梯度发生变化,即越靠近城市中心区,温度和积温累计值越高;早春草本植物开花物候期出现时间越早,平均提前2—4 d;但开花期持续时间与开花速率并不随城市化梯度发生明显变化。此外,研究发现北京市7种早春草本植物开花期对5℃积温变化响应最为敏感;开花期提前时间梯度变化显著性与生活型密切关联,多年生草本植物对城市化梯度变化的响应比一年生或一二年生草本植物明显。未来城市植物物候期研究中,应更关注城市化进程中土地利用/覆被变化与热岛效应对城市气候及植物生理生态特征的累积影响特征,以期进一步揭示植物物候期对城市化及气候变化的响应规律。     

气候变化对桂林植物物候的影响

利用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检测等方法,对桂林气候(1951～2009年)和3种植物物候(1983～2009年)的趋势变化特征进行了分析,并探讨了物候期与气温、日照、降水等气象因子的相关性及其对主要气候影响因子的响应情况。结果表明:在当地气候变化背景下,桂林市植物物候期发生了不同程度的变化,春季物候期提前,秋季物候期推迟,绿叶期延长;平均气温是影响植物物候期最为显著的气象因子,气温每增高1℃,春季物候平均提前5d左右,秋季物候平均推迟8d左右,绿叶期延长约27d;春季物候和绿叶期的突变一般发生在气温突变之后,但秋季物候期突变与其影响月份气温的突变并无关系。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感,通过分析气候和植物物候变化的规律,掌握气候对当地植物物候的可能影响,可为农业生产、生态环境监测和评估等提供理论依据。     

Responses of green-up dates of grasslands in China and woody plants in Europe to air temperature and precipitation: Empirical evidences based on survival analysis

长期以来, 气候与植物物候关系的研究大多基于线性模型, 但植被物候对气候变化的响应可能是非线性的。该文利用非线性模型——生存分析模型来分析时间序列中过去事件(气候因子)对目的变量(物候)的作用: 用生存分析模型分析了春季气温和降水量对内蒙古草地、青藏高原草甸和欧洲地区木本植物返青期的影响。其中, 内蒙古与青藏高原的物候信息来自遥感数据, 欧洲地区物候信息为实测数据。蒙特卡洛方法用于拟合模型参数。结果表明: 生存分析模型适合对上述不同研究对象的物候影响因素进行分析, 并能模拟非线性效应; 在内蒙古草地, 春季气温和降水对春季返青有很大的影响, 而青藏高原草甸和欧洲地区木本植物返青期对春季降水响应较小, 对春季气温变化的响应随Holdridge干燥度指数上升而下降; 在预测返青期时发现: 春季平均气温提高1 ℃会导致上述地区返青期提前1-6天; 而春季气温与降水的增加会导致返青期发生明显的非线性变化, 这种非线性效应无法基于线性模型模拟出来。结果说明生存分析模型既能用于分析不同尺度下植物物候与气候的关系, 也能用于模型预测, 尤其适合探讨大幅度气候变化对物候的非线性影响。     

基于OTCs模拟增温方式探讨气候变暖对青藏高原草地生态系统的影响

开顶式生长室(OTCs)增温实验是研究全球气候变化与陆地生态系统关系的主要方法之一,已广泛应用于青藏高原地区。该文通过对近些年国内外研究文献的回顾,分别从植物物候、群落结构、生物量和土壤方面综合分析青藏高原草地生态系统对OTCs模拟增温实验的响应。研究发现:增温使群落返青期提前、枯黄期延迟,生长季延长;有利于禾本科植物的生长;高寒草甸地下生物量分配格局向深层转移;高寒草地生态系统对模拟增温的响应存在不确定性,受到地域、群落类型和实验时间的影响;在增温条件下,降雨和冻土融化引起的土壤水分变化通过调控生态系统的物候、生产力、土壤等途径控制着生态系统对气候变暖的响应。并在此基础上,提出了将来应着重研究的几个方面。     

实验增温对藏北高寒草甸植物繁殖物候的影响

全球气候变暖对高寒和极地地区的植物物候产生强烈的影响。该研究主要关注增温条件下藏北高寒草甸不同功能型植物繁殖时间(生殖物候)的改变。实验采用开顶箱式增温方法, 对3个主要功能群浅根-早花、浅根-中花和深根-晚花植物的现蕾、开花、结实时间进行观测。研究结果表明: (1)增温导致了土壤水分胁迫, 显著推迟了浅根-早花植物高山嵩草(Kobresia pygmaea)的繁殖时间; (2)增温显著提前了浅根-中花植物钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)和深根晚花植物紫花针茅(Stipa purpurea)和矮羊茅(Festuca coelestis)的繁殖时间; (3)增温没有显著影响浅根-中花植物楔叶委陵菜(Potentilla cuneata)和深根-晚花植物无茎黄鹌菜(Youngia simulatrix)的繁殖时间; (4)增温缩短了3种类型植物的开花持续时间。这些结果显示增温改变了藏北高寒草甸群落中多数物种的繁殖时间, 这预示着在未来更热更干的生长季, 青藏高原高寒草甸系统的植物物候格局可能会被重塑。     

