巴彦淖尔市17种植物春季物候特征研究

刘 静，王树森，张宏武，温苏雅勒图，王景圆，王国林，王事成，张 俊

(1. 内蒙古农业大学 沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特010011； 2. 巴彦淖尔市临河自然公园保护中心，内蒙古 临河 015000；3. 乌拉特后旗林业和草原局，内蒙古 乌拉特后旗 015500)

植物的萌芽、展叶、开花、叶变色、结果和落叶，会随着季节气候变化而变化，这种现象叫植物物候[1]。物候特征规律的研究可为不同时间节点植物的配置提供理论参考，更好地挖掘植物景观时序之美，营造五彩缤纷的季节景观[2-3]。虽然旱生植物很少用于园林绿化中，但是内蒙古西部地区均为干旱、半干旱地区，在自然环境恶劣、管理粗放、植物资源有限并且景观可持续发展较弱的情况下，可以将一些不常用于园林且具有一定特色观赏性的旱生植物用于景观空间，作为其他植物的补充和互换植物。目前已有的研究多集中于植物一个物候阶段特征的研究，但植物多个物候序列的研究对于了解物候的生态功能比单个物候事件更为重要[4-6]。鉴于此，本研究以内蒙古巴彦淖尔市17种中生与旱生植物作为研究对象开展其春季物候的研究，在对植物萌芽、展叶、花蕾、开花物候与规律特征的调查研究基础上，结合萌芽期与展叶期、花蕾期与开花期的相关性分析，揭示内蒙古巴彦淖尔市植物的春季物候特征，以期为内蒙古西部干旱地区春季植物的营建提供理论基础，同时结合物候观测结果，对内蒙古巴彦淖尔地区植物的选择与配置提出合理化的建议。

1 研究区概况

研究区位于内蒙古巴彦淖尔市，海拔1 000～2 020 m，东接包头市，西与阿拉善盟毗邻，南隔黄河与鄂尔多斯市相望，北与蒙古国接壤，国境线长369 km。研究区春季干旱多风，夏季炎热少雨，秋季霜早短暂，冬季干冷漫长，属于中温带半干旱大陆性季风气候。年均气温 7.6 ℃，7月气温最高，平均气温23.9 ℃，1月气温最低，平均气温 -10 ℃。平均无霜期144 d，最长163 d，最短102 d。年总辐射量 641.1 kJ·cm-2，年均日照时数 3 209.5 h。年均降水量 188.0 mm，最大年为 288.4 mm，最小年为 59.4 mm[7]。全市野生植物区系中所含单科属有49个，占全市野生植物总科数的 52.0%，其中单种科28个，超过20种以上12科，共有643种植物，占全市野生植物总种数的 67.4%，其中菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、藜科植物430种，占全市野生植物总种数的 45.0%。单属种196属，而含10种以上的属仅8属，其中蒿属最多，有26种，其次是黄芪属23种，委陵菜属22种，其余还有薹草属、葱属、蓼属、棘豆属和风毛菊属等[8]。

2 材料与方法

2.1 试验材料

由于巴彦淖尔市具有气候干燥、日照强、降水量少、蒸发量大、风沙多、盐碱性土壤等环境特点，在植物资源有限的情况下，选择该地区常见的17种生长良好、无病虫害的中生、旱生植物作为观测对象。每种植物选择5株重复，进行编号挂牌并监测。

2.2 试验方法

试验方法参照《中国物候观测方法》[9]以及美国国家物候观测网(USA-NPN)规范要求[10-11]，于2020年3—6月对选定植物的春季萌芽期、展叶期、花蕾期以及开花期进行定株，固定专业人员定期观测，观察以目测为主[12-13]。 春季物候特征观察标准如下：萌芽期，冬芽开始膨大，鳞片裂开松动，芽上边出现幼嫩的叶，芽鳞片开始脱落。展叶期包括展叶始期、展叶盛期和展叶末期3个时期：展叶始期是指全株萌发的叶芽中有 25% 的芽的第一片叶开展；展叶盛期， 85% 以上幼叶展开结束，初期叶幕形成；展叶末期，全株有 90% 以上的叶片完全平展；展叶持续时间是指展叶开始到展叶结束的时间间隔。花蕾期，芽开始膨大，鳞片已经松动，花蕾裂开后出现花蕾。开花期分为开花始期、开花盛期和开花末期：开花始期，第一朵花蕾开放，开始开花；开花盛期， 25%～75% 花开；开花末期，最后一朵花败落。

