1963-2012年中国主要木本植物花期长度时空变化

花期物候变化研究对赏花活动安排、园林景观布置和致敏花粉防治等具有重要意义。现有研究对始花期与盛花期的变化趋势已有较为深刻的认识,但很少有研究辨识了花期长度的时空变化。本文基于“中国物候观测网”观测数据,统计了1963-2012年中国42个站点23种广布木本植物的花期长度变化趋势,分析了花期长度变化的时空格局、种间差异和变化形式。主要结论为：所有的259条花期长度时间序列中,61.39%的序列呈延长趋势,其中显著延长的占21.24%（P<0.05）。灌木花期的延长趋势比乔木更加显著。东北地区南部、华中和华东地区的多数站点花期长度主要呈缩短趋势。在东北地区北部、华北、西南和华南地区,大多数物种的花期长度呈延长趋势。花期长度变化趋势在20°N~22°N间最大（0.94 d/a）。西部地区（87°E~112°E）的花期长度变化趋势（平均0.28 d/a）高于东部地区（平均0.05 d/a）。花期长度的总体变化可分为3个阶段：1963-1980年（偏短）、1981-1997年（与多年平均值接近）和2001-2012年（偏长）,但不同物种的花期长度变化存在显著差异。在花期长度延长的序列中,43.39%是因开花始期提前程度大于开花末期;在花期长度缩短的序列中,62.00%是因开花始期提前程度小于开花末期。     

中国中东部植被景观观赏季划分的物候学基础

利用中国物候观测网12个站点多种木本植物的展叶始期、开花盛期和叶全变色期观测数据,通过统计物候期的频率分布划分了上述3种物候期的观赏季节,分析了过去50年最佳观赏日的变化趋势,为旅游管理部门及游客的游憩活动安排提供理论依据。研究得出以下主要结论：① 最佳观赏日在不同站点间存在较大差异。展叶最佳观赏日范围为3月16日（桂林）到5月5日（哈尔滨）;开花最佳观赏日从4月3日（昆明）到5月24日（牡丹江）;叶变色最佳观赏日从10月1日（牡丹江）到11月30日（上海）。展叶、开花最佳观赏日和纬度显著正相关,叶变色最佳观赏日和纬度显著负相关;② 部分站点过去50年最佳观赏日发生了明显变化。尤其是北京和西安,展叶和开花最佳观赏日都以超过1.6天/10年的趋势显著提前,而叶变色最佳观赏日显著推迟（北京：1.6天/10年;西安：2.1天/10年）。③ 观赏季起止时间和最佳日期受站点气温控制。展叶、开花最佳观赏日与站点春季（3-5月）气温显著负相关。站点春季气温每升高1 °C,展叶和开花最佳观赏日分别提前4.02和4.04天。叶变色最佳观赏日与站点秋季（9-11月）气温显著正相关,在空间上对气温响应的敏感性为2.98天/°C。     

毛乌素沙地植被物候时空变化特征及其影响因素

利用MODIS归一化植被指数(NDVI)对2001-2013年毛乌素沙地植被物候的时空变化进行了研究,并分析了物候与海拔、气候的关系。结果显示:(1)毛乌素沙地植被生长开始期(SOG)集中在第90～156天,生长结束期(EOG)在第245～323天,生长季长度(LOG)118～200 d;从东到西,SOG逐渐推迟,LOG逐渐缩短;随着海拔的升高,SOG显著推迟,EOG提前,LOG显著缩短。(2)2001-2013年,毛乌素沙地植被SOG明显提前,变化幅度为9 d/10a(R=-0.46,p=0.06),EOG和LOG分别呈提前和延长趋势,但变化都不显著。(3)研究区植被物候与温度的相关性不明显,但较多受降水量的影响,SOG与春季降水量的相关系数为-0.58(p=0.02);EOG与秋季降水量的相关系数为0.42(p=0.07);LOG与秋季降水量的相关系数为0.48(p=0.05)。     

