全 文 ：植物生态学报 2012, 36 (12): 1217–1225 doi: 10.3724/SP.J.1258.2012.01217
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2011-09-13 接受日期Accepted: 2012-09-03
* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: geqs@igsnrr.ac.cn)
近30年北京自然历的主要物候期、物候季节变化及
归因
仲舒颖 葛全胜* 郑景云 戴君虎 王焕炯
中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101
摘 要 根据中国物候观测网资料并结合气象观测数据, 重新编制了北京颐和园地区1981–2010年的自然历。通过与原自然
历比较 , 揭示了北京物候季节变化特征 , 分析了1963年以来物候季节变化的可能原因。研究发现: 与原自然历相比 ,
1981–2010年北京的春、夏季开始时间分别提前了2天和5天, 秋、冬季开始时间分别推迟了1天和4天; 夏、秋季长度分别延长
了6天和3天, 春、冬季长度则分别缩短了3天和6天; 各个物候期的平均日期、最早日期、最晚日期在春、夏季以提前为主, 在
秋、冬季以推迟为主; 且春、秋、冬季节内部分物候期次序也出现了不同程度的变化。春、夏、冬季开始日期前的气温变化
和秋季开始日期前的日照时数变化可能是北京颐和园地区物候季节变化的主要原因; 不同物种、不同物候期对气温变化的响
应程度不同, 导致了物候季节内各种物候现象出现的先后顺序发生变化。
关键词 北京, 气候变化, 自然历, 物候季节
Changes of main phenophases of natural calendar and phenological seasons in Beijing for the
last 30 years
ZHONG Shu-Ying, GE Quan-Sheng*, ZHENG Jing-Yun, DAI Jun-Hu, and WANG Huan-Jiong
Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
Abstract
Aims Our objective is to reveal changes of main phenophases of natural calendar and phenological seasons and
the reasons for this change. Therefore, we recompiled the natural calendar for 1981–2010 at the Summer Palace in
Beijing and compared it to the natural calendar for 1963–1982.
Methods Based on the phenological data from Chinese Phenology Observation Network of Chinese Academy of
Sciences and the meteorological data, we compiled a natural calendar (1981–2010) with phenophases of 19 plant
speices, ice freeze-up and break-up dates for Kunming Lake. Correlation analysis and regression analysis were
used to examine the relationships between change of phenological season and climatic drivers.
Important findings In comparison with the original natural calendar, the first dates of phenological spring and
summer were advanced by two days and five days, respectively, while the first dates of autumn and winter were
delayed by one day and four days, respectively. The lengths of summer and autumn were prolonged by six days
and three days, while the lengths of spring and winter were shortened by three days and six days, respectively. The
order of spring, autumn, winter phenophases changed with different degrees. The average, earliest, latest date of
phenology showed advances mainly in spring and summer and delay in autumn and winter. Temperature change
before the first date of spring, summer, winter and the sunshine duration before the first date of autumn are proba-
bly the main reason for the changes of phenological season in Beijing Summer Palace. Different responses of
different species and phenophase result in change of phenophase order in seasons.
