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全球气候变暖使近年来北半球植物春季物候期普遍提前。随着温度升高植物春季物候受气候变化影响的程度在不同区域和时段可能发生变化,这可能会给植被物候和生态系统带来严重影响。作为全球生物群区较多、生态梯度显著、生物多样性相对较丰富的区域,中国和欧洲地区的植物物候对气候变化的响应尤为明显,是研究物候对气候变化响应的理想地区。 本文利用中国中东部北亚热带、暖温带和中温带地区1963-2013年9个站点131种植物248条展叶始期序列和欧洲中部温带地区同时段253个站点7种植物927条展叶始期序列以及同期对应温度数据,通过15年滑动回归分析计算并对比了两地区植物春季物候期对温度响应敏感度的时空变化;并利用随机抽样法和偏相关分析探讨了影响温度敏感度变化的4个可能因素(物候期与季前温度的相关性程度、最优区间平均温度、最优区间平均温度的标准差和冬季平均温度)。论文研究取得的主要结论如下: 1.近50年来,中、欧两地区植物展叶始期温度敏感度总体变化趋势相反,但变化速率较为一致。中国地区植物展叶始期温度敏感度呈升高趋势,平均变化速率为每10年0.2天/℃。66.9%(166条)的序列展叶始期温度敏感度呈升高趋势,其中48.0%(119条)的序列敏感度趋势显著(P<0.05)。33.1%(82条)的序列展叶始期温度敏感度呈降低趋势,其中23.0%(57条)的序列敏感度趋势显著。而欧洲地区7种植物展叶始期温度敏感度均呈降低趋势,有6种植物平均降低趋势达到显著,平均降低速率为每10年0.2天/℃。两地区温度敏感度在不同时段的变化情况不同:在中国,1999-2013年所有研究序列展叶始期平均温度敏感度(-3.32±1.07天/℃)较1980-1994年(-3.17±1.77天/℃)升高了4.8%,但差异并不显著。而在欧洲,1999-2013年所有研究序列展叶始期平均温度敏感度(-3.05±1.47天/℃)较1980-1994年(-4.19±1.72天/℃)显著降低了27%。 2.中、欧两地区植物展叶始期温度敏感度变化特征呈现不同的空间格局。在中国,植物春季展叶始期温度敏感度变化趋势与地理因子(纬度、经度和海拔)的相关关系不显著,部分植物呈现一定的纬度地带性规律。其中,纬度较高的7个研究站点大部分植物展叶始期温度敏感度呈升高趋势,而其余2个站点(武汉和长沙)植物展叶始期温度敏感度主要呈降低趋势。而在欧洲,不同植物春季展叶始期温度敏感度变化趋势与各地理因子的相关性不同,部分植物呈现显著的经度及垂直地带性特征。欧洲七叶树(Aesculus hippocastanum)随海拔升高展叶始期温度敏感度趋于降低,但地理因子只能解释6%(P<0.01)的温度敏感度变化空间差异。欧洲赤杨(Alnus glutinosa)和欧洲白桦(Betula pendula)展叶始期温度敏感度变化均显著受经度和海拔的影响,地理因子分别能解释14%(P<0.05)和11%(P<0.01)的温度敏感度变化空间差异。越靠向西部和高海拔地区,欧洲赤杨展叶始期温度敏感度降低更多。越靠向东部和高海拔地区,欧洲白桦的展叶始期温度敏感度降低更多。 3.中国地区植物展叶始期温度敏感度变化趋势存在种间差异:展叶始期越晚且影响物候期的最优温度区间越长的植物,温度敏感度趋于升高;展叶始期越早且受影响物候期的最优温度区间越短的植物,其温度敏感度越趋于降低。而对于欧洲7种植物而言,展叶始期温度敏感度变化趋势差异不大,没有明显的种间格局。 4.影响中、欧两地区展叶始期温度敏感度变化总体趋势的主要因素一致,均为物候期与季前温度的相关关系以及植物对各地春季气候振荡的适应性。冬季低温冷激条件不足能够解释欧洲部分植物展叶始期温度敏感度降低,而光周期限制均不能解释两地区植物展叶始期温度敏感度变化。 5.影响中、欧两地区展叶始期温度敏感度空间变化的因素不同,但存在共同的影响因素即植物对各地春季气候振荡的适应性。光周期限制和植物对各地春季气候振荡的适应性对中国地区春季展叶始期温度敏感度的空间分布有一定的影响,但不显著。物候期与季前温度的相关关系和植物对各地春季气候振荡的适应性对欧洲地区几乎全部植物展叶始期温度敏感度随空间的变化存在显著影响。这表明影响欧洲地区展叶始期温度敏感度时间和空间变化的因素具有一定的一致性。