影响鲁西南木本植物秋季物候期的气象要素分析

郝晓雷

(菏泽市气象局，山东菏泽 274000)

物候现象，即受气候等环境因素的影响自然界动植物的生长、发育、活动规律会形成与此相适应的周期性变化[1]。物候现象是生物节律与环境条件的综合反映。从气象条件来说，它不仅反映了当时的天气条件，而且反映了过去一段时间气象条件影响的积累情况[2]。植物物候对气候的变化非常敏感，物候期的变化可以较为直观地反映出气候变化，是气候变化的指示器[3-4]。Ahas等[5]认为，物候期前2～3个月的气温与其出现时间有显著的相关关系。仲舒颖[6]等认为，木本植物的秋季物候期主要是受最低气温变化影响。张福春[7]认为，木本植物秋季的黄落叶主要是由于气温下降到一定界限引起的。王大川[8]、吴朝阳[9]认为，木本植物的秋季物候期对风速的大小较为敏感，风速越大黄落叶越早，风速越小秋季物候期会向后推迟。目前国内外对植物物候研究已颇为细致[10-13]，关于气候变化对植物春季萌芽、展叶期影响的分析较多[14-16]，秋季物候研究较为粗略，多为针对气温影响的分析[17-22]，其他气象要素的影响分析较少。在全球气候变暖的大环境下，极端气候事件发生频率呈上升趋势[23-30]。秋季为木本植物生长发育贮存能量的重要时段，因此研究气象要素对秋季物候期的影响颇为重要。

鲁西南地区位于苏鲁豫皖四省交界，华北平原中部，属黄河冲积平原，土地肥沃。气候为典型的温带季风性气候，主要气候特点是四季分明、雨热同期，适宜植物生长。该地区林业体系发达，林业产业化发展全国闻名，已经成为全国平原地区最大的林产品生产加工基地。典型木本植物有旱柳、榆树、合欢、楝树等，广泛应用于绿化、建筑、医药等方面，在社会生产和经济发展中均占有一定的地位[31-35]。选取鲁西南地区近40 a气候资料及4种典型木本植物的物候期资料，深入分析各气象要素变化对不同种类木本植物秋季物候产生的影响，以期为当地农业生产、城市绿化及经济发展等提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气候资料及物候期资料来源于1981—2020年鲁西南地区菏泽国家级气象观测站和国家级农业气象观测站的观测数据。气候资料包括气温、气压、湿度、风速、降水、日照、地温等逐日地面气象观测数据。选取当地常见、分布广泛的旱柳(杨柳科)、榆树(榆科)、合欢(豆科)、楝树(楝科)4种不同科属木本植物的物候期观测资料，这些木本植物具有较强的代表性，能够体现当地大多数木本植物的生长规律。

1.2 方法

将逐年各物候期出现日期转化为距当年1月1日的实际日数表示，得到各物候期的时间序列。4种典型木本植物的秋季物候期包括叶变色始期、叶完全变色期、落叶始期、落叶末期。统计物候期对应的气象资料的时间范围为该物候期最晚出现日期当旬和之前8旬(见表1)，将4种典型木本植物的秋季各物候期与相应时段各气象要素进行相关性分析。

表1 1981—2020年鲁西南典型木本植物秋季物候期最晚出现日期的时间序列及气象要素统计时段

2 结果与分析

2.1 气温变化趋势

气温是影响植物物候期的主要气象要素[5-7]，根据表1中气象要素统计时段显示，影响4种典型木本植物秋季物候期的气温主要集中在每年7月下旬至12月中旬，故统计鲁西南地区1981—2020年每年7月下旬至12月中旬气温(见图1)。可以看出鲁西南地区1981—2020年气温整体呈上升趋势，平均日最高气温上升趋势并不显著，而平均日平均气温、平均日最低气温均呈极显著上升趋势，上升速率分别为0.482 ℃/10 a、0.609 ℃/10 a。

**表示P<0.01，*表示P<0.05，下同。图1 1981—2020年鲁西南地区7月下旬至12月中旬平均气温变化

2.2 秋季物候期变化趋势

通过分析鲁西南地区4种木本植物的秋季物候期变化趋势(见表2)可以看出，受气候变化影响，四种木本植物的秋季物候期均呈推迟趋势。旱柳、榆树叶变色始期呈极显著推迟趋势，四种木本植物的叶完全变色期、落叶始期、落叶末期均呈显著或极显著推迟趋势。榆树的叶变色始期、叶完全变色期、落叶始期的推迟趋势在四种木本植物中最为明显，说明榆树对于气候变化的敏感度高于其他三种木本植物。落叶末期在全部秋季物候期中推迟趋势中最明显，推迟趋势在4.603 d/10 a～11.150 d/10 a，说明木本植物的秋季物候期中落叶末期对气候变化响应最为强烈。

表2 1981—2020年鲁西南典型木本植物秋季物候期变化趋势 单位：d/10 a

2.3 旱柳秋季物候期与气象要素的关系

通过旱柳秋季物候期与各气象要素的相关系数(见表3)可以看出，旱柳叶变色始期与8月中旬至11月上旬的平均风速呈极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；叶完全变色期与9月上旬至11月下旬的平均气温、平均日最低气温、平均地面温度、平均日最低地面温度、平均40 cm地温呈显著或极显著正相关，与平均气压、平均日最高气压、平均风速呈显著或极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶始期与9月上旬至11月下旬的极大风速呈极显著正相关，与平均风速呈极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶末期与9月下旬至12月中旬的平均气温、平均日最低气温、平均地面温度、平均日最低地面温度、平均40 cm地温、平均160 cm地温、平均320 cm地温、最低地面温度呈显著或极显著正相关，与总日照时数呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性。