Key words Beijing, climate change, natural calendar, phenological season

物候是指受环境(包括气候、水文、土壤等, 其
中以气候为主导因素)影响而出现的以年为准周期
的自然季节现象(竺可桢和宛敏渭, 1973)。物候不仅
可以直观地指示自然季节的变化, 而且能表现出生
态系统对全球环境变化的响应和适应的过程及结
果, 因而被视为“大自然的语言” (竺可桢和宛敏渭,
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1973)和“全球变化的指纹(fingerprints)” (Root et al.,
2003)。近年的研究表明, 在北半球的中高纬度地区,
植物春季物候提前, 秋季物候推迟, 生长季变长,
较好地指示出全球增暖的趋势及其区域差异(Defila
& Clot, 2001; Parmesen & Yohe, 2003; Schwartz et
al., 2006; Shutova et al., 2006; Ge et al., 2011)。尽管
近代精密气象测量仪器的广泛使用促进了气象观
测内容的多元化, 但物候记录作为一种与气象、水
文等仪器观测记录等相互独立的基本资料
(Schwartz, 2003), 仍是一个地区最好的生物气候资
料, 因为它们对环境的感知和响应非常直接; 而且
这种响应不是对一个或某几个环境要素的响应, 而
是对整体环境的响应(Hopkins, 1918)。在全球变化
尤其是气候变化研究和未来气候预测领域,自然物
候记录分析将发挥越来越大的作用(Root et al.,
2003)。
自然历或称物候历, 是以自然界季节变更所出
现的各种物候现象编制而成的专门日历(宛敏渭,
1986)。宛敏渭(1986, 1987)曾划分了全国范围内的
物候季节, 并编写了自然历。该自然历在指导农业
生产(如预报农时、农事措施等)方面发挥了重要作
用, 也为国内的物候与气候变化研究、历史时期气
候变化研究等提供了科学的数据参考。但该自然历
距今已有20余年, 且20世纪80年代中期后, 我国增
温明显(任国玉等, 2005), 其中北京地区的增温幅度
大于全国平均水平(郑祚芳等, 2011)。气候增暖使我
国东部大部分地区的春季物候提前, 秋季物候推迟
(方修琦和余卫红, 2002; Zheng et al., 2002; 王宏等,
2006; 余振等, 2010), 其中, 北京地区木本植物种
始花期在1990–2007年间比1963–1989年间明显提
前(Bai et al., 2011), 秋季叶始变色期在1962–2007
年间共推迟了约22天(仲舒颖等, 2008)。为此, 本研
究拟以观测年代较长、资料较为连续的北京颐和园
地区为例, 分析气候变化对物候季节的起止日期、
季节长度的影响, 以及由此带来的自然历格局变化
等, 以期更好地为农业生产及全球变化研究提供
服务。
1 研究地区、材料和方法
1.1 研究区概况
研究区北京位于华北平原的西北边缘, 总面积
约1.6万km2, 西部和北部有太行山、燕山环抱, 中部
和南部是潮白河、永定河冲积形成的大平原。该区
属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候, 夏季炎热
多雨, 冬季寒冷干燥, 春、秋短促, 年平均气温10–
12 ℃, 年降水量约600 mm。颐和园位于北京西北
郊, 原名清漪园, 始建于公元1750年, 占地300.59
hm2, 水面约占3/4, 园内既有古树名木, 也有许多
当地常见的观赏植物。
1.2 资料来源
本研究所用物候资料来自中国物候观测网北
京颐和园观测站点(Zheng et al., 2002)。该站点自
1963年起开始系统的物候观测, 根据定点、定株的
原则, 按照统一的观测标准进行观测。资料包括
1963–1968年、1972–1997年、2001–2010年北京地
区19种植物(目前观测植物共有60余种)的典型物候
期, 以及颐和园昆明湖开始结冰、全面封冻和全解
冻日期。树种和物候期的选择主要基于以下原则(宛
敏渭, 1986): (1)宜选对季节变化明显, 且具有代表
性的物候期; (2)应以木本植物为主; (3)宜以植物始
花期为主, 并尽量选择花期短的物候期; (4)宜选观
测年代长、连续性好的物候期。根据以上原则选择
的植物包括: 山桃(Prunus davidiana)、杏(Prunus
armenica)、毛白杨 (Populus tomentosa)、连翘
(Forsythia suspensa)、旱柳(Salix matsudana)、玉兰
(Magnolia dendudata)、紫丁香(Syringa oblata)、色
木槭(Acer mono)、枣(Ziziphus jujuba)、黄栌(Cotinus
coggygria) 、 刺 槐 (Robinia pseudoacacia) 、 柿
(Diospgros kaki)、栾树(Koelreuteria paniculata)、梧
桐(Firmiana platanifolia)、紫薇(Lagerstroemia in-
dica)、白蜡树 (Fraxinus chinensis)、榆树 (Ulmus
pumila)、荷花(Nelumbo nucifera)、野菊(Dendran-
thema indicum)。由于这些物候期或处于季节交替时
期, 或是当地常见树种的物候期, 或是常见气象水
文现象, 基本上能代表北京颐和园地区的物候变
化。因此, 综合考虑到物候序列的连续性、代表性
等因素, 选择了48个物候期(表2)作为代表性物候重
新编制北京颐和园地区的自然历。下文的分析均是
基于这48个代表性物候期编制的自然历, 及其与原
自然历中相应物候期的比较。
本研究所用气象资料来自中国气象局气象科
学数据共享服务网(http://old-cdc.cma.gov.cn/index.
