1986—2010年巴楚木本植物物候变化特征及其对气候变化的响应分析

阿布都克日木·阿巴司，于艳，阿不都西库尔·阿不都克力木

（1.喀什地区气象局，新疆喀什 844000；2.塔什库尔干塔吉克自治县气象局，新疆塔什库尔干 845250）

1986—2010年巴楚木本植物物候变化特征及其对气候变化的响应分析

阿布都克日木·阿巴司1，于艳1，阿不都西库尔·阿不都克力木2

（1.喀什地区气象局，新疆喀什 844000；2.塔什库尔干塔吉克自治县气象局，新疆塔什库尔干 845250）

利用巴楚国家基本气候站1986—2010年的气象观测数据和地面物候观测资料，采用气候倾向率和气候趋势系数方法，分析气温、降水、日照时数的变化特征；木本植物选用新疆杨（Populus bolleanalanche），垂柳（Salix babylonica），杏树（Prunus armeniaca），苹果树（Malus pumila），沙枣树（Fdeagnys Qxycarpasehlecht），对植物物候期与气候变化的相互关系进行研究。研究表明：近25 a来巴楚气候增暖现象较明显，春、秋季变暖的趋势大于冬、夏季；春、夏降水量呈减少趋势，冬、秋两季降水量均呈增多趋势；年日照时数除春季日照时数表现为增加趋势外，其他季节均表现为不同程度的减少趋势。其中，以冬季减幅最显著。近25 a来巴楚木本植物芽开放期、展叶始期、开花始期表现提前趋势，叶变色始期和落叶始期表现推迟的趋势；影响植物物候期的主要气候因子为气温和日照时数，随气温升高，日照时数增多，植物生长季延长。木本植物春季物候期与春季气温和春季日照时数呈负相关，且相关性显著，而与冬季气温和冬季日照时数几乎没有显著相关性。木本植物物候与秋季温度呈正相关，秋季气温升高，物候期推迟。

巴楚县；木本植物；植物物候；气候变化

近百年来，全球气候呈现出以变暖为主要特征的显著变化，全球变暖已经是不争的事实[1]。政府间气候变化专门委员会第一工作组发布的第四次评估报告指出，过去100 a（1906—2005年），全球地表平均气温升高了0.74℃±0.18℃[2]。未来50～100 a全球的气候将继续向变暖方向发展[3]。预计到21世纪末，全球地表平均温度还将上升1.4℃～5.8℃[4]。自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖，升高幅度约为0.79℃，增温速率约为0.08℃/10 a[5]，全国年降水量变化总趋势是逐年渐少的，1951—2000年线性倾向率为-0.4655 mm/a，50 a内减少了23.3 mm[6]。近40 a在新疆北部平均气温增温率达0.36℃/10 a，南疆为0.19℃/10 a[7]，新疆各地降水量和日照时数变化趋势也不尽相同[8]。过去50 a喀什地区各地年平均气温、年平均最高、最低气温有明显的升高趋势；年降水量呈增加趋势，喀什平原地区降水量的增加出现在夏、秋季，山区出现在夏季，山区降水量增加趋势比平原地区快，降水量变化的年代际差异较小，年际差异很大；近50 a来喀什市、塔什库尔干县年日照时数呈明显的增加趋势，其增加幅度为20.90 h/10 a～33.09 h/10 a，莎车县、巴楚县、吐尔尕特年日照时数呈明显的减少趋势，其减少幅度为-4.48 h/ 10 a～-78.03 h/10 a[9]。物候变化与温度变化的关系是物候学研究的核心内容之一[10]。现代生物与物候学研究表明:控制物候的因素包括温度、日照长度、水分条件、土壤等环境因素和遗传因子、植物激素等内部因素，其中温度是决定物候期早晚的主导因素[11-12]。植物物候是陆地生态系统对气候变化响应的最佳指示器，其变化研究对于深入地理解和预测陆地生态系统的动态变化具有重要的意义[13]。

在全球气候变暖的背景下，植物物候已受到明显的影响。上世纪春季温度升高使欧洲和美国高纬度地区许多物种的展叶和开花时间提前[14-15]。20世纪80年代以后，由于气候增暖许多地区物候现象发生了明显变化，春季物候期提前，秋季物候期推迟，植物生长季节延长[16]。因此，物候成为许多国家评价气候与自然环境变化的重要指标[17-18]。树木萌动期早晚与冬季和早春气温高低呈显著的负相关关系，冬春季气温越高，芽萌动越提前[19-21]。我国的全国性物候观测从1963年开始起步[22]，做了不少研究工作。郑景云等研究发现，我国的物候期变化对温度变化具有较明显的响应关系[23]。本文利用巴楚5种常见树木为研究对象，利用巴楚国家基本气候站的植物物候期资料，意在分析巴楚主要木本植物物候期变化特征和气候变化对植物的影响，进而揭示该期巴楚木本植物物候期的演变趋势最终为引进新物种，保护生态环境，调整农作物结构，农时预报等提供科学参考。

