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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 3 期摇 摇 2012 年 2 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
夏季可可西里雌性藏原羚行为时间分配及活动节律 连新明,李晓晓,颜培实,等 (663)………………………
热带印度洋黄鳍金枪鱼渔场时空分布与温跃层的关系 杨胜龙,张摇 禹,张摇 衡,等 (671)……………………
洪湖水体藻类藻相特征及其对生境的响应 卢碧林,严平川,田小海,等 (680)…………………………………
广西西端海岸四种红树植物天然种群生境高程 刘摇 亮,范航清,李春干 (690)…………………………………
高浓度 CO2引起的海水酸化对小珊瑚藻光合作用和钙化作用的影响 徐智广,李美真,霍传林,等 (699)……
盖度与冠层水深对沉水植物水盾草光谱特性的影响 邹维娜,袁摇 琳,张利权,等 (706)………………………
基于 C鄄Plan规划软件的生物多样性就地保护优先区规划———以中国东北地区为例
栾晓峰,孙工棋,曲摇 艺,等 (715)
…………………………
………………………………………………………………………………
城市化对本土植物多样性的影响———以廊坊市为例 彭摇 羽,刘雪华,薛达元,等 (723)………………………
利用红外相机调查北京松山国家级自然保护区的野生动物物种 刘摇 芳,李迪强, 吴记贵 (730)……………
基于树木起源、立地分级和龄组的单木生物量模型 李海奎,宁金魁 (740)………………………………………
千岛湖社鼠种群遗传现状及与生境面积的关系 刘摇 军,鲍毅新,张摇 旭,等 (758)……………………………
气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响 顾润源,周伟灿,白美兰,等 (767)………………………………
中国西北典型冰川区大气氮素沉降量的估算———以天山乌鲁木齐河源 1 号冰川为例
王圣杰,张明军,王飞腾,等 (777)
…………………………
………………………………………………………………………………
植被类型对盐沼湿地空气生境节肢动物功能群的影响 童春富 (786)……………………………………………
黔西北铅锌矿区植物群落分布及其对重金属的迁移特征 邢摇 丹,刘鸿雁,于萍萍,等 (796)…………………
云南中南部季风常绿阔叶林恢复生态系统萌生特征 苏建荣,刘万德,张志钧,等 (805)………………………
筑坝扩容下高原湿地拉市海植物群落分布格局及其变化 肖德荣,袁摇 华,田摇 昆,等 (815)…………………
三峡库区马尾松根系生物量的空间分布 程瑞梅,王瑞丽,肖文发,等 (823)……………………………………
兴安落叶松林生物量、地表枯落物量及土壤有机碳储量随林分生长的变化差异
王洪岩,王文杰,邱摇 岭,等 (833)
………………………………
………………………………………………………………………………
内蒙古放牧草地土壤碳固持速率和潜力 何念鹏,韩兴国,于贵瑞 (844)…………………………………………
不同林龄马尾松凋落物基质质量与土壤养分的关系 葛晓改,肖文发,曾立雄,等 (852)………………………
不同丛枝菌根真菌侵染对土壤结构的影响 彭思利,申摇 鸿,张宇亭,等 (863)…………………………………
不同初始含水率下粘质土壤的入渗过程 刘目兴,聂摇 艳,于摇 婧 (871)…………………………………………
不同耕作措施的温室气体排放日变化及最佳观测时间 田慎重,宁堂原,迟淑筠,等 (879)……………………
外源铅、铜胁迫对不同基因型谷子幼苗生理生态特性的影响 肖志华,张义贤,张喜文,等 (889)………………
温度和盐度对吉富品系尼罗罗非鱼幼鱼鳃 Na+ 鄄K+ 鄄ATPase活力的联合效应
王海贞,王摇 辉,强摇 俊,等 (898)
……………………………………
………………………………………………………………………………
基于元胞自动机的喀斯特石漠化格局模拟研究 王晓学,李叙勇,吴秀芹 (907)…………………………………
边缘细胞对荞麦根尖铝毒的防护效应和对细胞壁多糖的影响 蔡妙珍,王摇 宁,王志颖,等 (915)……………
川中丘陵区人工柏木防护林适宜林分结构及水文效应 龚固堂,黎燕琼,朱志芳,等 (923)……………………
基于 AHP与 Rough Set的农业节水技术综合评价 翟治芬,王兰英,孙敏章,等 (931)…………………………
基于 DMSP / OLS影像的我国主要城市群空间扩张特征分析 王翠平,王豪伟,李春明,等 (942)………………
生态旅游资源非使用价值评估———以达赉湖自然保护区为例 王朋薇,贾竞波 (955)…………………………
专论与综述
基于有害干扰的森林生态系统健康评价指标体系的构建 袁摇 菲,张星耀,梁摇 军 (964)………………………
硅对植物抗虫性的影响及其机制 韩永强,魏春光,侯茂林 (974)…………………………………………………
研究简报
光照条件、植株冠层结构和枝条寿命的关系———以桂花和水杉为例 占摇 峰,杨冬梅 (984)……………………
Bt玉米秸秆还田对小麦幼苗生长发育的影响 陈小文,祁摇 鑫,王海永,等 (993)………………………………
汶川大地震灾后不同滑坡体上柏木体内非结构性碳水化合物的特性 陈摇 博,李志华,何摇 茜,等 (999)……