jsp), 包括 1963–2010年北京的气温和日照时数
数据。
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1.3 研究方法
由于宛敏渭(1986)编制的自然历(下文简称原
自然历)所采用的资料为1931–1982年的物候观测资
料(以1963–1982年颐和园的物候观测资料为主, 辅
以北海公园、中山公园、前北京西郊公园、北郊大
屯附近等地的部分记录), 又考虑到30年是气候的
标准时段, 因此, 本研究拟根据1981–2010年的物
候观测资料重新编制北京颐和园地区的自然历。首
先按照与原自然历相同的方法划分物候季节; 然后
算出1981–2010年各个物候期的平均值, 按照物候
期的先后顺序, 结合物候四季的起止日期编制自然
历(下文简称本自然历), 并将其与原自然历进行对
比; 结合相关、回归分析探讨各个季节起止日期和
长短变化的可能原因。
2 结果和分析
2.1 物候季节划分
在北京地区, 一般以昆明湖冰融日期和野草寸
草(Carex duriuscula)发青日期作为冬季结束和春季
开始日期的物候指标, 以刺槐盛花日期作为夏季开
始日期的物候指标, 以白蜡树种子成熟日期和野菊
花始花日期作为秋季开始日期的物候指标, 而以黄
栌叶、色木槭叶完全变为红色和黄色以及背阴处地
面开始结冰日期作为冬季开始日期的物候指标(宛
敏渭, 1986)。但由于1981年以来, 寸草发青日期、
白蜡树种子成熟日期、黄栌叶全变色日期、地面开
始结冰日期等有观测记录的年份较少, 连续性较
差, 因此, 本研究分别以昆明湖冰融期、刺槐盛花
期、野菊始花期和色木槭叶全变色期作为春、夏、
秋、冬四季开始日期的物候指标, 同时作为前一个
季节结束日期的物候指标; 以两个相邻指示物候期
间隔天数代表季节长度。例如, 昆明湖冰融期、刺
槐盛花期分别代表春季的起止期, 它们之间相差的
天数为春季长度, 其余季节的划分也以此类推。根
据1981–2010年的物候观测数据可得到新的季节划
分结果(表1)。从表1可以看出, 北京的夏、冬季相对
较长, 分别长达141–147天和126–132天; 春、秋短
促, 分别只有59–62天和30–33天。与原自然历相比,
1981–2010年的物候春、夏季开始时间提前, 秋、冬
季开始时间推迟; 夏、秋季长度变长, 春、冬季长
度变短, 夏、冬季长度变化大。其中, 夏季开始日
期比原自然历提前了5天, 结束日期推迟了1天, 使
得夏季变长了6天; 冬季开始日期虽然比原自然历
晚了4天, 但结束日期却提前了2天, 使得冬季变短
了6天。
2.2 自然历编制
根据物候季节的划分结果, 参照原自然历的编
制方法, 重新编制了北京颐和园地区1981–2010年
的自然历(表2), 并将其与原自然历进行对比。通过
对比发现, 除夏季外, 其他季节内的物候期前后次


表1 北京地区物候季节划分
Table 1 Division of phenological season in Beijing
季节
Season
季节开始日期物候指标
Phenological indicator of
the first date of season
自然历
Natural calendar
开始日期(月-日)
The first date
(month-day)
结束日期(月-日)
The end date
(month-day)
季节长度
Season length
(d)
TNC与ONC长度的差值1)
Different days between
length of TNC and length
of ONC (d)1)
昆明湖全解冻 P1 ONC 3-8 5-8 62 春季
Spring 昆明湖全解冻 P1 TNC 3-6 5-3 59
–3
刺槐盛花 P19 ONC 5-9 9-26 141 夏季
Summer 刺槐盛花 P19 TNC 5-4 9-27 147
6
野菊始花 P27 ONC 9-27 10-26 30 秋季
Autumn 野菊始花 P27 TNC 9-28 10-30 33
3
色木槭叶全变色 P37 ONC 10-27 3-7 132 冬季
Winter 色木槭叶全变色 P37 TNC 10-31 3-5 126
–6
ONC, 原自然历; TNC, 本自然历。1)负值表示季节长度变短, 正值表示季节长度变长。
ONC, original natural calendar; P1, ice break-up for Kunming Lake; P19, 50% of flowers bloom of Robinia pseudoacacia; P27, first flower of Den-
dranthema indicum; P37, all leaves colored of Acer mono; TNC, this natural calendar. 1) Negative figures show days of season length shorten and
positive figures show days of season length prolonged.


