全 文 :第 34 卷第 20 期
2014年 10月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.20
Oct.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2012CB722201);国家自然科学基金(31060320,30970504)
收稿日期:2013鄄04鄄12; 摇 摇 修订日期:2014鄄08鄄06
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: jmniu2005@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201304120694
徐鹏雁, 牛建明, Alexander Buyantuyev, 张庆, 董建军.呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对杨树春季物候的影响.生态学报,2014,34(20):
5944鄄5952.
Xu P Y, Niu Jianming, Alexander Buyantuyev, Zhang Q, Dong J J.Variable effects of land use / cover patterns on plant spring phenology in Hohhot, Inner
Mongolia.Acta Ecologica Sinica,2014,34(20):5944鄄5952.
呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对
杨树春季物候的影响
徐鹏雁1,2, 牛建明1,3,*, Alexander Buyantuyev4, 张摇 庆1, 董建军1
(1. 内蒙古大学生命科学学院,呼和浩特摇 010021; 2. 托克托县民族中学,呼和浩特摇 010200;
3. 中美生态能源及可持续性科学研究中心,呼和浩特摇 010021;4. 纽约州立大学奥尔巴尼分校地理及规划系,奥尔巴尼摇 12222)
摘要:城市化引起土地利用方式的变化,在局地、区域以及全球尺度上对环境造成了极为深刻的影响。 局地尺度上,大面积的不
透水地面以及较少的植被覆盖格局已经导致城郊物候的差异。 在内蒙古呼和浩特城区选取新疆杨、青杨和毛白杨作为观测树
种,通过定点定株的春季物候及温度的观测,探讨城市土地利用 /覆盖对植物物候的影响。 结果表明:1)各物候期发生当月(即
4月)的平均气温、逸5 益积温、最低气温与各物候期之间呈显著负相关,而日平均最高气温与各物候期之间呈显著正相关。 2)
在 4种不同的土地利用 /覆盖类型中,绿地及裸土壤面积与 4—6月的月平均气温、平均最低气温及逸5 益积温之间呈显著负相
关,不透水面面积与各温度之间呈显著正相关。 3)绿地及水体面积与展叶始期呈现显著负相关,而不透水面面积与展叶始期
之间呈现显著正相关。 研究表明,不同的土地利用 /覆盖格局下,其温度之间存在差异,土地利用 /覆盖显著地影响着温度的变
化,进而影响了植物的春季物候。
关键词: 物候;温度;土地利用 /覆盖;格局;呼和浩特
Variable effects of land use / cover patterns on plant spring phenology in
Hohhot, Inner Mongolia
XU Pengyan1,2, NIU Jianming1,3,*, Alexander Buyantuyev4, ZHANG Qing1, DONG Jianjun1
1 School of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China
2 Nationalities Middle School of Tokoto County, Hohhot 010200, China
3 Sino鄄US Center for Conservation, Energy, and Sustainability Science, Hohhot 010021, China
4 Department of Geography and Planning, University at Albany, State University of New York, Albany 12222, USA
Abstract: Urbanization profoundly affects ecological processes across many scales. Most such effects are primarily due to
land use / cover transformations. At the local scale proliferation of impervious surfaces and decreases in vegetation cover in
cities have led to phenological differences between urban and rural areas. In this study, we monitored spring phenology of
Populus alba L.var. pyramidalis Bunge, P. cathayana Rehd and P. tomentosa Carr. at multiple sites across the urban core
and in the surrounding rural areas of Hohhot city, Inner Mongolia. Urban sites were established mainly along streets, in city
parks and schools. Rural sites occupied different natural localities in suburbs characterized by significant distance from the
urban core and relatively low human disturbance. Spring phenophases we monitored include leaf budburst (BL), first full
leaf (L1), and unfolding of 逸 50% leaves ( LU). We simultaneously measured air temperature at each site using
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Thermochron誖 DS鄄1921G (依1 益 accuracy, 0.5 益 precision) data loggers which collected data between late March (Day
of Year (DOY) = 88) and late November ( DOY = 330) during two growing seasons. Land use / cover patterns were
analyzed by digitizing green spaces ( including trees, manicured lawns, grasses, and agriculture), bare soil ( unpaved
areas), water ( lakes, rivers) and pavements in the 300 m circular buffer around each site. Proportions of each cover type
at each site were used as explanatory variables for observed patterns of temperature and phenology. Correlations and
regression analyses were performed using SPSS 17.0. Our findings suggest the following conclusions. 1) The timing of leaf
budburst (BL), first full leaf (L1) and unfolding of 逸 50% leaves (LU) phenophases were best predicted by mean daily
temperature, minimum daily temperature and Growing degree days temperature that above 5 degree centigrade (GDD5) of
April prior to the initiation of each phenophase. However, the relationship between the three phenophases and maximum
daily temperature of April were positively correlated; 2) Among the four land use / cover types, green spaces together with
bare soil were negatively related to the mean daily temperature, GDD5, and minimum daily temperature of April to June.
We found high positive correlation between paved areas and all temperature variables. 3) Green spaces together with water
were negatively correlated with the first full leaf (L1) phenophase, while paved areas had positive correlations with L1.