1 研究区概况

巴楚县位于新疆维吾尔自治区西南部，地处天山南麓、塔里木盆地西北缘，位于77°22′30″～79°56′15″E，38°47′30″～40°17′30″N，境域东与阿瓦提县、墨玉县相望，南与麦盖提县、莎车县、皮山县为邻，西与伽师县、岳普湖县毗连，北依柯坪山和喀拉塔格山为界与柯坪县、阿合奇县、阿图什市接壤。县境东西最长218 km，南北最宽134 km，总面积21 741.3 km2。全县绿洲集中在叶尔羌河和喀什噶尔河沿岸的冲击扇平原上，由西南到东北呈狭长地形。属典型的暖温带大陆性干旱气候。

2 资料及分析方法

2.1 资料

本研究选取巴楚国家基本气候站（78°34′E，39° 48′N，海拔高度1 116.5 m）1986—2010年气象观测数据（旬月温度、降水、日照时数）和木本植物物候观测资料进行分析，依据序列长、连续性较好、物候现象较为明显，且易于观测的原则，选取3种典型春季物候期（芽开放期、展叶始期和开花始期）和2种典型秋季物候期（叶变色始期和落叶始期）；树种为：新疆杨（Populusbolleanalanche），垂柳（Salix babylonica），杏树（Prunus armeniaca），苹果树（Malus pumila），沙枣树（Fdeagnys Qxycarpasehlecht）。

2.2 研究方法

物候观测数据均采用Julian日换算方法，将逐年物候现象出现日期转化成距1月1日的实际天数，得到各物候期的时间序列[24-25]。利用线性倾向估计方法将植物物候期与气象因子进行相关分析，找出对物候影响显著的因素，巴楚县5种物候期序列的年际和年代际变化趋势特征，并通过相关分析和线性回归方法评价气象因子的年际波动对木本植物春季物候期变化的影响。

3 结果与分析

3.1 气候变化特征

3.1.1 平均气温的变化

近25 a来巴楚年和各季平均气温的变化总体呈线性上升的趋势，其气候倾向率分别为0.92℃/10 a（P<0.01）（年），0.18℃/10 a（冬）、0.95℃/10 a（P< 0.01）（春）、0.21℃/10 a（夏）、0.40℃/10 a（P<0.01）（秋），其中春季平均气温的升幅最大（图1）。

3.1.2 降水量的变化

降水量的线性回归计算结果表明：1986—2010年，巴楚冬、秋季降水量呈增多趋势，其增幅分别为0.59 mm/10 a、5.33 mm/10 a，年和春、夏季降水量呈减少趋势，减幅分别为-0.61 mm/10 a、-4.97 mm/10 a（P<0.05）、-1.39 mm/10 a（图2）。

3.1.3 日照时数的变化

年日照时数的线性回归计算结果表明：1986—2010年的25a间，巴楚年日照时数呈减少趋势，其气候倾向率为-30.34 h/10 a；巴楚县春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）等四季日照时数的气候倾向率分别为：3.22 h/10 a、-5.10 h/10 a、-5.33 h/10 a以及-27.09 h/10 a（图3）。除了春季日照时数增多外，其他季节的日照时数均呈减少的趋势，尤其是冬季日照时数的减幅最大。

3.2 木本植物的物候变化特征

3.2.1 春季物候期

由图4～6、表1可看出，5种植物春季物候期（芽开放期、展叶始期、开花始期）均表现出不同程度的提前趋势。芽开放期：垂柳、新疆杨进入芽开放期最早，即在2月中旬—3月中旬，其余3种树种均晚一个月（在3月中旬—4月中旬）才进入该期。这5种树种的芽开放期提前为4.7～8.4 d/10 a（P<0.01），其中苹果树的芽开放期提前趋势最明显，为8.4 d/ 10 a。展叶始期：垂柳进入展叶始期最早，从3月上旬至3月末，其余4种均在到3月下旬—4月中旬期间进入该期。该5种树展叶始期提前为4.5～7.7 d/ 10 a（P<0.01），其中苹果树展叶始期的提前趋势最为明显，即7.7 d/10 a。开花始期：垂柳、新疆杨、杏树、苹果树在3月上旬—4月中旬进入开花始期，而沙枣在4月下旬—5月中旬进入该期。该5种树的开花始期提前为0.9～5.3 d/10 a，其中苹果树开花始期的提前趋势最为明显，即5.3 d/10 a（P<0.01）。

