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物候是反映气候变化的指示器,在当今全球增暖的气候大背景下,物候必然会有对气候变化的响应过程。当下,研究物候对气候变化的响应是物候学中非常热门的方向。本文以中国北方为研究区域,选择这一地区内广泛分布的树种－旱柳(Salix Matsudana)为研究对象,利用1986～2005年52个站点的物候、气象资料,分析旱柳展叶始期、开花始期、果实成熟期、叶变色始期和落叶末期20年的时空变化特征及其对气候变化的响应。应用最佳期间气温－物候模型,分别从时间和空间上进行物候与气候关系的分析。论文的主要结论如下: (1)在旱柳物候期的时间变化方面,从区域平均来看,1986～2005年旱柳展叶始期、开花始期和果实成熟期呈显著提前趋势,平均每10年分别提前4.2d、3.8d和3.3d;叶变色始期趋势变化不显著,落叶末期呈显著推迟的趋势,平均每10年推迟2.4d。从各站点上来看,近20年来旱柳春季物候期呈显著提前趋势站点较多,而秋季物候期的趋势变化较为复杂,其中,叶变色始期显著提前和显著推迟的站点数相当,落叶末期主要旱推迟趋势,且大部分站点的趋势变化不显著。与同期气温变化对比可以看出,展叶始期、开花始期和果实成熟期线性趋势与其最佳期间气温线性趋势呈显著负相关关系,而秋季物候期均不显著,表明升温速率快的站点其春季物候期提前速率也快。 (2)在旱柳物候期对气温变化的时间响应方面,从区域平均来看,展叶始期、开花始期和果实成熟期分别与最佳期间气温呈显著负相关关系,气温每升高1℃,分别提前3.1d、2.8d、3.5d;叶变色始期和落叶末期分别与最佳期间温度呈显著正相关关系,气温每升高1℃,分别推迟1.7d和2.3d。其中,春季物候期与最佳期间气温的关系比秋季物候期更显著。从单站上来看,春季物候期与最佳期间气温呈显著负相关关系的站点数明显大于秋季物候期与最佳期间气温呈正相关关系的站点数。这说明,春季物候期主要受到最佳期间气温的影响,而秋季物候期可能还受到其他环境要素如降水、光照等影响。进一步分析站点间旱柳各物候期对于气温变化响应的空间差异,结果表明,在温暖地区的站点,展叶始期和落叶末期对气温年际变化的响应一般比寒冷地区站点要强烈一些。 (3)在旱柳物候期的空间变化方面,春季物候期的空间标准差均大于秋季物候期的空间标准差,但各物候期空间标准差的差别并不明显,最大差值仅为0.7d。多年平均旱柳开花始期的空间标准差最大为15.9d,叶变色始期的空间标准差最小为15.2。在1986-2005年期间,逐年旱柳展叶始期和落叶末期的空间标准差具有显著增大的线性趋势,而逐年其他物候期的空间标准差虽然也有增大的趋势,但不显著。 (4)在旱柳物候期对气温变化的空间响应方面,旱柳展叶始期、开花始期和果实成熟期多年平均发生日期空间序列与最佳期间气温空间序列之间呈显著负相关关系。站点间气温每相差1℃,物候发生日期分别相差3.5d、3.5d、3.4d;叶变色始期和落叶末期多年平均发生日期空间序列与最佳期间气温空间序列之间呈显著正相关关系,站点间气温每相差1℃,叶变色始期和落叶末期分别相差2.3d和3.2d。此外,春季物候期对气温变化的空间响应比秋季物候期要大。在逐年水平上,某年展叶始期、开花始期和果实成熟期发生日期空间序列与该年最佳期间气温空间序列之间呈显著负相关关系;某年叶变色始期和落叶末期发生日期空间序列与该年最佳期间气温空间序列之间呈显著正相关关系。多年平均和逐年空间回归模型对春季物候期的模拟效果优于对秋季物候期的模拟效果。利用空间回归模型估算的旱柳物候期空间格局显示,多年平均展叶始期、开花始期和果实成熟期在空间上呈现从南向北、从平原向丘陵、山地依次推进的倾向,而叶变色始期和落叶末期则呈正好相反的空间推进倾向,这与植物物候现象发生的空间规律吻合。同时,物候期的线性趋势空间格局表明大部分地区的春季物候期呈现提前趋势,秋季物候期呈现推迟趋势。 (5)为了进一步分析气温以外的气象因子对旱柳秋季物候期时空变化的影响,本文还建立最佳期间气温降水－物候模型。在站点水平上,气温降水－物候时间模型表明,最佳期间气温降水－物候模型对秋季物候期的模拟有明显改进,各站点的校正相关系数均大于最佳期间气温－物候时间模型的校正相关系数。可见,前期降水量对旱柳叶变色和落叶末的发生日期具有显著的影响。此外,逐年气温降水－物候空间模型表明,降水因子对叶变色始期发生日期具有一定的影响,而对落叶末期的影响很小。气温仍是两个物候期空间变化的最重要影响因子。总体来说,降水因子对秋季物候期具有重要的影响,特别体现在对秋季物候期时间变化的影响上。