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序均出现不同程度的变化。其中, 从初春到春末,
均有物候期发生次序变化; 但秋季仅处于季节中期
的物候期次序发生了变动。与原自然历相比, 本自
然历各个物候期的平均日期在春、夏季均有所提前
(负值表示提前, 正值表示推迟, 下同), 平均分别提
前了6天和5天; 在秋、冬季以推迟为主, 秋季平均
推迟5天, 但冬季与原自然历平均水平相当。最早日
期在四季中的变化与平均日期相似, 在春、夏季以
提前为主, 平均分别提前14天和8天; 在秋、冬季以
推迟为主, 秋季平均推迟8天, 但冬季与原自然历
平均水平相当。最晚日期的变化除了春季前几个物
候期外, 其他物候期的变化与前两者基本相似。除
了个别年份, 在春、夏季最早日期绝大部分(84.6%)
出现在最近10年, 最晚日期则主要(73.1%)出现在
20世纪80年代。
2.3 物候季节变化及其可能原因分析
2.3.1 物候季节起止日期及其长度变化的原因
本研究以昆明湖全部解冻、刺槐盛花期、野菊
始花期、色木槭叶全变色期为春、夏、秋、冬季开
始日期及前一个季节结束的指标, 因此这4个物候
期的变化导致了各个季节起止日期及其长短的变
化。一些研究表明, 物候期与其前期温度具有显著
的相关关系(Chmielews & Rötzer, 2001; Ge et al.,
2011)。为此, 我们对这4个物候期及其前3个月平均
气温变化进行了相关分析。例如, 1963–2010年昆明
湖全部解冻期平均出现在3月6日, 则分别计算昆明
湖解冻期与其前第1月(即当年2月)、第2月(即当年1
月)及第3月(即上年12月)平均气温的相关系数。结
果(表3)表明: 昆明湖全部解冻与其前第1月、第2月
平均气温呈显著负相关关系(p < 0.01); 刺槐盛花期
与其前3个月的平均气温均呈显著负相关关系(p <
0.01); 色木槭叶全变色期与其前3个月的平均气温
均呈显著正相关关系(p < 0.01)。这说明, 气温升高
(降低), 使昆明湖全部解冻期和刺槐盛花期提前(推
迟), 使色木槭叶全变色期推迟(提前)。与1963–1982
年相比, 1981–2010年的以上3个物候期前3个月的
平均气温有所升高(表4), 这可能是导致春、夏季开
始日期提前和冬季开始日期推迟的主要原因。
由于野菊始花期与其前3个月的平均气温之间
无显著相关关系(表3), 为了分析秋季开始日期变化
的可能原因, 对野菊始花期与其前一个月(8月)的平
均日照时数进行了相关分析。结果表明, 野菊始花期


表3 各个季节开始日期与其前3个月平均气温的相关系数
Table 3 Correlation coefficients between the first date of a season and mean air temperature of the preceding three months