近50年中国温带季风区植物花期春季霜冻风险变化

中国温带季风区是我国重要的农业区,春季霜冻常对该地区的植物造成严重的损害。本文利用“中国物候观测网”12 个站点的物候观测数据和对应站点气象资料,应用物候模型方法,对1963-2009 年各站点的霜冻频次和多种木本植物的始花期进行了分析,并对植物在花期的霜冻风险进行了评估。结果表明,1963-2009 年,研究区内东北地区和华北地区的始花期分别以-1.52 天/10a (P < 0.01) 和-2.22 天/10a (P < 0.01) 的速度提前。在同一时段,研究区春季霜冻日数显著减少,终霜冻日显著提前。综合考虑花期和霜冻频次的变化,霜冻风险指数,即木本植物花期受到霜冻的物种数占调查总数的百分比,在东北地区以-0.37%/10a 的速度降低(不显著);而在华北地区,霜冻风险指数则以-1.80%/10a 的速度显著下降(P < 0.01)。这表明过去半个世纪研究区植物花期霜冻风险在降低,且存在显著的区域差异。该结论可为农业和森林管理者制订应对春季霜冻害的决策提供参考。     

1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

利用中国物候观测网观测数据,新编制了哈尔滨地区1985-2012年的自然历。通过与原自然历（1963-1984年）比较,揭示了近30年以来哈尔滨地区21个植物99个物候期的变化特征,并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因。结果表明：自1985年以来,哈尔滨的春季、夏季、秋季的物候期开始日期提前,冬季开始日期推迟。其中春季（以白榆叶芽膨大期为代表）、夏季（以暴马丁香开花始期为代表）、秋季（以金银忍冬果实成熟期为代表）分别提前了7天、6天和19天,冬季（以胡桃楸落叶末期为代表）推迟了2天。各物候期在春季、夏季、秋季的平均日期相较于原自然历提前了3~11天,在冬季推迟了3天。四季各物候期最早日期均以提前为主,夏冬季物候期最晚日期有所推迟。另外,各季节内部分物候期出现的先后次序发生了变化。近30年该地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因。且不同植物和物候期对气温变化的响应敏感性不同可解释物候季节内物候期先后次序的变化。     

贵阳木本植物始花期对温度变化的敏感度

植物物候期的温度敏感度反映了植物是怎样及在何种程度上响应气候变化,研究不同物种物候期的温度敏感度有利于鉴别易受气候变化影响的物种。现有关于始花期的温度敏感度研究主要集中在温带地区,在亚热带地区研究仍较少。本文以位于亚热带的贵阳为研究区,利用1980-2014年60种典型木本植物的始花期观测资料,分析了该地区植物始花期变化趋势及对气温变化的敏感度,评估了样本量大小对敏感度估计稳定性的影响。结果表明：①研究时段内贵阳发生了明显的气候变化,年平均气温显著升高,其中春、秋季的增温比夏、冬季显著。②绝大多数植物(88.3%)的始花期在研究时段内呈提前趋势,其中显著提前的占物种总数的21.7%(P<0.05);60种植物始花期总体的提前趋势为2.89 d/10 a。③绝大多数(88.3%)植物始花期的年际变化与最优时段内平均气温呈显著负相关(P<0.05),所有植物始花期的总体敏感度为-5.75 d/℃。④样本量大小对温度敏感度估计的稳定性有显著影响,15年长序列能将敏感度估计结果的波动范围以99%的概率控制在2 d/℃之内。     

