1963—2018年中国垂柳和榆树开花始期积温需求的时空变化

摘要

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。