季节
Season
各个季节开始日期物候指标
Phenological indicator of the first date of a
season
前第1个月
The first preceding
month
前第2个月
The second preceding
month
前第3个月
The third preceding
month
春季 Spring 昆明湖全解冻 P1 –0.745** –0.547** –0.294
夏季 Summer 刺槐盛花 P19 –0.834** –0.680** –0.381**
秋季 Autumn 野菊始花 P27 –0.082 –0.103 –0.24
冬季 Winter 色木槭叶全变色 P37 0.612** 0.464** 0.405**
**, P1, P19, P27, P37, 见表2。
**, p < 0.01. P1, P19, P27, P37, see Table 2.



表4 1981–2010年与1963–1982年季节开始日期及其前3个月平均气温的差异
Table 4 Differences in the first date of a season and mean air temperature of preceding three months during 1981–2010 and
1963–1982
季节
Season
季节开始日期的差异
Difference in the first
date of a season (d)
前第1个月平均气温的差异
Difference in mean air tem-
perature of the first
preceding month (℃)
前第2个月平均气温的差异
Difference in mean air tem-
perature of the second
preceding month (℃)
前第3个月平均气温的差异
Difference in mean air tempera-
ture of the third preceding
month (℃)
春季 Spring –0.9 2.6 1.6 1.7
夏季 Summer –3.5 1.6 1.9 2.6
秋季 Autumn 0.4 1.2 1.0 1.0
冬季 Winter 6.3 1.4 1.2 1.0


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与8月平均日照时数间的相关系数为0.292 (p < 0.1),
说明日照时数变化在一定程度上能影响野菊始花
期的早迟, 即日照时数的增加, 使得野菊始花期推
迟; 反之则提前。日照时数之所以能影响野菊始花
是因为: 野菊是典型的短日照植物, 只有在日照缩
短的环境下, 昼夜温差达到一定范围才能开花。与
1963–1982年相比, 1981–2010年间8月份的平均日
照时数变化较小(仅增加了20.2 h), 这可能是秋季开
始日期基本无变化的主要原因。但由于秋季物候变
化的影响因素较为复杂, 影响颐和园地区秋季始日
变化的原因还需进一步研究。
2.3.2 物候期前后次序变化的原因
为了进一步分析物候季节内物候期前后次序
发生变化的可能原因, 将有变动的物候期与其前一
个月的平均气温进行线性回归分析, 结果见表5。为
便于比较, 这里只给出了木本植物物候期与气温变
化的回归结果, 其中冬季出现的物候期与气温的回
归结果均未达到0.05的显著性水平(色木槭叶全落
除外)。如不考虑观测年数较少的野菊普遍黄枯、昆
明湖开始结冰、完全封冻现象, 冬季其他物候期次
序则与原自然历相同, 因此, 以下仅探讨春、秋季
出现的物候期次序发生变化的可能原因。
不同物种、不同物候期对气温变化的响应程度
不同, 可能是导致各种物候现象出现的先后顺序发
生变化的主要原因之一。例如, 毛白杨始花期、杏
芽开放期均出现在3月份, 但两者对气温变化的响
应幅度不同, 即2月的平均气温每升高1 ℃, 毛白
杨始花期、杏芽开放期分别提前3.0天和1.5天(表5)。
在原自然历中, 毛白杨始花期、杏芽开放期分别为3
月22日和3月21日, 两者仅相差1天, 但由于毛白杨
始花期对气温变化的响应幅度较杏芽开放期大, 使
得同样的增温变幅下毛白杨始花期提前的天数多
于杏芽开放期, 这才导致了本自然历中“毛白杨始
花早于杏芽开放期”现象的出现。秋季出现的物候
期发生顺序变化的原因与春季类似。例如色木槭叶
始变色期、枣叶始变色期均出现在10月份, 且在原