Differences in land use / cover were clearly were reinforced by distinct mean daily temperature and GDD5. We conclude that
rural to urban land use / cover pattern transition in general advances spring phenophases by significantly increasing
temperature, the primary environmental driver of phenology. Our study of the rapidly urbanizing area of Inner Mongolia
provides important information for scientists and practitioners engaged in understanding effects of urbanization on
environmental and human health.
Key Words: phenology; temperature; land use / cover; pattern; Hohhot
摇 摇 城市化已成为当今世界发展的重要特征[1]。 预
计到 2025年,世界城市人口比例将增加至全球人口
的 60%[2]。 而我国预计到 2050年,城市化率将由目
前的 40%扩大到 70%以上[1]。 人类活动对气候的影
响在城市表现得尤为突出[3]。 高强度的人为活动使
城市区域出现大量的建筑物、道路以及人造表面,不
透水面面积激增[2],植被面积减少,导致城市土地利
用 /覆盖空间格局发生变化,改变了城市的局部气候
特征如气温、湿度、对流、降水格局等[1],产生城市热
岛效应[4],进而影响城区动植物的生理过程[5]。
植物物候对气候具有敏感性[3],能直接反应气
候变化,且容易观察[6鄄7],可以指示城市化和全球气
候变化的环境效应[8鄄10],是多尺度上监测气候变化
对植被影响的一个很好的工具[11鄄15]。 在气候变化的
大背景下,无论是基于地面物候资料[16鄄18]还是遥感
手段[19鄄20]的观测都表明,中高纬地区春季植物物候
提前[15, 21鄄25]、植物初级生产力以及植物分布界限等
都会随着改变[26鄄27],尽管也存在区域差异[28]。 大量
研究表明,城区春季物候早于郊区。 例如,欧洲北部
地区的 10个城市中,城市区域的春季物候要早于周
围郊区[12];在北美东部地区,城市化导致城区的植
物物候要早于周围郊区[29];在我国,长三角地区的
城市化过程导致城区内植被始绿期提前[1];北京地
区自从 1978年以来春季物候提前,也与城市化过程
密切相关[30鄄32]。
我国对于城市气候与植物物候之间关系的研
究,大多根据历年气象与物候资料,注重分析气候与
物候之间的时间对应关系[33鄄37],建立物候模型,而在
局地尺度上结合土地利用 /覆盖,分析植物物候与城
市气候的研究相对较少。 本研究以内蒙古呼和浩特
城区为例,通过定点定株物候及温度的观测,探讨春
季期间温度对杨树物候的影响,阐述不同土地利用 /
覆盖格局与物候之间的关系,为深入认识城市土地
利用 /覆盖对生态系统的影响提供参考。
1摇 研究方法
1.1摇 研究区概况
呼和浩特市位于内蒙古中部土默川平原,介于
北纬 40毅51忆—41毅8忆,东经 110毅46忆—112毅10忆之间,平
均海拔 1050 m,全市总人口 291 万,总面积为
1.7万 km2。 呼和浩特市市辖新城区、赛罕区、回民
区与玉泉区,市区常住人口 220 万人,建成区面积
5495摇 20期 摇 摇 摇 徐鹏雁摇 等:呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对杨树春季物候的影响 摇
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210 km2。 市区北部为大青山山地,南部为土默川平
原,地势由东北向西南逐渐倾斜。 研究区域属中温
带半干旱大陆性季风气候区,根据呼和浩特市南郊
气象站 1991—2012年数据显示,呼和浩特市区年平
均气温 7.58 益,年平均降水量 326 mm,年平均日照
时数 2832 h。
图 1摇 研究区地理位置及样点分布图
Fig.1摇 Sample distribution map in the study area
1.2摇 物候与气温的观测与处理
2010—2011年期间,在呼和浩特城区及周边地
区等地设置物候观测以及温度观测样点共 45 个(图
1), 观 测 树 种 为 新 疆 杨 ( Populus alba L. var.