基于微博大数据的2010～2018年中国桃花观赏日期时空格局研究

从新浪微博中检索到2 952 828条有关桃花观赏活动的微博,按照数据筛选、时空匹配、检验校准的流程,筛选出843 034条表述“桃花开了”的可采信微博,从中提取并构建了2010~2018年全国293个城市的桃花观赏日期数据集。之后使用物候站点观测数据、气温数据和物候模型模拟数据验证了桃花观赏日期数据集,得出基于微博大数据提取的中国桃花观赏日期数据集符合物候站点观测的桃花花期变化规律,符合桃花开花前气温升高则花期提前的基本规律,并与物候模型模拟的桃花花期基本一致,可以作为物候站点观测数据的重要补充。基于提取出的桃花观赏日期数据集,进一步分析了中国桃花观赏日期的时空格局,结果表明,纬度每升高1°,桃花观赏日期推迟1.78 d,其中北亚热带桃花观赏日期对纬度变化最为敏感,纬度每升高1°,桃花观赏日期推迟2.56 d。过去9 a全国大部分城市的桃花观赏日期提前。     

基于卫星遥感的北京城乡植物物候差异

利用2002-2009 年1 km分辨率的MODIS NDVI数据,通过提取春季NDVI上升最快的日期和秋季NDVI下降最快的日期,对比分析了北京地区城市与乡村植物物候的差异。从空间格局和时间演变两个角度,分别对比分析了核心城区、边缘城区和乡村3 个区域的生长季开始日(SOG)、结束日(EOG)以及总日数(TD)3 个物候指标。结果表明,城区的SOG早于乡村,其中核心城区最早,比乡村提前约20 天;城区的EOG晚于乡村,其中核心城区最晚,比乡村推迟约15 天;由此导致城区的TD多于乡村,其中核心城区最多,大约比乡村多35 天。2002-2009 年,城区的SOG呈现推迟的趋势,EOG呈现提前的趋势,而乡村的SOG呈现提前的趋势,EOG呈现推迟的趋势;由此导致城区TD呈现减少的趋势,乡村则呈现增加的趋势。上述结果量化了北京地区城市与乡村植物物候的差异,揭示了城市环境对植物物候的影响,为研究人类活动的生态环境效应提供了实证。     

近50a内蒙古不同植被类型区生长季变化

气候生长季是植物生长发育可能进行的理论时段,有针对性地评估不同植被类型区生长季时空变化特征具有很强的指示意义和应用价值。基于内蒙古1961-2010年46个气象站点的日平均气温资料,采用线性回归与Mann-Kendall(M-K)趋势性检验法探讨近50 a来内蒙古不同植被类型区生长季时空特征。结果显示:近50 a来,内蒙古荒漠区生长季延长最明显,年际波动最大,分别为22 d和13 d;草原区生长季延长约14 d,以生长季初日提前为主(75%),且由东向西延长幅度增加,年际波动加大;而农业、森林区生长季长度分别增加17d与15d,生长季初日提前与终日推迟幅度相差不大,年际波动小。气候变暖背景下生长季延长不仅可以保证农作物具有较充分的生长时间,而且也将促使高产、优质的晚熟作物品种种植范围扩大。     

川渝地区气候与物候的变化特征分析

利用川渝地区44个气象台站的气象资料和2个物候观测站的物候资料分析了该地区的气候与物候变化特征:最近10 a年均温度比前30多a高0.68℃,年均降水量基本无变化。低温主要分布在川西高原,低温天数、低温积温绝对值都在减少。日均最高温度在高原南部、西南山地减少,其它地区都增加;日均最低温度都在增暖。降水在四川盆地下降,在重庆西部、川西高原增加。降水日数在高原西部增加,其它地区都下降。春始期仁寿略微推迟,北碚微弱提前;秋始期都推迟。展叶期的杏树、刺槐、水杉、紫荆、梧桐推迟,紫藤、毛桃提前。落叶期仁寿刺槐提前,北碚的植物全部推迟。     