自然历中两者仅差2天, 但由于在同样的增温幅度
下, 色木槭叶始变色期推迟天数多于枣叶始变色
期, 导致了“色木槭叶始变色期晚于枣叶始变色期”
现象的出现(表5)。
3 结论和讨论
与原自然历相比, 1981–2010年北京的春、夏季
开始时间分别提前了2天、5天, 秋、冬季开始时间
分别推迟了1天、4天; 夏、秋季长度分别延长了6
天、3天, 春、冬季长度则分别缩短了3天、6天; 各
个物候期的平均日期、最早日期、最晚日期在春、
夏季以提前为主, 在秋、冬季以推迟为主。除了夏


表5 部分物候期与其前一个月平均气温的回归结果(1963–2010)
Table 5 Regression results of some phenophase and mean air temperature in the preceding month (1963–2010)
物候期
Phenophase
观测年数
Year of observation (a)
平均日期(月-日)
Average date (month-day)
回归系数
Regression coefficient
p
毛白杨始花 P3 38 3-18 –2.989 0
杏芽开放期 P4 38 3-19 –1.544 0.006
旱柳开始展叶 P6 40 3-31 –2.234 0.001
连翘始花 P8 29 3-29 –2.371 0.001
紫丁香展叶盛期 P12 40 4-8 –3.389 0
紫丁香始花 P13 40 4-11 –2.773 0
黄栌叶始变色 P29 25 10-12 2.648 0.156
枣叶始变色 P30 26 10-10 3.715 0.002
色木槭叶始变色 P31 39 10-11 5.393 0
柿叶始变色 P32 39 10-9 7.488 0
紫丁香叶始变色 P33 39 10-12 4.597 0
色木槭叶全落 P42 37 11-13 2.399 0.026
杏叶全落 P43 38 11-16 0.547 0.431
旱柳叶全落 P46 35 11-30 1.039 0.119
P3、P4、P6、P8、P12、P13、P29、P30、P31、P32、P33、P42、P43、P46, 见表2。
P3, P4, P6, P8, P12, P13, P29, P30, P31, P32, P33, P42, P43, P46, see Table 2.
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季外, 北京颐和园地区自然历其他季节内的物候期
前后次序出现了不同程度的变化。春、夏、冬季开
始日期前的气温变化和秋季开始日期前的日照时
数变化可能是北京颐和园地区物候季节起止日期
和长短变化的主要原因。
各种物候现象出现的先后顺序发生变化的主
要原因可能是植物物候对气温变化的响应程度不
同。气温与物候期序列之间的回归系数大小(响应程
度)较好地解释了这一现象, 但由于受观测资料所
限, 同一物候期在1963–1982年及1981–2010年两个
时段的统计样本量并不完全一致, 这也可能导致某
些平均日期相近的物候期出现的先后顺序发生改
变。物候期次序的改变是物候和季节变化对气候变
化响应的不同步性造成的间接后果, 并可能会影响
生态系统结构和功能(Cleland et al., 2007), 在未来
的物候学研究中值得关注。
1960–2008年 , 北京年平均气温增加幅度为
0.39 ℃·(10 a)–1 (郑祚芳等, 2011), 且气温的增加主
要是从20世纪80年代中期开始, 此后一直呈明显的
上升趋势(任国玉等, 2005)。虽然气候增暖使物候季
节的起止日期和季节长度发生了不同程度的变化,
导致各个物候期提前或推迟了一定天数, 但由于物
候现象的出现具有同步性的特点(张福春, 1985), 北
京地区的自然历格局未发生明显变化。这说明, 自
然物候(主要指植物物候)能较好地指示气候变化,
利用自然历预测农时、指导农事活动是可行的。但
在基本格局不变的情况下, 季节内的物候期前后次
序出现了不同程度的变化。因此, 自然历经一段时
间后, 应及时更新数据, 重新编制, 以期更好地为
农业生产和全球变化研究服务。
致谢 国家自然科学基金重点项目(41030101)、中
国科学院战略性先导科技专项子专题(XDA0509-
0301)和国家自然科学基金(41171043)资助。
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责任编委: 朴世龙 责任编辑: 王 葳