pyramidalis Bunge)、青杨(P. cathayana Rehd)和毛白
杨(P. tomentosa Carr.),每个观测点选 3 株大小、形
态相似的个体。 物候期指标包括叶芽开放期(Leaf
Budburst, BL)、展叶始期(First full leaf, L1)、展叶盛
期(50% Leaves unfolded, LU)。 采用儒略日(Julian
days)换算方法,即年序列累积日数 ( Day of year,
DOY)得到各物候期的时间序列[31]。
同时进行温度观测的共有 29 个样点,每个观测
点周围的空气温度由 Thermochron誖 DS鄄 1921G 数据
记录器(依1 益的准确度,0.5 益精密度)探测并记录,
观测时间为每年的 3 月 28 日(DOY = 88)至 11 月
25日(DOY = 330)。 选取的温度指标包括日平均
温度、日平均最低温度、逸5 益的活动积温(后简称
积温; Growing degree days temperature that above 5
degree centigrade, GDD5)及日平均最高温度。
1.3摇 土地利用 /覆盖专题遥感解译
利用 2010 年呼和浩特市 GeoEye 高分辨率卫星
遥感图像,在 eCognition 9.2 和 ArcGIS 9.3 软件支持
下,对观测点周围 300 m范围内的土地利用 /覆盖专
题进行解译,具体类型包括绿地、不透水面、水体和
裸土壤。
1.4摇 统计分析
利用 SPSS 17.0 进行 Pearson 相关等数据分析,
利用 Excel 2010及 Sigmaplot 12.3进行数据的常规处
理和图表绘制。
2摇 研究结果
2.1摇 杨树春季物候特征及其与温度的关系
2.1.1摇 叶芽开放期与展叶期的物候特征
2010—2011年期间,研究区新疆杨、青杨以及毛
白杨的物候发生时间十分接近:平均叶芽开放期的
年序列累积日数为 115—116 d(4 月 25 日—4 月 26
日)之间,展叶始期 117 d (4 月 27 日),展叶盛期
119—120 d(4月 29日—4月 30日)之间(表 1)。
表 1摇 2010—2011年新疆杨、青杨、毛白杨叶芽开放期与展叶期物候特征
Table 1摇 Leaf budburst and leaf unfolding days of Populus alba var. pyramidalis, P. cathayana and P. tomentosa in 2010—2011
观测树种
Observed species
观测点数
Number of sites
叶芽开放期 / d
Leaf budburst(BL)
展叶期 Leaves unfolding / d
展叶始期
First full leaf(L1)
展叶盛期
50% Leaves unfolded(LU)
新疆杨 P. alba L. var. pyramidalis 14 116.1依7.71 117.8依7.42 119.9依6.43
青杨 P. cathayana 7 115.1依7.00 117.2依6.93 120.8依6.58
毛白杨 P. tomentosa 9 115.6依7.42 117.3依7.42 119.3依6.58
2.1.2摇 杨树春季物候特征与温度的相关关系
从表 2 中可以看出,4 月的日平均气温、日平均
最低气温及逸5 益积温与各物候期呈显著负相关,
而日平均最高气温与各物候期呈显著正相关。 这表
明,总体上,在物候发生当月的温度越高,物候发生
越早,温度越低,物候发生越迟;而日平均最高气温
6495 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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与物候之间显著正相关关系表明,较高的日平均最 高温度则不利于各物候期较早发生。
表 2摇 新疆杨、青杨、毛白杨各物候期与 4月各温度的关系
Table 2摇 The relationships between all phenophases of P. alba L. var. pyramidalis, P. cathayana and P. tomentosa. and different temperature
types in April
温度类型
Temperature type
树种及物候期 Species and phenophases
新疆杨
P. alba L. var. pyramidalis
BL L1 LU
青杨
P. cathayana
BL L1 LU
毛白杨
P. tomentosa
BL L1 LU
日平均气温
Mean daily temperature -0.928
** -0.945** -0.932** -0.833** -0.886** -0.855** -0.921** -0.886** -0.893**
日平均最高气温
Maximum daily temperature 0.941
** 0.946** 0.925** 0.776** 0.778** 0.879** 0.963** 0.960** 0.937**
日平均最低温度
Minimum daily temperature -0.859
** -0.869** -0.831** -0.901** -0.901** -0.926** -0.971** -0.950** -0.943**
逸5 益积温 Growing degree days
temperature that above 5 degree
centigrade (GDD5)
-0.873** -0.887** -0.889** -0.844** -0.837** -0.857** -0.903** -0.866** -0879**
摇 摇 **表示在 0.01水平下显著,*表示在 0.05水平下显著;#表示在 0.1水平下显著
2.2摇 土地利用 /覆盖类型对物候及温度的影响
参照 Shustack等人提取景观类型的方法[38],对
每个观测点周围 300 m 缓冲区的土地利用 /覆盖类
型进行提取、统计,得到结果见表 3。 从表中可以看
出,观测点 300 m 范围内主要以不透水面及绿地为
主,部分观测点的水体及裸土壤的面积比例达 30%
以上。
土地利用 /覆盖类型与温度及物候的相关关系
见表 4。 首先,不同的土地利用 /覆盖类型对春季
4—6月的日平均气温、日平均最低气温以及逸5 益
积温有显著影响,其中对日平均最低气温影响最大,
呈现显著负相关关系。 但是,对日平均最高气温的
影响不显著。
就具体类型而言,绿地面积和不透水面面积对
各气温指标影响最大,其次是裸土壤面积。 除日平
均最高气温外,绿地面积、裸土壤面积与其它各温度
之间呈现显著负相关,不透水面面积与各温度之间
呈现显著正相关。 可见在观测点 300 m 的范围内,