1960-2015年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气候变化的响应

利用1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土的冻结始日、冻结终日、年冻结日数、年累积冻土厚度、最大冻土深度等特征指标资料,采用气候倾向率、气候突变、气候变化趋势的持续性等方法,分析近56 a该地区季节性冻土的年际、年代际变化特征。研究发现：（1）在全球变暖的背景下,1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷气温变化亦呈上升趋势,升温趋势的持续性较强,升温幅度0.03 ℃·a^-1、0.29 ℃·（10 a）^-1、0.74 ℃·（30 a）^-1。（2）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土呈退化趋势,具体表现为;冻结始日推迟,冻结终日提前,年冻结日数减少,年累积冻土厚度减小,最大冻土深度减小。（3）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土持续退化趋势持续性强。（4）1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气温变暖的具体响应呈现为退化状态。（5）按气候升温率Gt;0.034~0.046 ℃·a^-1 计算,在气候变暖背景下,该地区季节性冻土到2050 年（较2000 年）的冻结始日将推迟12~15 d、年冻结日数将减少21~27 d、年累积冻土厚度将减少36.3%~46.7%。     

贵阳木本植物物候对气候变化的响应

根据1978~2007年贵阳站的物候和气象资料,分析了贵阳站71种木本植物春秋季芽膨大期、展叶始期、始花期、叶完全变色期和落叶末期等5个关键物候期的变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:自1978年以来,贵阳年平均气温在振荡中明显下降,其中夏季气温降低最为明显,2月平均气温略有上升;春季芽膨大期、展叶始期和始花期等三种物候期均呈现出提前趋势,而秋季叶完全变色期和落叶末期呈现推迟趋势;春季物候期与物候期发生前若干月月平均气温的相关性较好,特别与当月和上月平均气温的相关关系最为显著。其中,2月月平均气温是影响春季三种物候期的关键指标,除此之外,贵阳站2、3月的日照时数也对春季物候期的提前起到促进作用;秋冬季物候期变化和气温、降水、日照时数的相关关系均不明显,这同秋季物候变化的复杂性和秋季物候期所受的影响因素较多有关。     

1963—2018年中国垂柳和榆树开花始期积温需求的时空变化

积温需求是决定北半球温带地区木本植物开花时间的主要因子。全球变暖使植物在冬季受到的冷激量减少,可能会改变植物开花的积温需求。气候变化导致的中国木本植物开花始期积温需求的时空变化仍不清楚。有鉴于此,本文基于“中国物候观测网”1963—2018年垂柳（Salix babylonica）和榆树（Ulmus pumila）开花始期数据,利用3种积温算法（GDD、GDDS和GDH）系统分析了两种植物开花积温需求的空间格局和在代表性站点的年际变化,构建了基于冷激日数模拟积温需求的模型。主要结论为：垂柳和榆树开花始期的积温需求在低纬度地区大于中纬度地区。站点多年平均积温需求与冷激日数呈显著的负指数关系,即随冷激日数增加,积温需求降低。时间上,3个典型站点（贵阳、西安和牡丹江）垂柳开花积温需求的变化趋势分别达到1.28~1.41 °C·d/a（P < 0.01）、1.63~1.89 °C·d/a（P < 0.01）和0.12~0.58 °C·d/a（仅GDD算法P < 0.05）,榆树开花的积温需求在贵阳和西安同样显著增加,但在牡丹江变化不显著。冷激日数随时间减少是两个站点积温需求显著增加的主要原因。因牡丹江冬季气温低,冷激日数多且年际变化小,冷激对积温需求变化的影响不显著。基于时空耦合样本建立的冷激日数—积温需求模型对垂柳开花积温需求的模拟效果较好,R²达0.54~0.66。对榆树开花积温需求的模拟效果稍差（R²为0.33~0.64）。就不同算法而言,冷激日数对GDD算法得到的积温需求模拟效果更好。本文为量化植物开花积温需求的时空变化及在气候变化背景下的花期预测提供了重要的科学依据。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