3.2.2 秋季物候期

由图7～8可看出，5种树在秋季的物候期（叶变色始期、落叶始期）均表现出不同程度的变化趋势。叶变色始期均集中在9月末—11月中旬。新疆杨、苹果树、沙枣树的叶变色始期推迟为0.4～2.0 d/10 a，其中苹果树叶变色始期的推迟趋势最为明显；垂柳、杏树的叶变色始期提前幅度分别为6.5 d/10 a（P<0.01）、1.1 d/10 a，其中垂柳叶变色始期的提前趋势最为明显；落叶始期均集中在10月上旬—11月中旬。除了杏树的叶变色始期提前趋势（4.8 d/10 a）外，其他四种树的落叶始期呈推迟趋势，推迟趋势1.3 d/10 a～5.2 d/10 a，其中垂柳落叶始期的推迟趋势最为明显，即5.2 d/10 a（P<0.01）。

3.3 气象因子对木本植物春季物候期的影响

以巴楚常见的5种木本植物的春季物候期与对应物候期前温度、日照、降水进行相关分析，发现：1月降水对5种木本植物春季物候都有影响，只是对杏树春季物候影响达显著水平。1月温度、日照对5种木本植物春季物候相关不明显，2月温度对5种木本植物春季物候都有影响，只是对新疆杨、垂柳芽膨大期的影响达显著水平。2月降水、日照与本文研究材料的春季物候期相关不明显；3—5月（春季）温度与该5种树春季物候期总体上呈负相关关系，即气温越高物候期越早，反之相反。

3.4 气象因子对木本植物秋季物候期的影响

9—11 月（秋季）气温与苹果树、沙枣树叶变色始期呈正相关，即气温越高叶变色始期越迟。其他3种木本植物叶变色始期与秋季气温的相关性不显著。9月降水对垂柳叶变色始期影响较显著，10、11月降水对木本植物叶变色始期影响并不大。5种木本植物叶变色始期与秋季日照的相关性不显著；10月、11月和秋季气温与杏树、苹果树、沙枣树落叶始期的相关性显著，9月气温对木本植物落叶始期影响并不大。9月降水对垂柳落叶始期影响较显著，10、11月降水对木本植物落叶始期影响并不大。5种木本植物落叶始期与秋季日照的相关性不显著。

4 讨论

5种木本植物春季物候期与3—4月平均温度的相关性最好，木本植物展叶始期与3—4月均温的相关系数达到-0.513～-0.878（P<0.01）。新疆杨、杏树、苹果树、沙枣树开花始期与3—4月均温的相关系数达到-0.526～-0.902（P<0.01）；对降水而言，苹果树、沙枣树春季物候期与春季的降水呈正相关，即与春季降水增多，对应开春季物候期提前。与其他3种树春季物候期的相关不明显。气候变暖、春霜冻提前、秋霜冻推迟、春季气温回暖较快，春季物候期提前，秋季物候期推后，生长季相对延长，这与相关研究结论存在一致性[26-30]。秋季气温与苹果树、沙枣树叶变色始期呈正相关，9月降水对垂柳叶变色始期影响较显著，10、11降水对木本植物叶变色始期影响并不大。物叶变色始期与秋季日照的相关性不显著；10、11月和秋季气温与杏树、苹果树、沙枣树落叶始期的相关性显著，9月降水对垂柳落叶始期影响较显著，10、11月降水对木本植物落叶始期影响并不大。5种木本植物落叶始期与秋季日照的相关性不显著；物种物候期的变化不仅受到温度因子的影响，同时，降水等因子也会起到主要作用，这与Koner等[31-32]研究结果一致。

5 结论

（1）近25 a巴楚县5种木本植物春季物候期均表现出不同程度的提前趋势，即芽开放期提前4.7～ 8.4 d/10 a，展叶始期提前4.5～7.7 d/10 a，开花始期提前0.9～5.3 d/10 a。其中苹果树春季物候期的提前趋势最为明显。