绿地及裸土壤的面积越大,其周围的温度越低,而不
透水面面积越大则温度越高。
针对物候特征,不同的土地利用 /覆盖类型对展
叶始期的影响最大,表现为绿地面积及水体面积与
展叶始期之间呈现显著负相关,而不透水面面积与
展叶始期之间呈现显著正相关。 即在观测点 300 m
的范围内,绿地面积与水面面积越大,该点的物候发
生越迟;而不透水面面积越大,物候发生则越早。
表 3摇 观测点 300 m范围土地利用 /覆盖类型面积百分比
Table 3摇 The proportion of land use / cover types within 300 m of each study site
点编号
Site number
绿地 / %
Vegetated
surfaces
不透水面 / %
Impervious
surfaces
水体 / %
Water and
wetland
裸土壤 / %
Bare soil
点编号
Site number
绿地 / %
vegetated
surfaces
不透水面 / %
Impervious
surfaces
水体 / %
Water and
wetland
裸土壤 / %
Bare soil
10 8.15 91.85 0.00 0.00 8 37.44 53.12 0.00 9.43
11 11.67 88.33 0.00 0.00 26 46.37 48.54 2.34 2.75
12 14.65 85.35 0.00 0.00 17 46.36 41.68 11.96 0.00
44 16.05 83.95 0.00 0.00 35 34.99 47.17 5.48 12.37
7 17.54 82.28 0.00 0.18 20 31.15 47.07 7.00 14.78
13 20.38 79.62 0.00 0.00 27 48.25 43.32 1.80 6.64
45 20.56 79.44 0.00 0.00 16 22.63 34.57 34.86 7.95
31 20.81 79.19 0.00 0.00 34 33.54 43.95 5.96 16.55
6 23.66 75.80 0.00 0.54 28 49.64 30.71 15.37 4.28
7495摇 20期 摇 摇 摇 徐鹏雁摇 等:呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对杨树春季物候的影响 摇
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续表
点编号
Site number
绿地 / %
Vegetated
surfaces
不透水面 / %
Impervious
surfaces
水体 / %
Water and
wetland
裸土壤 / %
Bare soil
点编号
Site number
绿地 / %
vegetated
surfaces
不透水面 / %
Impervious
surfaces
水体 / %
Water and
wetland
裸土壤 / %
Bare soil
22 26.41 73.35 0.00 0.24 36 63.65 31.02 0.00 5.33
30 29.15 70.85 0.00 0.00 42 53.43 33.66 1.17 11.74
15 28.18 68.52 3.29 0.00 40 27.03 41.82 0.00 31.15
18 27.99 65.57 6.44 0.00 41 73.51 24.10 0.00 2.39
14 31.26 66.61 2.13 0.00 37 69.74 25.40 0.00 4.86
33 26.97 66.45 2.05 4.53 2 74.52 22.56 0.00 2.92
29 31.86 65.58 0.00 2.56 43 72.16 22.64 0.00 5.19
38 35.83 64.17 0.00 0.00 24 72.40 20.10 0.00 7.50
23 37.22 62.78 0.00 0.00 4 79.42 15.09 0.00 5.50
19 34.01 56.43 7.09 2.47 32 72.37 13.07 7.95 6.62
39 24.82 61.36 2.38 11.44 25 57.69 19.34 0.00 22.97
21 36.86 55.70 4.31 3.13 3 91.84 4.56 0.00 3.59
1 47.09 52.62 0.00 0.29 5 70.55 10.72 0.00 18.73
9 42.34 53.51 0.00 4.15
表 4 摇 不同土地利用 /覆盖类型与温度及物候的相关关系
Table 4摇 The relationships of land use / cover types with temperatures and phenophases
温度类型及物候期
Temperature type
and phenophases
月份
Months
绿地
Vegetated
surfaces
不透水面
Impervious
surfaces
水体
Water and
wetland
裸土壤
Bare soil
日平均气温 4 -0.399 0.411* 0.231 -0.336
Mean daily temperature 5 -0.598** 0.621** 0.017 -0.444*
6 -0.350 0.405* -0.256 -0.324
日平均最高气温 4 0.030 0.009 -0.040 -0.117
Maximum daily temperature 5 0郾 100 -0.067 0.002 -0.069
6 -0.051 0.140 -0.096 -0.330
日平均最低气温 4 -0.422** -0.424* 0.003 -0.385**
Minimum daily temperature 5 -0.677** -0.708** 0.309 -0.566**
6 -0.422** -0.424* 0.003 -0.385**
逸5 益积温 4 -0.404 0.412* 0.232 -0.354
May GDD temperature(GDD5) 5 -0.598** 0.620** 0.016 -0.444*
6 -0.351 0.405* -0.256 -0.324
叶芽开放期摇 Leaf budburst(BL) 0.325 -0.260 0.361 0.141
展叶始期摇 First full leaf (L1) -0.386* 0.496* -0.519** -0.250
展叶盛期 50% Leaves unfolded (LU) 0.292 -0.194 0.189 0.008
2.3摇 不同土地利用 /覆盖下周围环境温度的差异
根据不透水面的面积比例,将观测点分为三类,
即不透水面面积大于 60%、30%—60%、小于 30%,
