汾阳市典型植物物候对气候变化的响应

摘要 为了进一步明确汾阳市几种典型植物物候对气候变化的响应，利用1996—2023年汾阳市气象站物候期资料，采用线性趋势估计、相关分析、一元线性回归等方法，分析物候变化及其对气候变化的响应。结果表明：1996—2023年，小叶杨、榆树、蒲公英、车前、苍耳的展叶盛期均呈现提前趋势，小叶杨、榆树落叶末期和车前黄枯普期呈现推后趋势，蒲公英和苍耳黄枯普期呈现提前趋势。5种植物的展叶盛期，小叶杨、榆树、蒲公英、车前受春季气温影响较大，与3月气温相关性强；苍耳受春季降水量影响较大，与9月气温相关性强。5种植物的黄枯普期或落叶末期，小叶杨和榆树受秋季气温影响较大，分别与9月、11月气温相关性强；蒲公英和车前受秋季日照时数影响较大，分别与9月、10月日照时数相关性强；苍耳受春季气温影响较大，与4月气温相关性强。

关键词 气候变化；典型植物；物候；响应；汾阳市

中图分类号 S 162  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2025）02-0220-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Response of Typical Plant Phenology to Climate Change in Fenyang City

LI Xuan

（Meteorological Bureau of Fenyang City，Fenyang，Shanxi 032200）

Abstract In order to further clarify the response of phenology of several typical plants to climate change in Fenyang City， using phenological data from meteorological stations in Fenyang City during 1996-202  the phenological change and its response to climate change were analyzed by linear trend estimation， correlation analysis and unary linear regression.The results showed that there was advanced trend of the mid leaf unfolding of Populus simonii， Ulmus pumila，Taraxacum mongolicum，Asiatic plantain and Xanthium sibiricum.There was delayed trend of the withering period of Populus simonii， Ulmus pumila and leaf fully defoliation of Asiatic plantain.There was advanced trend of the withering period of the Taraxacum mongolicum and Xanthium sibiricum.The mid leaf unfolding of Populus simonii， Ulmus pumila，Taraxacum mongolicum，Asiatic plantain was greatly affected by spring temperature and had a strong correlation with March temperature.The mid leaf unfolding of Xanthium sibiricum was greatly affected by spring precipitation and had a strong correlation with September temperature.The leaf fully defoliation of Populus simonii and Ulmus pumila were greatly affected by autumn temperatures and had strong correlations with temperatures in September and November， respectively.The withering period of Taraxacum mongolicum and Asiatic plantain were greatly affected by autumn sunshine duration and had strong correlations with sunshine duration in September and October， respectively.The withering period of Xanthium sibiricum was greatly affected by spring temperature and had a strong correlation with April temperature.

Key words Climate change;Typical plant;Phenology;Response;Fenyang City

气候变化目前已经引起世界各国的科学家极大关注。随着全球气候发生变化，物候也在不断变化^［1-4］。研究表明，全球变暖使植物的春季物候变得提前，秋季物候变得推迟，生长期延长^［5］。温度是植物物候产生变化的主要因子^［6-9］，许多学者在气候变暖对植物物候期的影响上进行了研究。宝乌日其其格^［10］分析得出科尔沁草原植物物候期的最大影响因子是气温。李燕等^［11］研究发现随着气温升高，春季物候期呈现提前趋势，秋季物候期木本植物呈现推迟趋势，草本植物大多呈现提前趋势。曹艳芳等^［12］研究发现车前草开花期与冬春季温度呈现显著负相关关系，黄枯期与秋季温度呈显著正相关关系。王冬妮等^［13］研究发现，长白山区3种落叶乔木的展叶期呈现提前趋势，落叶期呈现推后趋势；气温影响展叶始期的最优时段是3月上旬至4月中旬，气温影响叶黄末期的最优时段是9月中旬至10月上旬。

从前人的研究成果看，物候期变化呈现较强的区域性特征，表现在影响植物物候的主要气象因子、影响时段和影响程度等方面。笔者分析了近28年汾阳市木本植物和草本植物春季、秋季物候变化及其对气候变化的响应，为掌握当地物候变化规律、指导农业生产、监测生态环境变化等提供依据。

1 资料与方法

物候资料和气象资料均来自山西省汾阳市气象局，站点海拔747.7 m，地理位置为111°46′56″E、37°14′38″N。选取当地常见、分布较广、指示性强且对季节变化响应明显的5种植物作为观测对象^［14］，分别是小叶杨、榆树、蒲公英、车前草、苍耳。春季物候期以展叶盛期为代表，秋季物候期以落叶末期或黄枯普期为代表，资料时段为1996—2023年，并选取同期气象资料。

在计算方法上，物候期采用时间序列，选择Pearson相关系数绝对值最大且通过显著性0.05、0.01水平检验的因子作为影响物候期的最优因子^［15-16］。物候期对气候响应可由物候期对气候因子的线性回归方程表征。