甘肃民勤荒漠区18种乔木物候与气温变化的关系

在全球气候变暖的大背景下, 荒漠地区的植物物候是怎样响应气候变暖的?为了弄清这个问题, 对甘肃民勤荒漠区沙生植物园内18种乔木34 a的物候观测资料进行了分析。分析结果表明: 自1974年以来, 甘肃民勤荒漠区气温抬升幅度高于全国和全球水平, 尤其在2、3月气温抬升最为明显, 春季物候期提前幅度明显大于国内外其它文献报道; 物候期发生当月的平均气温对该物候期的影响>物候期发生上月平均气温的影响>年平均气温的影响; 研究区春季气温升高较其它地区更为明显, 这就是当地春季物候期提前幅度相对较大的原因。荒漠植物物候变化既是植物对气候变化的综合反应过程, 又是植物适应气候变化的过程。     

克氏针茅物候对气候变暖和水分变化的响应及其光合生理生态机制

物候对气候变化具有重要指示作用,然而现有研究主要关注植物物候变化与环境因子的关系,对于物候变化的生理生态机制研究较为缺乏。基于内蒙古自治区克氏针茅草原红外线辐射增温与控水相结合的原位模拟试验资料,探究了克氏针茅物候变化的光合生理生态机制及其对水热环境因子的响应。研究结果表明：(1)增温使克氏针茅返青期和抽穗期提前2.8 d和7.8 d、枯黄期推迟6.8 d;水热协同作用主要影响抽穗期,增温增水(气候暖湿化)较增温减水(气候暖干化)提前7.4 d。(2)增温增水使得克氏针茅返青期和抽穗期的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著高于增温减水,而对水分利用效率的影响则相反(P<0.05),增温增水与增温减水对克氏针茅枯黄期的光合生理生态特征影响无显著差异。(3)净光合速率是影响克氏针茅物候变化的决策因子,温度是影响克氏针茅植物返青期和枯黄期的限制因子,水分则是影响克氏针茅植物抽穗期的限制因子。研究发现克氏针茅物候与其光合生理生态特征和环境因子密切相关,研究结果可为植物物候模型发展和物候机理研究提供理论支撑。     

东北大兴安岭演替初期泰加林灌草层典型植物开花物候与生长对模拟暖干化气候的响应

为了揭示暖干化气候变化趋势对演替初期泰加林灌草层植物开花物候和生长的影响, 以东北大兴安岭演替初期泰加林灌草层(高度<50 cm)植物为研究对象, 根据植物生活史, 选择典型的早花植物圆锥薹草(Carex diandra)和水葡萄茶藨子(Ribes procumbens), 中花植物杜香(Ledum palustre)及晚花植物齿叶风毛菊(Saussurea neoserrata), 监测模拟增温和排水处理2年后其完整的开花物候及生长状况, 以期为认识气候变化下泰加林火后植被恢复演替提供依据。结果显示: 1)模拟增温和排水处理后, 早花植物开花温度限制的提早解除使其花期提前, 而水分限制使得晚花植物花期呈延后趋势, 这可能为中花植物提供更大的生态位空隙, 使其开花数量趋向于增加, 花期提前且呈延长趋势; 2)模拟增温和排水处理后, 圆锥薹草、杜香和齿叶风毛菊的盖度和频度均呈增加的趋势, 以杜香最显著, 而水葡萄茶藨子的盖度和频度均下降; 3)模拟增温与排水处理对植物开花物候的影响无显著交互作用, 但土壤水分降低影响部分植物生长对增温的响应。研究结果表明, 植物开花物候对暖干化气候的响应表现出明显的种间差异, 因植物开花功能群而异。早、中花植物花期趋于提前, 晚花期植物花期趋于延后, 一方面可能导致群落生态位变化, 对种间竞争产生潜在影响, 引发群落组成和结构改变; 另一方面可能成为群落调节其整体物候, 以适应气候变化的重要途径。     