并分别代表城区、城郊地区及郊区 3 种地域类型:城
区点主要位于道路的两侧,城郊地区点主要位于公
园、学校内(其绿地面积高于城区点),郊区点则主要
为分布于主城区外的点以及公园、苗圃等绿地面积
较多的点。 综合分析发现,3种地域条件下大于等于
5 益积温呈现出由城区向城郊地区、郊区逐步降低
的变化趋势(图 2)。 然而,该变化特征在不同的月
份存在不同的差异,在 DOY= 120 d(4月 30日)之后
差异明显一些。 日平均温度指标也获得了相似的结
果(图 3),并且,自 6 月 10 日至 9 月 7 日,三者之间
的差异更加突出(图 4)。 上述结果表明,不同的土
地利用 /覆盖结构与格局对温度产生了影响,但对春
季温度影响的程度相对较弱。
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图 2摇 2010—2011 年 4 月 1 日—6 月 10 日期间不同环境下的
逸5 益积温曲线
Fig. 2 摇 The growing degree days temperature that above 5
degree centigrade curves in different environments from 1st
April to 10th June in 2010—2011
图 3摇 2010—2011年 4月 1日—6月 10日期间不同环境下的日
平均温度曲线
Fig. 3 摇 The mean daily temperature curves in different
environments from 1st April to 10th June in 2010—2011
3摇 讨论
(1)控制植物物候变化的内外因素有很多,外因
有温度、日长、水分等,内因有遗传因子和植物激素
等。 在影响植物物候期的气象因子中,温度是决定
物候发生的最主要因子[39],特别是在植物生长发育
各阶段的前期[40]。 就本研究中新疆杨、青杨及毛白
杨的三个春季物候期而言,每个物候期发生当月的
日平均气温、日平均最低气温及逸5 益积温与物候
之间呈现显著负相关关系,也即温度越高,则物候发
生越早,而温度越低,则物候发生越迟,支持了前
人[41鄄43]的研究结果。 另一方面,物候发生当月的日
图 4摇 2010—2011年 6月 10日—9月 7日期间不同环境下的日
平均温度曲线
Fig. 4 摇 The mean daily temperature curves in different
environments from 10th June to 7th September in 2010—2011
平均最高气温与物候呈显著正相关关系,这可能与
植物物候的发生需要一定时期的低温刺激[44]有关。
张福春[39]指出,低温刺激能促进植物解除休眠,通
常的休眠只有在温度低于 5—8 益时才会打破,且短
时间的低温效果可以积累起来。 本研究中,日平均
最高气温值较高可能会影响物候发生需要的低温量
以及一定时间的持续低温,使得出现日平均气温值
越高,物候反而推迟的现象。 另外,由于本研究对温
度并没有进行全年的监测,也即在 11 月 26 日至次
年 3月 27日之间没有温度记录,因此使得本研究中
对温度与物候的关系的研究,只选取了 4 月的温度
指标,不免会存在一定的局限性。
(2)城市化最直接的结果是导致土地利用方式
发生变化[45],而建设用地不断增加是快速城市化地
区景观结构变化的最显著标志[46]。 1987—1997 年
期间,呼和浩特市城市建设用地呈现明显扩展趋势,
年均扩展率为 10.23%[47]。 随着建设用地迅速扩张,
土地利用格局不断变化,城市建设不断地向郊区扩
展,向地下扩展,向空中扩展,形成以水泥、沥青、砖、
石、玻璃、金属等为材料建造起来的人工地貌
体,原来的林地、草地、农田、水塘或牧场的郊区自然
生态环境逐渐缩小或消失[2,48],因而造成地面反射
率、导热率、热容量等热性质发生变化[1],地表蒸发
量、植物蒸腾量减少,城市以蒸发形式散热变少[49],
它们从根本上改变了城市区域下垫层的热力学、动
力学、水循环特征,从而对城市的温度、湿度、气流产
生影响,使得环境温度产生空间异质性。 大量的有
9495摇 20期 摇 摇 摇 徐鹏雁摇 等:呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对杨树春季物候的影响 摇
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关城市热岛效应的研究发现[31, 50鄄51],在城市化程度
较高的区域例如城中心区与商业区,环境温度较高,
这与不透水面面积较大且集中有关;而城市化程度
较低的区域如郊区,环境温度较低,与绿地面积相对
较多有关。 本项研究也得出了类似的结论。 在不同
的土地利用 /覆盖(城区、城郊地区、郊区)结构与格
局下,环境温度的表现也不同(图 2—图 4),并且与
物候具有显著的相关关系。 在各观测点周围 300 m
的范围内,不透水面面积越大,则周围的环境温度越
高,物候发生越早;而绿地、水体及裸土壤的面积越
大,则周围的环境温度越低,物候发生越迟。 可见,
城市土地利用 /覆盖的改变,首先重塑了城市环境温
度的空间分布,增加了温度空间格局的异质性,从而
间接地影响着植物物候以及物候发生的空间分布
格局。
(3)本研究尚存在一些不足。 在布置观测样点
时,受取样的客观因素限制,难以选取同一杨树种;
从样点分布的角度看,主城区外布置的观测样点相
对较少,影响了城区内外的比较分析,也因此弱化了
城市化引起物候变化的趋势。 另一方面,加强较长
时间尺度上对物候与土地利用变化的同步观测,将
十分有助于阐明城市土地利用 /覆盖变化对物候的
影响。
4摇 结论
(1)分布于呼和浩特城区及周边地区的新疆杨、
青杨及毛白杨的 3 个春季物候期发生时间相近,物
候期发生当月的日平均气温、日平均最低气温、日平
均最高气温和逸5 益积温对各物候期具有显著影
响:整体上呈现出温度越高,则物候发生越早,而温
度越低,则物候发生越迟的规律;但日平均最高气温
较多出现则不利于物候较早发生。
(2)各观测点周围方圆 300 m内的土地利用 /覆
盖类型显著地影响 4—6月的日平均气温、日平均最
低气温以及逸5 益积温,进而对杨树物候也产生了
显著影响。 一般地,观测点周围 300 m 范围内的不
透水面面积越大,则环境温度就越高,物候发生就越
早;相反,绿地、水体等类型的面积越大,其周围的温
度就越低,物候发生就越迟。
致谢:张雪峰、尚辰蔚、常昌明、贾晓燕、高敏、王蓉等
人参与了部分野外观测工作,张雪峰等人提供了遥
感解译方面的指导,特此致谢。
References:
[ 1 ] 摇 Han G F, Xu J H, Yuan X Z. Impact of urbanization on
vegetation phenology in major cities in Yangtze River Delta region.
Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(8): 1803鄄1809.
[ 2 ] 摇 Pickett S T A, Cadenasso M, Grove J, Nilon C H, Pouyat R V,
Zipperer W C, Costanza R. Urban ecological systems: linking
terrestrial ecological, physical, and socioeconomic components of
metropolitan areas / / Urban Ecology. US: Springer, 2008:
99鄄122.
[ 3 ] 摇 Zheng Z F, Zheng Y, Li Q C. Effect of urbanization on the
temperature of Beijing metropolis in recent 30 years. Chinese
Journal of Eco鄄Agriculture, 2007, 15(4): 26鄄29.
[ 4 ] 摇 Li S Y, Chen H B, Li W. The impact of urbanization on city
Climate of Beijing Region. Plateau Meteorology, 2008, 27( 5):
1102鄄1110.
[ 5 ] 摇 Kuang W H, Liu J Y, Lu D S. Pattern of impervious surface
change and its effect on water environment in the Beijing鄄Tianjin鄄
Tangshan metropolitan area. Acta Geographica Sinica, 2011, 66
(11): 1486鄄1496.
[ 6 ] 摇 Badeck F W, Bondeau A, B觟ttcher K, Doktor D, Lucht W,
Schaber J, Sitch S. Responses of spring phenology to climate
change. New Phytologist, 2004, 162(2): 295鄄309.
[ 7 ] 摇 Bertin R I. Plant phenology and distribution in relation to recent
climate change. The Journal of the Torrey Botanical Society,
2008, 135(1): 126鄄146.
[ 8 ] 摇 Menzel A. Phenology: its importance to the global change
community. Climatic Change, 2002, 54(4): 379鄄385.
[ 9 ] 摇 White M A, Brunsell N, Schwartz M D. Vegetation phenology in
global change studies. Phenology: An Integrative Environmental
Science, 2003, 39: 453鄄466.
[10] 摇 Morisette J T, Richardson A D, Knapp A K, Fisher J I, Graham
E A, Abatzoglou J, Wilson B E, Breshears D D, Henebry G M,
Hanes J M. Tracking the rhythm of the seasons in the face of global
change: phenological research in the 21st century. Frontiers in
Ecology and the Environment, 2008, 7(5): 253鄄260.
[11] 摇 Chuine I, Cambon G, Comtois P. Scaling phenology from the local
to the regional level: advances from species鄄specific phenological
models. Global Change Biology, 2000, 6(8): 943鄄952.
[12] 摇 Roetzer T, Wittenzeller M, Haeckel H, Nekovar J. Phenology in
central Europe鄄differences and trends of spring phenophases in
urban and rural areas. International Journal of Biometeorology,
2000, 44(2): 60鄄66.
[13] 摇 Schwartz M D, Reiter B E. Changes in north American spring.
International Journal of Climatology, 2000, 20(8): 929鄄932.
0595 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
[14]摇 Basteri G, Benvenuti S. Wildflowers pollinators鄄attractivity in the
urban ecosystem. Acta Hort. ( ISHS ) 881: 2010: 585鄄 590.
http: / / www.actahort.org / books / 881 / 881_98.htm.
[15] 摇 Guyon D, Guillot M, Vitasse Y, Cardot H, Hagolle O, Delzon S,
Wigneron J P. Monitoring elevation variations in leaf phenology of
deciduous broadleaf forests from SPOT / VEGETATION time鄄series.
Remote Sensing of Environment, 2011, 115(2): 615鄄627.
[16] 摇 Walther G R, Post E, Convey P, Menzel A, Parmesan C,
Beebee T J C, Fromentin J M, Hoegh鄄Guldberg O, Bairlein F.
Ecological responses to recent climate change. Nature, 2002, 416
(6879): 389鄄395.
[17] 摇 Menzel A, Sparks T H, Estrella N, Koch E, Aasa A, Ahas R,
Alm鄄K俟bler K, Bissolli P, Braslavsk佗 O, Briede A. European
phenological response to climate change matches the warming
pattern. Global Change Biology, 2006, 12(10): 1969鄄1976.
[18] 摇 Root T L, Price J T, Hall K R, Schneider S H, Rosenzweig C,
Pounds J A. Fingerprints of global warming on wild animals and
plants. Nature, 2003, 421(6918): 57鄄60.
[19] 摇 Corresponding R S, Vidale P L. European plant phenology and
climate as seen in a 20鄄year AVHRR land鄄surface parameter
dataset. International Journal of Remote Sensing, 2004, 25(17):
3303鄄3330.
[20] 摇 Slayback D A, Pinzon J E, Los S O, Tucker C J. Northern
hemisphere photosynthetic trends 1982鄄 1999. Global Change
Biology, 2003, 9(1): 1鄄15.
[21] 摇 Defila C, Clot B. Phytophenological trends in Switzerland.
International Journal of Biometeorology, 2001, 45(4): 203鄄207.
[22] 摇 Menzel A, Estrella N, Fabian P. Spatial and temporal variability
of the phenological seasons in Germany from 1951 to 1996. Global
Change Biology, 2001, 7(6): 657鄄666.
[23] 摇 Schwartz M D, Ahas R, Aasa A. Onset of spring starting earlier
across the Northern Hemisphere. Global Change Biology, 2006,
12(2): 343鄄351.