（2）叶变色始期均集中在9月末—11月中旬。新疆杨、苹果树、沙枣树的叶变色始期推迟为0.6～ 3.5 d/10 a，其中苹果树叶变色始期的推迟趋势最为明显；垂柳、杏树的叶变色始期提前幅度分别为6.5 d/10 a、1.1 d/10 a，其中垂柳叶变色始期的提前趋势最为明显；落叶始期均集中在10月上旬—11月中旬。除了杏树的叶变色始期提前趋势（4.8 d/10 a）外，其他四种树的落叶始期呈推迟趋势，推迟趋势1.35.2 d/10 a，其中垂柳落叶始期的推迟趋势最为明显。

（3）春季温度与5种木本植物春季物候期总体上呈显著负相关，温度升高促进植物酶的活性，从而加快植物发育进程，因此气温升高使得植物春季物候期明显提前。总体来看，木本植物展叶始期与3—4月均温的相关系数达到-0.513～-0.878。新疆杨、杏树、苹果树、沙枣树开花始期与3—4月均温的相关系数达到-0.526～-0.902。

（4）春季日照对5种木本植物春季物候期影响较大；对降水而言，苹果树、沙枣树春季物候期与春季的降水呈正相关，即与春季降水增多，对应开春季物候期提前。与其他3种树春季物候期的相关不明显。

（5）秋季气温与苹果树、沙枣树叶变色始期呈正相关，即气温越高叶变色始期越迟。其他3种木本植物叶变色始期与秋季气温的相关性不显著。9月降水对垂柳叶变色始期影响较显著，10、11月降水对木本植物叶变色始期影响并不大。5种木本植物叶变色始期与秋季日照的相关性不显著。

（6）10月、11月和秋季气温与杏树、苹果树、沙枣树落叶始期的相关性显著，9月气温对木本植物落叶始期影响并不大。9月降水对垂柳落叶始期影响较显著，10、11月降水对木本植物落叶始期影响并不大。5种木本植物落叶始期与秋季日照的相关性不显著。

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Woody Plants Phonological Variation Characteristics and Its Responses to Climate Change During 1986-2010 in Bachu County

Abudoukerimu Abasi1，WANG Rongmei1，Abuduxikuer Abudoukelimu1，Nuerpatiman Maimaitireyimu2
（1.Kashi Meteorological Bureau，Kashi 844000，China；2.Tashikurgan Meteorological Bureau，Kashi 845250，China）

We have collected climatic data and monitoring data about plant phenology from 1986 to 2010 for Bachu county to analyze changing characteristic of temperature,precipitation and sunshine durations,and discuss the effect on phenology of Populus bolleanalanche,Salix babylonica,Prunus armeniaca,Fdeagnys Qxycarpasehlecht,Malus pumila,Pyrus bretschneideri,by calculating climate trend coefficient and climate tendency ratio.the research indicated that the temperature increased obviously,the warming rate was 0.18～0.95℃/10 a,The warming trend in spring and autumn was more obvious than that in winter and summer.The annual precipitation showed a decrease trend in recent 25 years,and decreased by-0.61 mm/10 a,with the downward trend in precipitation in spring and summer while the upward trend in winter and autumn.The annual sunshine hours in Bachu in recent 25 years presented a decrease trend,and the climate tendency rate was-30.34 h/ 10 a.Except in spring,the sunshine hours all presented a decrease trend at different degrees in other seasons.The most significant decrease amplitude（-27.09 h/10 a）occurred in winter.The increasing trend of precipitation was more obvious and the precipitation increased at the rate of 12.14 mm/10 a,The trend of climate change in Bachu county was becoming warmer and the trend was an clearly increase in precipitation.The decade,annual and seasonal sunshine durations in Bachu County had an increase trend since recent 25 years;seasonally,the incremental sunshine duration was the most in spring;the main climate factor affecting plant phenology was the temperature and sunshine durations.With the temperature rising and an increase in the timeof sunshine durations,plant’s growing period extended.The arbor’s phenology in spring had correlativity with the temperature and sunshine durations in spring and notable correlativity in winter.There was a positive correlation between the phenological stages and autumn temperature，the phenological stages postponed inautumn.

Bachu county；woody plant；plant phenology；climate change；response

Q948.11

B

1002-0799（2015）03-0063-06

阿布都克日木·阿巴司，于艳，阿不都西库尔·阿不都克力木.1986—2010年巴楚木本植物物候变化特征及其对气候变化的响应分析[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（3）：63-68.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.03. 010

2014-04-22；

2014-08-11

公益性（气象）行业专项（GYHY201206014）和（GYHY201106029）资助。

阿布都克日木·阿巴司（1977-），男（维吾尔族），高级工程师，从事农业气象观测、服务与研究工作。E-mail：abudoukerimu@163.com