2 结果与分析

2.1 气候变化特征

2.1.1 气温变化。

由图1可知，1996—2023年汾阳市气温分2个明显阶段，2010年以前为低值期，多数年份气温低于平均值；2010年以后为高值期，多数年份气温高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，气温由冷转暖，且呈上升趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季平均气温倾向率均为正值，说明近28年来该市年、季平均气温均呈上升趋势。从倾向率来看，汾阳市春季、冬季平均气温增温趋势较大，其中年平均气温和春季、秋季平均气温倾向率通过显著性检验（P<0.01），增温趋势达到极显著水平；冬季、夏季平均气温倾向率通过显著性检验（P<0.05），增温趋势显著。

2.1.2 降水变化。

由图2可知，1996—2023年汾阳市降水量分2个明显阶段，2010年以前为低值期，多数年份降水量低于平均值；2010年以后为高值期，多数年份降水量高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，降水量由少转多，且呈增加趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季降水量倾向率均为正值，说明近28年来该市年、季降水量均呈增加趋势。从倾向率来看，汾阳市春季、夏季降水量增加趋势较秋季、冬季大。其中年降水量和春季降水量倾向率通过显著性检验（P<0.05），降水量增加趋势显著；夏季、秋季、冬季降水量倾向率未通过显著性检验（P>0.05），降水量增加趋势不显著。

2.1.3 日照变化。

由图3可知，1996—2023年汾阳市日照时数分3个明显阶段，2003年以前为高值期，多数年份日照时数高于平均值；2003—2019年为低值期，多数年份日照时数低于平均值；2019年以后为高值期，多数年份日照时数高于平均值。该研究的植物物候期时段为1996—2023年，日照时数呈先减少后增加的趋势。

由表1可知，1996—2023年汾阳市年、季日照时数倾向率均为负值，说明近28年来该市年、季日照时数均呈减少趋势。从倾向率来看，汾阳市秋季、冬季日照时数减少趋势较春季、夏季大。其中年、季日照时数倾向率均未通过显著性检验（P>0.05），日照时数减少趋势不显著。

2.2 物候期时间变化与季节气候的关系

2.2.1 物候期时间分布。由表2可见，汾阳市木本植物小叶杨与榆树展叶盛期一般为4月，草本植物蒲公英与车前展叶盛期一般为3月底，苍耳为5月初；木本植物小叶杨落叶末期一般为10月，榆树为11月；草本植物蒲公英与车前黄枯普期一般为11月，苍耳为10月。

2.2.2 物候期时间变化趋势。

由表3可知，5种植物展叶盛期变化倾向率均为负值，即为提前趋势，倾向率在物种间差异较大，为-0.84～- 0.42 d/a；其中，小叶杨、榆树、蒲公英、车前的展叶盛期倾向率通过显著性检验（P<0.01），提前趋势达到极显著水平，苍耳提前趋势不显著（P>0.05）。木本植物小叶杨和榆树落叶末期倾向率为正值，即为推后趋势；草本植物蒲公英和苍耳黄枯普期为提前趋势，车前为推后趋势。其中，蒲公英黄枯普期倾向率通过显著性检验（P<0.01），提前趋势达到极显著水平，榆树落叶末期倾向率通过显著性检验（P<0.05），小叶杨落叶末期、车前和苍耳黄枯普期倾向率未通过显著性检验（P>0.05）。

2.2.3 物候期与气候关系。

基于光、温、水是影响植物生长发育的主要气候因子，选用春季气温、日照时数、降水量和秋季气温、日照时数、降水量与物候期进行相关分析，以找到物候期变化的主要影响因子。选取相关系数通过显著性检验的气候因子列于表4。选取相关系数绝对值均最大的因子为主要影响因子。

从表4可以看出，小叶杨、榆树、蒲公英的展叶盛期与春季气温、春季降水量、秋季气温均呈负相关；车前展叶盛期与春季气温、春季降水量呈负相关；苍耳展叶盛期与春季降水量、秋季气温呈负相关；小叶杨落叶末期与春季降水量、秋季气温呈正相关；榆树落叶末期与秋季气温呈正相关；蒲公英黄枯普期与秋季日照时数呈正相关，车前黄枯普期与秋季日照时数呈负相关，苍耳黄枯普期与春季气温呈负相关。木本植物小叶杨和榆树展叶盛期受春季气温影响最大，落叶末期受秋季气温影响最大；草本植物蒲公英和车前展叶盛期受春季气温影响最大，黄枯普期受秋季日照影响最大；苍耳展叶盛期受春季降水影响最大，黄枯普期受春季气温影响最大。

2.3 物候期对气候变化的响应

2.3.1 气候影响物候期的最优因子。为了进一步探究影响