该研究以2020年3月1日为第1 d并计为1，3月2日为第2 d并计为2，以此类推，参照常兆丰等[14]的方法将树种萌芽与展叶、花蕾与开花物候发生日期按照1个月的上旬、中旬、下旬进行统计分类描述，计算萌芽展叶和花蕾开花物候在每旬出现的植物数量占观测植物总数的百分比，其中一旬中发生萌芽或展叶、花蕾或开花的物种数量≥25%定为高峰期[15-16]。

2.3 数据分析

各个参数之间采用Spearman非参数进行分析检验试验，采用Excel和SPSS软件对数据进行处理分析。

3 结果与分析

3.1 萌芽物候特征

植物萌芽物候观测结果表明，植物萌芽物候差异较大，萌芽开始发生的时间分散，萌芽最早和最晚相差43 d，其中黄刺玫(Rosaxanthina)萌芽最早，是3月14日，其次为华北珍珠梅(Sorbariakirilowii)，是3月15日，酸枣(Ziziphusjujubavar.spinosa)萌芽最晚，是4月26日；在3月中旬开始萌芽的有4种植物(占23.5%)，分别是沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)、华北珍珠梅、黄刺玫、小叶黄杨(Buxussinicavar.parvifolia)。3月下旬萌芽的有蒙古扁桃 (Amygdalusmongolica)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、玫瑰(Rosarugosa) 3个物种(占 17.6%)。4月上旬为萌芽的高峰期，有7种植物(占 41.2%)，分别是柽柳(Tamarixchinensis)、紫叶小檗(Berberisthunbergii)、霸王(Zygophyllumxanthoxylon)、土庄绣线菊(Spiraeapubescens)、榆叶梅(Amygdalustriloba)、红瑞木(Cornusalba)、旱榆(Ulmusglaucescens)；4月中旬萌芽的有紫穗槐(Amorphafruticosa)、连翘(Forsythiasuspensa)；4月下旬萌芽的植物仅有酸枣(表1、图1)。

表1 植物物候观测种类及萌芽展叶物候Tab.1 Phenological observation plant species, germination stage and leaf-opening stage

图1 巴彦淖尔市17种植物萌芽物候Fig.1 Germination phenophase of 17 kinds of plant in Bayannur City

3.2 展叶物候特征

展叶物候数据表明(图2)，17种植物展叶开始比较早，且集中在4月，展叶始期从4月上旬一直持续到5月上旬。展叶盛期集中在4月下旬，从4月上旬一直持续到5月下旬，持续时间较长。展叶末期集中在5月上旬，6月上旬结束。具体来看，展叶始期较早的有蒙古扁桃、黄刺玫、小叶黄杨、沙冬青(4月上旬)，占 23.5%；41.2% 的植物集中在4月中旬开始展叶，包括华北珍珠梅、小叶锦鸡儿、玫瑰、紫叶小檗、榆叶梅、红瑞木、霸王；4月下旬与5月上旬开始展叶的树种分别占 23.5% 和 11.8%。展叶开始较晚的有酸枣、连翘。展叶始期最早和最晚相差35 d。小叶黄杨最早进入展叶盛期(4月6日)，23.5% 的植物在4月中旬进入展叶盛期，包括黄刺

图2 巴彦淖尔市17种植物展叶物候期Fig.2 Leaf expansion phenological period of 17 kinds of plant in Bayannur City

玫、紫叶小檗、沙冬青、红瑞木；展叶盛期在4月下旬的植物有柽柳、华北珍珠梅、小叶锦鸡儿、玫瑰、土庄绣线菊，占 29.4%；展叶盛期在5月上旬、中旬和下旬的分别占 11.8%、23.5% 和 5.9%，其中在上旬的植物有紫穗槐、榆叶梅，中旬的有蒙古扁桃、酸枣、旱榆、霸王，下旬的有连翘(5月24日)。展叶盛期最早(小叶黄杨)和最晚(连翘)相差 48 d。4月中旬进入展叶末期，小叶黄杨是较早进入展叶末期的植物(4月11日)，连翘在6月5日进入展叶末期。展叶末期多集中在5月上旬和下旬，分别占 35.2% 和 29.4%，其中上旬的植物有柽柳、华北珍珠梅、小叶锦鸡儿、玫瑰、紫穗槐和土庄绣线菊，下旬有蒙古扁桃、酸枣、榆叶梅、旱榆、霸王。展叶末期时间跨度较大，最早和最晚相差 55 d。各观测植物的展叶持续时间大部分集中在10～30 d内，超过30 d的植物有蒙古扁桃、榆叶梅、连翘、旱榆、霸王。