表3 1981—2020年鲁西南旱柳秋季物候期与不同气象要素的相关系数

2.4 榆树秋季物候期与不同气象要素的关系

通过榆树秋季物候期与各气象要素的相关系数(见表4)可以看出，榆树叶变色始期与9月中旬至12月上旬的平均风速呈极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；叶完全变色期与9月中旬至12月上旬的平均气温、平均日最低气温、平均日最低地面温度、平均40 cm地温呈显著正相关，与平均风速呈极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶始期与9月中旬至12月上旬的平均风速呈极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶末期9月下旬至12月中旬的平均气温、平均日最低气温、平均地面温度、平均日最低地面温度、平均40 cm地温、平均320 cm地温呈显著或极显著正相关，与平均风速、总日照时数呈显著或极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性。

2.5 合欢秋季物候期与不同气象要素的关系

通过合欢秋季物候期与各气象要素的相关系数(见表5)可以看出，合欢叶变色始期与8月上旬至10月下旬的各气象要素均无显著相关性；叶完全变色期与8月中旬至11月上旬的平均气温、平均日最高气温、平均日最低气温、平均地面温度、平均20 cm地温、平均40 cm地温、平均80 cm地温、平均160 cm地温、最低气温呈显著或极显著正相关，与平均相对湿度、平均日最小相对湿度呈显著或极显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶始期与8月中旬至11月上旬的平均日最低气温、最低气温、最低地面温度呈显著或极显著正相关，与平均日极大风速呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶末期与9月上旬至11月下旬的平均气温、平均日最低气温、平均日最低地面温度、平均40 cm地温、最低地面温度呈显著或极显著正相关，与平均相对湿度、平均日极大风速呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性。

2.6 楝树秋季物候期与不同气象要素的关系

通过楝树秋季物候期与各气象要素的相关系数(见表6)可以看出，楝树叶变色始期与7月下旬至10月中旬的平均日极大风速呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；叶完全变色期与8月中旬至11月上旬的平均气温、平均日最低气温、平均日最低地面温度、平均40 cm地温、最高气温呈显著或极显著正相关，与平均日极大风速呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶始期与8月上旬至10月下旬的平均日最低气温、平均日最低地面温度、最低气温、最低地面温度、降水量呈显著或极显著正相关，与其他气象要素无显著相关性；落叶末期与8月下旬至11月中旬的平均气温、平均日最低气温、平均日最低地面温度、平均40 cm地温、最低气温、最低地面温度呈显著或极显著正相关，与平均日极大风速呈显著负相关，与其他气象要素无显著相关性。

表5 1981—2020年鲁西南合欢秋季物候期与不同气象要素的相关系数

表6 1981—2020年鲁西南楝树秋季物候期与不同气象要素的相关系数

3 结论与讨论

选取鲁西南地区的旱柳、榆树、合欢、楝树等4种典型木本植物，统计了这4种典型木本植物1981—2020年秋季各物候期与气象要素的变化趋势，并计算分析了两者间的相关性，得出以下主要结论。

(1)鲁西南地区统计时段内的气温整体呈上升趋势，平均日最高气温上升趋势并不显著，而平均日平均气温、平均日最低气温均呈极显著上升趋势，上升速率分别为0.482 ℃/10 a、0.609 ℃/10 a。

(2)受气候变化影响，鲁西南地区四种木本植物的秋季物候期均呈推迟趋势。旱柳、榆树叶变色始期呈极显著推迟趋势，四种木本植物的叶完全变色期、落叶始期、落叶末期均呈显著或极显著推迟趋势；榆树的叶变色始期、叶完全变色期、落叶始期与旱柳的落叶末期推迟趋势在四种木本植物中最为明显，说明榆树、旱柳对于气候变化的敏感度高于其他两种木本植物。落叶末期在四种木本植物秋季物候期中推迟趋势中最为明显，推迟趋势在4.603 d/10 a～11.150 d/10 a，说明木本植物的秋季物候期中落叶末期对气候变化响应最为强烈。

(3)鲁西南地区4种典型木本植物秋季物候期与气温、地温、风速的相关性一般高于其他气象要素，说明鲁西南地区木本植物秋季物候期变化受气温、地温、风速的影响较大。其中与气温、地温呈正相关性，说明气温、地温越高，木本植物秋季物候期会出现得越晚；而与风速呈负相关性，说明风速越大，木本植物秋季物候期会出现得越早。

(4)鲁西南地区4种典型木本植物仅有部分秋季物候期与日照、降水、空气湿度呈显著或极显著相关性，相较于与气温、地温、风速的相关性偏低，且显著性不普遍存在，说明鲁西南地区木本植物秋季物候期虽受日照、降水、空气湿度等气象要素影响，但影响并不显著。

(5)自然物候变化不仅受气象因子影响，而且受水文、土壤、周围环境变化等综合因素的影响。本文仅分析了影响木本植物秋季物候的气象要素，缺乏其他相关因素变化对物候的影响分析，也未考虑植物本身的生物学特性，今后应更为全面地研究综合因子对物候的影响。物候研究的根本目的是为了更好地服务于农业生产，在以后的工作中，应在结合物候与气候观测资料的基础上，深入研究自然物候与农业生产的关系，以便于高效利用气候资源，为农业生产提供精确的理论支撑和技术支持。