不同降水条件下内蒙古荒漠草原主要植物物候对长期增温和氮添加的响应

植物物候是生态系统对气候变化响应的重要指示器,是植物生产力与植被动态模拟的重要参数。但是植物物候对全球变化的响应是否存在年际间变异、年内变异、物种间变异或生境间变异,以及如何改变,目前仍然不明确。该研究基于内蒙古荒漠草原长期增温和氮添加实验平台,选择优势植物短花针茅(Stipa breviflora)、冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata)为研究对象,使用物候打分观测方法和Richards生长曲线拟合方法,研究了实验处理第11、12和13年(2016–2018年)期间增温和氮添加对植物物候的影响。研究结果表明:(1)短花针茅开花时间集中在第129–145天,冷蒿开花时间集中在第230–248天,木地肤开花时间集中在第194–222天。增温、氮添加和增温+氮添加均使短花针茅和木地肤开花时间趋于提前,冷蒿开花时间趋于推迟。(2)短花针茅结果时间集中在第134–148天,冷蒿结果时间集中在第241–260天,木地肤结果时间集中在第207–231天。增温、氮添加和增温+氮添加处理均使短花针茅和木地肤结果时间趋于提前,冷蒿结果时间趋于推迟。(3)短...     

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。     

Flowering phenology and growth of typical shrub grass plants in response to simulated warmer and drier climate in early succession Taiga forests in the Da Hinggan Ling of northeast China

为了揭示暖干化气候变化趋势对演替初期泰加林灌草层植物开花物候和生长的影响, 以东北大兴安岭演替初期泰加林灌草层(高度<50 cm)植物为研究对象, 根据植物生活史, 选择典型的早花植物圆锥薹草(Carex diandra)和水葡萄茶藨子(Ribes procumbens), 中花植物杜香(Ledum palustre)及晚花植物齿叶风毛菊(Saussurea neoserrata), 监测模拟增温和排水处理2年后其完整的开花物候及生长状况, 以期为认识气候变化下泰加林火后植被恢复演替提供依据。结果显示: 1)模拟增温和排水处理后, 早花植物开花温度限制的提早解除使其花期提前, 而水分限制使得晚花植物花期呈延后趋势, 这可能为中花植物提供更大的生态位空隙, 使其开花数量趋向于增加, 花期提前且呈延长趋势; 2)模拟增温和排水处理后, 圆锥薹草、杜香和齿叶风毛菊的盖度和频度均呈增加的趋势, 以杜香最显著, 而水葡萄茶藨子的盖度和频度均下降; 3)模拟增温与排水处理对植物开花物候的影响无显著交互作用, 但土壤水分降低影响部分植物生长对增温的响应。研究结果表明, 植物开花物候对暖干化气候的响应表现出明显的种间差异, 因植物开花功能群而异。早、中花植物花期趋于提前, 晚花期植物花期趋于延后, 一方面可能导致群落生态位变化, 对种间竞争产生潜在影响, 引发群落组成和结构改变; 另一方面可能成为群落调节其整体物候, 以适应气候变化的重要途径。     

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。     

城市化对上海市城乡梯度上植物爆芽与展叶物候的影响

城市化影响植物物候,春季物候,如爆芽和展叶是植物响应城市化的客观生物指示。然而在城乡梯度上植物物候如何变化,以及物候与城市化程度是否存在定量关系,尚不明确。利用上海市2条城乡梯度上的6种木本植物的春季物候观测数据,以及距市中心距离作为城市化程度的代理指标,研究植物的爆芽和展叶物候期在城乡梯度上的变化及其与城市化程度的关系。研究结果表明：6种城市木本植物的爆芽和展叶物候期呈现随着距市中心距离的增加而延迟的趋势;城市化程度代理指标与爆芽和展叶物候期之间存在线性关系,城市化代理指标距市中心距离可以解释物候期延迟的31.5%—96.7%;物候期延迟时间因物种和距离城市距离而异,爆芽期延迟时间为3—15 d,展叶始期延长时间为4—13 d,展叶盛期延长时间为3—9 d。上述结果对理解城市化对植物物候的影响机制,评估城市化对城市生态系统的影响具有积极意义。     

草地植物物候研究进展及其存在的问题

植物物候是随环境变化表现出的周期性节律变化的事件,对环境变化非常敏感。多数研究发现,增温改变了单个物候事件,如提前了返青期和开花期,推迟了枯黄期;特别是近期发现相对于其他物候序列而言,结实期保持相对稳定,并且物候序列持续期的反应存在等级关系。不同植物个体物候对环境变化的响应模式不同,因而依据植物个体物候很难准确预测群落物候对环境变化的响应模式,所以应该加强群落物候的地面观测研究。尽管放牧是天然草地的主要利用方式,但目前仍然缺乏放牧如何影响气候变化对物候序列影响的研究;尤其是由于研究方法和技术等限制,也缺乏未来气候变化条件下地上与地下物候同步性、物候变化非线性及其机理的研究。     

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。