3.3 花蕾物候特征

通过植物花蕾物候观测表明(表2、图3)，花蕾期最早和最晚相差76 d。具体来说，连翘花蕾期最早(3月24日)。经过观测调查，柽柳1 a开2次花，其中一次花蕾期在4月中旬，另一次在6月8日，也是花蕾期最晚的。在4月花蕾开始开放的有10种植物(占 58.8%)，分别是蒙古扁桃、小叶锦鸡儿、旱榆、紫叶小檗、沙冬青、榆叶梅、霸王、柽柳、小叶黄杨、黄刺玫，而它们在上、中、下旬分别占 41.2%、11.8%、5.9%，花蕾期在4月多集中在上旬；5月花蕾开放的有玫瑰、紫穗槐、酸枣、土庄绣线菊、红瑞木、华北珍珠梅(占 35.3%)，其中5月上旬最多(占 23.5%)；在6月上旬仅有1种植物(占 5.9%)。

图3 巴彦淖尔市17种植物花蕾物候期Fig.3 Flower bud phenological period of 17 kinds of plant in Bayannur City

表2 植物物候观测种类及花蕾开花物候Tab.2 Phenological observation species and flowering period of bud

3.4 开花物候特征

通过对开花物候观测表明，各观测植物花期从3月下旬持续到9月上旬，其中柽柳特殊，1 a开2次花，开花始期第1次是4月26日，第2次是6月20日。开花始期高峰在4月中旬，开花盛期和开花末期则主要集中在4月下旬到5月下旬。具体来看，开花始期从3月下旬开始一直持续到6月下旬结束，开花始期较早的植物仅有1种，为连翘(3月28日)；47.1% 的植物开花始期集中在4月中旬，包括蒙古扁桃、小叶锦鸡儿、紫叶小檗、沙冬青、榆叶梅、旱榆、霸王(4月12—20日)；4月下旬开始开花植物占 5.9%。在5月上旬开始开花的植物只有黄刺玫，在5月中旬开始开花的有5种植物，分别是玫瑰、紫穗槐、酸枣、土庄绣线菊、红瑞木(占 29.4%)。华北珍珠梅的开花始期在6月上旬，柽柳第2次开花始期是6月20日，开花始期最早和最晚相差84 d。开花盛期较早的为连翘(4月上旬)，开花盛期在4月中旬的植物有2种(占 11.8%)，分别是霸王和榆叶梅。开花盛期集中在4月下旬到5月下旬，在4月下旬进入开花盛期的植物有3种(占 17.6%)，分别是蒙古扁桃、沙冬青、旱榆。在5月上旬进入开花盛期的植物有4种(占 23.5%)，分别是柽柳、小叶锦鸡儿、紫叶小檗、小叶黄杨。5月中、下旬进入开花盛期的植物各有3种(占 17.6%)。6月进入开花盛期的仅有华北珍珠梅。开花盛期最晚的植物是柽柳，在8月26日。开花盛期时间跨度较大，最早(连翘)和最晚(柽柳)相差143 d。开花末期开始于4月下旬，榆叶梅最早(4月24日)，其次是连翘和霸王(4月25日)，蒙古扁桃是4月30日。黄刺玫、小叶锦鸡儿、紫叶小檗、沙冬青、旱榆、柽柳在5月上、中旬进入开花末期(占 35.3%)。小叶黄杨、紫穗槐、酸枣、土庄绣线菊在5月下旬进入开花末期(占 23.5%)。6月上旬、7月上旬和中旬进入开花末期的植物各占 5.9%，分别是红瑞木(6月8日)、华北珍珠梅(7月4日)、玫瑰(7月19日)。最晚进入开花末期的植物是柽柳(9月3日)。开花末期时间跨度也很大，最早和最晚相差132 d。各观测植物的开花持续时间大部分集中在10～30 d内，超过30 d的植物有华北珍珠梅、小叶黄杨、玫瑰、紫叶小檗、柽柳(表2、图4)。

图4 巴彦淖尔市17种植物开花物候期Fig.4 Flowering phenological period of 17 kinds of plant in Bayannur City

