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植物物候是植物在特定环境中因生存和适应的需要而形成的一系列生活史对策,与环境因子和植物生物学特性密切相关。现有的物候学研究侧重于描述物候变化与环境因子变化的关系,但在植物物候特征与生物学特性之间的关系方面研究较少。本文以中国物候观测网20个站点867种木本植物为研究对象,采用1963~2012年的地面观测数据、APGⅢ植物分类系统和《中国植物志》的植物主要功能性状(生活型、传粉方式、落叶性和果实类型)等资料,计算了植物的平均展叶始期、开花始期以及展叶始期和开花始期的温度敏感度4种物候特征,分析了各站点植物物候特征的谱系信号,确定了与不同植物物候特征关系密切的功能性状,并探索了物候与生物学特性关系的地理分异规律。主要结论如下: (1)在不同站点,植物物候特征与系统发育的关系存在异同。在所有站点,由不同祖先进化而来的植物4种物候特征差异观测值均小于随机进化模型的模拟值。在冬季与春季较寒冷的站点,祖先不同的植物之间平均展叶始期的差异较大;而在冬季与春季较干旱的站点,祖先不同的植物之间平均开花始期的差异较大。在纬度较低的站点,祖先不同的植物之间展叶始期温度敏感度的差异较大;而在纬度较高的站点,祖先不同的植物之间开花始期温度敏感度的差异较大。在中国大部分地区,亲缘关系接近的植物倾向于在相近的时间开始展叶和开花。仅在银川和民勤站,亲缘关系接近的植物展叶始期对气候变化的响应接近;仅在亚热带常绿阔叶林区域之外的10个站点,亲缘关系接近的植物开花始期对气候变化的响应接近。 (2)在不同站点,与植物的4种物候特征密切相关的功能性状也有所不同。就展叶始期而言,在研究区域内的全部20个站点,灌木比乔木更早开始展叶;在8个纬度较高且较湿润的站点(包括牡丹江、哈尔滨、西安等),落叶植物比常绿植物更早开始展叶。从平均开花始期的角度来看,在10个纬度较高且较湿润的站点(包括牡丹江、哈尔滨、合肥等),风媒植物比虫媒植物更早开花。就开始展叶期温度敏感度而言,在研究区域内除银川、民勤外的其他站点,落叶植物比常绿植物对展叶始期前温度变化的响应更敏感。从开花始期温度敏感度的角度来看,在12个纬度较高的站点(包括牡丹江、银川、合肥等),结干果的植物比结肉果的植物对开花始期前温度变化的响应更敏感;在亚热带常绿阔叶林区域的10个站点,风媒植物比虫媒植物对开花始期前温度变化的响应更敏感。 (3)植物物候特征与生物学特性之间的关系呈现出一定的地理分异规律。在物候特征与系统发育之间关系方面,在纬度越低,年平均气温越高的站点,祖先不同的植物展叶始期温度敏感度的差异较大。从谱系信号保守性看,站点纬度越高、年平均气温越低、年平均降水量越少,植物物候特征的谱系信号越保守,表明在温度、水分胁迫强的站点,植物的物候特征趋向于与其亲缘关系接近的物种相似。物候特征与功能性状之间关系则表现为:在纬度较低、年平均气温较高和年平均降水量较多的站点,灌木类群与乔木类群之间平均展叶始期的差异更大。 研究结果为研究植物物候与生物学特性之间的关系提供了新线索,对于科学评估全球气候变化对生态系统的影响、指导生态系统管理活动具有重要意义。