[24] 摇 Sparks T H, Menzel A. Observed changes in seasons: an
overview. International Journal of Climatology, 2002, 22 ( 14):
1715鄄1725.
[25] 摇 Li R P, Zhou G S, Zhang H L. Research advances in plant
phenology. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006, 17(3):
541鄄544
[26]摇 Zhang F C. Effects of global warming on plant phenological everts
in China. Acta Geograpphica Sinica, 1995, 50(5): 402鄄410.
[27] 摇 Yang L T, Hou Q. Phenological changes of populus simonii and its
relationship with meteorological conditions in the Eastern Inner
Mongolia. Journal of Meteorology And Ironment, 2008, 24(6):
39鄄44.
[28] 摇 Ho C H, Lee E J, Lee I, Jeong S J. Earlier spring in Seoul,
Korea. International Journal of Climatology, 2006, 26 ( 14 ):
2117鄄2127.
[29] 摇 White M A, Nemani R R, Thornton P E, Running S W. Satellite
evidence of phenological differences between urbanized and rural
areas of the eastern United States deciduous broadleaf forest.
Ecosystems, 2002, 5(3): 260鄄273.
[30] 摇 Xia J J, Yan Z W. The impact of urbanization process on local
changes in the growing season in Beijing / / The 28th Annual
Meeting of Chinese Meteorological Society—S7 for City Weather
Forecasting and Fine Service. Beijing: Chinese Meteorological
Society, 2011.
[31] 摇 Luo Z K, Sun O J, Ge Q, Xu W T, Zheng J J. Phenological
responses of plants to climate change in an urban environment.
Ecological Research, 2007, 22(3): 507鄄514.
[32] 摇 Lu P Y Q, Liu J, Liu J D, Lee X H. Advance of tree鄄flowering
dates in response to urban climate change. Agricultural and Forest
Meteorology, 2006, 138(1 / 4): 120鄄131.
[33] 摇 Li R P, Zhou G S. Responses of woody plants phenology to air
temperature in Northeast China in 1980—2005. Chinese Journal of
Ecology, 2010, 29(12): 2317鄄2326.
[34] 摇 Chen X Q. Relationships between grow seasons determined by
tree忆 s phenology and air temperature: the case of the
Taunusmountain area in central Germany. Actamet Eorologica
Sinica, 2000, (6): 726鄄737.
[35] 摇 Xie Y Y, Lu P L, Yu Q. Sensitivity of leaf unfolding date for
woody plant to temperature variability in spring in China忆s eastern
monsoonal region. Chinese Journal of Agrometeorology, 2010, 31
(4): 495鄄500.
[36] 摇 Wu R F, Shen J G, Yan W X, Zhang H. Impact of climate
warming on phenophase of Populus tomentosa in Inner Mongolia.
Chinese Journal of Applied Ecology, 2009, (4): 785鄄790.
[37] 摇 Han F, Li X H, Miao B L, Bater U, Guo R Q. Effects of climate
change on bud opening of Populus Simonii Carr. in Inner
Mongolia. Meteorological Monthly, 2010, 36(1): 91鄄96.
[38] 摇 Shustack D P, Rodewald A D, Waite T A. Springtime in the city:
exotic shrubs promote earlier greenup in urban forests. Biological
Invasions, 2009, 11(6): 1357鄄1371.
[39] 摇 Zhang F C. Phenology. Beijing: Meteorological Press, 1985,
58鄄66.
[40] 摇 Lu P L. Study of Response of Main Woody Plant Phenology to
Climate Change in China [ D ]. Beijing: Beijing Forestry
University, 2006.
[41] 摇 Han Y D, Yu C W, Li J L. Relationship between six trees spring
phenophase and temperature in Shengyang. Journal of Shenyang
Normal University: Natural Science, 2006, 24(1): 96鄄99.
[42] 摇 Cao Y F, Wei Y R, You L, Liu P T, Wu Q F. Phenological
change of Populus simonii Carr. and it忆 s response to air
temperature variation in last 30 years in Inner Mongolia. Chinese
Journal of Agrometeorology, 2011, 32(4): 538鄄542.
[43] 摇 Jiang J F, Wang H L, Wei Y G, Ding W K. Response of different
type plants忆 phenology to climate change in East of Hexi Corridor.
Chinese Journal of Agrometeorology, 2011, 32(4): 543鄄549.
1595摇 20期 摇 摇 摇 徐鹏雁摇 等:呼和浩特市不同土地利用 /覆盖类型对杨树春季物候的影响 摇
http: / / www.ecologica.cn
[44]摇 Lu P L. Study of the Response of Main Woody P1ant Pheno1ogy to
C1imate Change in China [ D ]. Beijing: Beijing Forestry
University, 2006.
[45] 摇 Zhou L, Dickinson R E, Tian Y, Fang J, Li Q, Kaufmann R K,
Tucker C J, Myneni R B. Evidence for a significant urbanization
effect on climate in China. Proceedings of the National Academy of
Sciences of the United States of America, 2004, 101 ( 26 ):
9540鄄9544.
[46] 摇 Li S J, Zeng H. The expanding characteristics study of built鄄up
land use along the urbanization gradient in quickly urbanized area:
a case study of Nanchang area. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24
(1): 55鄄62.