1982—2015年中国气候变化和人类活动对植被NDVI变化的影响

基于中国603个气象站的地表气温和降水观测资料以及GIMMS NDVI3g数据,采用变化趋势分析和多元回归残差分析等方法研究了1982—2015年中国植被NDVI变化特征及其主要驱动因素（即气候变化和人类活动）的相应贡献。结果表明：① 1982—2015年中国植被恢复明显,在选择的32个省级行政区中,山西、陕西和重庆的生长季NDVI增加最快,仅上海生长季NDVI呈减小趋势。② 气候变化和人类活动的共同作用是中国植被NDVI呈现整体快速增加和巨大空间差异的主要原因,其中气候变化对各省生长季NDVI变化的影响在-0.01×10 ^-3~1.05×10 ^-3 a ^-1之间,而人类活动的影响在-0.32×10 ^-3~1.77×10 ^-3 a ^-1之间。③ 气候变化和人类活动分别对中国近34年来植被NDVI的增加贡献了40%和60%;人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部、华北平原以及中国东北和西南等地;人类活动贡献率大于50%的省份有22个,其中贡献率最大的3个地区为上海、黑龙江和云南。研究结果建议应更加重视人类活动在植被恢复中的作用。     

2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候时空变化特征

湖冰物候变化特征是全球气候变化过程的重要指示器。通过长时间序列MODIS数据、Landsat数据提取的湖泊数据集,综合分析了2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候的变化特征。结果表明：（1） 近20 a新疆大型湖泊的开始冻结日呈现提前和推迟2种变化趋势,开始冻结日呈现推迟趋势的湖泊分别为博斯腾湖、赛里木湖、艾比湖、吉力湖、乌伦古湖、萨利吉勒干南库勒湖和鲸鱼湖,且大部分湖泊的开始冻结日推迟趋势在0.51~1.53 d·a^-1之间;开始冻结日呈现提前趋势的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖（变化趋势为-1.04 d·a^-1）、阿克赛钦湖（变化趋势为-0.41 d·a^-1）、阿其克库勒湖（-0.31 d·a^-1）。（2） 湖冰完全覆盖期是重要的湖冰参数,湖冰覆盖期的延长或者缩短能够直接表示区域气候变化过程,新疆大部分湖泊湖冰覆盖期表现为缩短趋势,其中分布在新疆中北部的艾比湖、吉力湖和博斯腾湖等湖泊的湖冰覆盖期缩短较为明显,变化趋势分别为-1.76 d·a^-1、-2.13 d·a^-1和-0.81 d·a^-1;冰完全覆盖期延长的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖,变化趋势分别为3.51 d·a^-1、1.54 d·a^-1和1.37 d·a^-1,这些湖泊均匀分布在昆仑山高原北翼。（3） 新疆大型湖泊湖冰物候变化特征是受其自身条件（湖泊形态因子、湖泊面积等）及气候变化（气温、降水量等）等多种因素共同作用的结果。本研究探讨了气候变化环境下的新疆大型湖泊湖冰物候的冻融趋势及其变化模式,同时应用不同遥感数据和研究方法识别了湖冰,证实了MODIS数据反演湖冰物候的可行性。     

近61 a黄河流域霜冻日期时空分异特征及影响因素

深入研究黄河流域霜冻演变规律,可为科学防范霜冻危害,促进气候资源合理开发利用提供依据。基于1960—2020年黄河流域83个气象站点统计资料,采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和相关分析等方法,对黄河流域霜冻日期时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)1960—2020年黄河流域平均初霜日期为10月8日,终霜日期为4月30日,平均无霜期161 d。61 a来初霜日以2.51 d·(10a)^-1的速率推迟、终霜日以-2.07 d·(10a)^-1的速率提前,无霜期以4.48 d·(10a)^-1的速率显著延长。20世纪70年代初霜日最早,终霜日最晚,无霜期最短,21世纪10年代初霜日最晚,终霜日最早,无霜期最长。(2)小波分析表明,黄河流域初、终霜日和无霜期均存在28 a左右的主周期变化。初霜日于2002年发生突变,终霜日于2000年突变,无霜期突变发生于2001年。(3)从空间分布来看,由上游、中游到下游地区初霜日逐渐延迟,终霜日逐渐提前,无霜期日数逐渐延长。初霜日在流域各地均呈推迟趋势,...