3.5 物候现象之间的相关性

为了进一步揭示萌芽与展叶、花蕾与开花的物候关系，对所观测植物的萌芽期与展叶期、花蕾期与开花期数据进行相关性分析，结果见表3。萌芽期与展叶期(展叶始期、展叶盛期、展叶末期)参数两两之间均存在正相关，相关系数均大于 0.5，展叶盛期与末期相关系数最高，为 0.975，表明各观测植物萌芽早晚严重影响着展叶进程，植物萌芽期越早，展叶始期、盛期和末期也越早；而展叶持续时间与萌芽期、展叶始期不相关，与展叶盛期和末期极显著相关，说明展叶盛期和末期开始越早的植物展叶持续时间越长，同时展叶开始晚的植物，则在短时间内完成展叶整个过程，赵小雷等[13]、刘聪等[14]研究中也得到相似的结果。上述结果证实了萌芽期与展叶期物候之间存在显著性关系(表3)。

表3 萌芽展叶物候参数的相关性分析Tab.3 Correlation analysis of phenological parameters of germination and leaf-developing stage

对各观测植物的花蕾期与开花期数据进行相关性分析。花蕾期与开花期(开花始期、开花盛期、开花末期)参数两两均存在极显著正相关，相关系数均大于 0.5，花蕾期与开花始期相关系数最高，为 0.994。说明植物开花进程与花蕾时间早晚有着紧密关系，花蕾期开始越早的植物，其开花始期、盛期和末期开始的也越早；开花持续时间与花蕾期和开花始期显著相关，与开花盛期和开花末期极显著相关，说明花蕾期和开花期开始越早的植物开花持续时间越长，开花期开始晚的植物则会在短时间内快速完成开花，分析可知植物在长期进化过程中可能对外界环境适应而形成最适开花持续时间。因此花蕾期与开花期物候之间存在显著性关系(表4)。

表4 花蕾开花物候参数的相关性分析Tab.4 Correlation analysis of flowering phenological parameters of flower bud

4 讨论与结论

萌芽展叶和花蕾开花是春季的标志特征，开展植物个体的春季物候规律的研究可对植物色彩与植物配置的选择提供依据。本研究以内蒙古巴彦淖尔市17种植物为研究对象，采用物候观测的方式开展其春季萌芽展叶、花蕾开花物候的研究，结果表明：不同的植物其物候差异较大。各观测植物中萌芽最早和最晚的相差43 d，展叶物候参数相差也较大，展叶始期最早和最晚相差35 d，盛期相差48 d，末期相差55 d。花蕾期最早和最晚的相差76 d，开花物候参数相差也较大，开花始期相差84 d，盛期相差143 d，末期相差132 d，主要是由于不同植物在长期进化过程中对外界环境适应形成了最适的萌芽展叶时间与花蕾开花时间。许多研究表明植物物候特征主要受植物分布、温度、降雨、气候等因素影响[15-17]。

随着季节性气候的变化，植物萌芽、展叶、开花、结果等物候会出现有序的相关性规律。该研究中17种植物的物候现象相关性分析结果表明，萌芽期与展叶期之间均存在显著正相关，萌芽期开始越早的植物，其展叶始期、盛期和末期开始的也越早，而展叶盛期和末期开始越早的植物展叶持续时间越长。花蕾期与开花期之间均存在极显著正相关，花蕾期开始越早的植物，其开花始期、盛期和末期开始的也越早，而开花期开始越早的植物开花持续时间越长。

研究植物物候特征有利于掌握植物物候的发生时间、重叠、匹配关系，从而提高植物造景的美观价值。植物色彩的变化是景观造景的重要因素。对于内蒙古干旱少雨的地方，随着春季气温回升，植物开始萌芽展叶，植物物候特征在视觉上变化明显。该研究表明巴彦淖尔市的植物萌芽从3月中旬开始持续到4月下旬，各物种之间展叶持续时间差异较大。利用植物物候特征进行合理搭配，可以满足空间色彩需求，同时还可以延长植物群落的观赏期，使景观空间更为丰富。如将萌芽早且展叶持续时间短的紫叶小檗、红瑞木、土庄绣线菊、小叶锦鸡儿、玫瑰、紫穗槐、柽柳与展叶持续时间长的榆叶梅、旱榆、霸王、蒙古扁桃等植物进行搭配，在整个春季，不同的植物搭配在不同的时间点形成色彩鲜明的景观，这样春季景观就可以实现可持续变化，同时可以增加植物色彩的对比。萌芽展叶、花蕾开花物候是城市植物春季色彩的重要因素，合理运用植物的物候特征可为植物配置和选择提供理论依据。同种物候期的植物之间可以相互补充替换，利用多种植物合理组合，使空间色彩发生变化，增添内蒙古西部干旱、半干旱地区春季景观的色彩。