[47] 摇 Su D L G Q. Research of Urban Heat Island Effects in Hohhot
[D]. Hohhot: Inner Mongolia University, 2009.
[48] 摇 Wang C F, Liu D F. Test analysis of high permeable concrete
reducing the urban heat island effect. Concrete, 2010, (8): 9鄄
10, 93鄄93.
[49] 摇 Liu D W. Effected on unlimited coating the earth with cement or
bitumen. Science Technology and Engineering, 2004, 4 ( 6 ):
488鄄490.
[50] 摇 Jenerette G D, Potere D. Global analysis and simulation of land鄄
use change associated with urbanization. Landscape Ecology,
2010, 25(5): 657鄄670.
[51] 摇 Brazel A, Gober P, Lee S J, Grossman鄄Clarke S, Zehnder J,
Hedquist B, Comparri E. Determinants of changes in the regional
urban heat island in metropolitan Phoenix ( Arizona, USA )
between 1990 and 2004. Climate Research, 2007, 33 ( 2 ):
171鄄182.
参考文献:
[ 1 ]摇 韩贵锋,徐建华,袁兴中. 城市化对长三角地区主要城市植被
物候的影响. 应用生态学报, 2008, 19(8): 1803鄄1809.
[ 3 ] 摇 郑祚芳, 郑艳, 李青春. 近 30年来城市化进程对北京区域气
温的影响. 中国生态农业学报, 2007, 15(4): 26鄄29.
[ 4 ] 摇 李书严, 陈洪滨, 李伟. 城市化对北京地区气候的影响. 高原
气象, 2008, 27(5): 1102鄄1110.
[ 5 ] 摇 匡文慧,刘纪远,陆灯盛. 京津唐城市群不透水地表增长格局
以及水环境效应. 地理学报, 2011, 66(11): 1486鄄1496.
[25] 摇 李荣平, 周广胜, 张慧玲. 植物物候研究进展. 应用生态学
报, 2006, 17(3): 541鄄544.
[26] 摇 张福春. 气候变化对中国木本植物物候的可能影响. 地理学
报, 1995, 50(5): 402鄄410.
[27] 摇 杨丽桃, 侯琼. 内蒙古东部地区小叶杨物候变化与气象条件
的关系. 气象与环境学报, 2008, 24(6): 39鄄44.
[30] 摇 夏江江, 严中伟. 北京地区城市化进程对局地生长季变化的
影响 / / 第 28 届中国气象学会年会———S7 城市气象精细预
报与服务. 北京: 中国气象学会, 2011.
[33] 摇 李荣平, 周广胜. 1980—2005 年中国东北木本植物物候特征
及其对气温的响应. 生态学杂志, 2010, 29(12): 2317鄄2326.
[34] 摇 陈效逑. 论树木物候生长季节与气温生长季节的关系—以德
国中部 Taunus山区为例. 气象学报, 2000, (6): 726鄄737.
[35] 摇 谢莹莹,陆佩玲, 于强. 中国东部季风气候区木本植物展叶期
对春季温度变化的敏感性. 中国农业气象, 2010, 31( 4):
495鄄500.
[36] 摇 吴瑞芬, 沈建国, 闫伟兄, 张化. 气候变暖对内蒙古地区小白
杨物候的影响. 应用生态学报, 2009, 20(4): 785鄄790.
[37] 摇 韩芳, 李兴华, 苗百岭, 乌兰巴特尔, 郭瑞清. 气候变化对内
蒙古小叶杨叶芽开放期的影响. 气象, 2010, 36(1): 91鄄96.
[39] 摇 张福春. 物候. 北京: 气象出版社, 1985, 58鄄66.
[40] 摇 陆佩玲. 中国木本植物物候对气候变化的响应研究 [D]. 北
京: 北京林业大学, 2006.
[41] 摇 韩亚东, 于长文, 李军林. 沈阳 6种树木春季物候期与温度之
间的关系. 沈阳师范大学学报: 自然科学版, 2006, 24(1):
96鄄99.
[42] 摇 曹艳芳, 魏玉荣, 尤莉, 刘朋涛, 吴秋凤. 内蒙古小叶杨近 30
年物候变化特征及其对气温变化的响应. 中国农业气象,
2011, 32(4): 538鄄542.
[43] 摇 蒋菊芳, 王鹤龄, 魏育国, 丁文魁. 河西走廊东部不同类型植
物物候对气候变化的响应. 中国农业气象, 2011, 32( 4):
543鄄549.
[44] 摇 陆佩玲. 中国木本植物物候对气候变化的响应研究 [D]. 北
京: 北京林业大学, 2006.
[46] 摇 李书娟, 曾辉. 快速城市化地区建设用地沿城市化梯度的扩
张特征———以南昌地区为例. 生态学报, 2004, 24 ( 1 ):
55鄄62.
[47] 摇 苏德勒格其. 呼和浩特市城市热岛效应研究 [D]. 呼和浩特:
内蒙古大学, 2009.
[48] 摇 王丛峰, 刘德富. 高透水性混凝土消减城市热岛效应试验分
析研究. 混凝土, 2010, (8): 9鄄10, 93鄄93.
[49] 摇 刘大为. 对用水泥以及沥青覆盖土壤产生影响的探讨. 科学技
术与工程, 2004, 4(6): 488鄄490.
2595 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