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*344*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄02
封面图说:难得的湿地乔木———池杉池杉为落叶乔木,高达 25 米,主干挺直,树冠尖塔。 树干基部膨大,常有屈 膝状吐吸根,池
杉为速生树,强阳性,耐寒性较强,耐干旱,更极耐水淹,多植于湖泊周围及河流两岸,是能在水里生长的极少数的大
乔木之一,故有湿地乔木之称 。 池杉原产美国弗吉尼亚沼泽地,中国于本世纪初引种到江苏等地,之后大量引种南
方各省,尤其是长江南北 水网地区作为重要造树和园林树种而大量栽种。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 3 期
2012 年 2 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 3
Feb. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中国气象局气候变化专项(CCSF2010-1);国家科技支撑计划(2007BAC29B04)
收稿日期:2011-06-30; 　 　 修订日期:2011-11-18
*通讯作者 Corresponding author. E-mail: nmghrq@ sina. com
DOI: 10. 5846 / stxb201106300979
顾润源,周伟灿,白美兰,李喜仓,邸瑞琦,杨晶.气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响.生态学报,2012,32(3):767-776.
Gu R Y,Zhou W C, Bai M L, Li X C, Di R Q, Yang J. Impacts of climate change on phenological phase of herb in the main grassland in Inner Mongolia.
Acta Ecologica Sinica,2012,32(3):767-776.
气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响
顾润源1,2,周伟灿1,白美兰2,*,李喜仓2,邸瑞琦2,杨　 晶2
(1. 南京信息工程大学,南京　 210044; 2. 内蒙古自治区气候中心,呼和浩特　 010051)
摘要:自然物候期是气候变化最直观的植物信号记录,自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。 基于 1983—2009 年
内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原区典型植物马兰草、霸王、贝加尔针茅和羊草生长期物候观测资料和同时段的气象观测
资料,利用数理统计等方法,分析了不同草原区典型植物物候期与气候要素间的相互关系,结果表明:(1)1983—2009 年内蒙古
草原区植物物候期总体呈提前趋势,但地域差异明显,典型草原区植物萌芽返青、开花及黄枯期等物候提早趋势最为明显,说明
不同草原区植物物候对气候变暖的区域响应不同。 (2)内蒙古草原区植物物候期与气候变化密切相关。 春季 3—5 月累积气
温与植物萌芽返青期和开花期呈显著负相关,与日照时数为正相关,降水量对其影响不同草原区差异较大。 荒漠草原和典型草
原区植物黄枯期早晚与黄枯前 1—2 个月平均气温呈显著负相关,草甸草原区植物黄枯期与前 1—2 个月的降水量和日照时数
有关,与气温关系不显著。 (3)随着气候变暖,马兰草生长期缩短,霸王、贝加尔针茅和羊草生长期延长,其中典型草原区主要
植物针茅生长季延长趋势最为明显,荒漠草原次之,草甸草原延长最少。
关键词:草原类型;植物物候;气候变化;区域响应
Impacts of climate change on phenological phase of herb in the main grassland in
Inner Mongolia
GU Runyuan1,2,ZHOU Weican1, BAI Meilan2,*, LI Xicang2, DI Ruiqi2, YANG Jing2
1 Nanjing University of Information Science & Technology,Nanjing 210044, China
2 Inner Mongolia Autonomous Region Climate Center, Hohhot 010051, China
Abstract: Phenology is the most intuitive signal of climate change. Changes in phenology reflect changes in climate and the
natural environment. To both understand and manage the impacts of climate change on ecosystems we need to search for
ways to forecast climate trends and for ways to mitigate climatic deterioration. We used statistical analysis, meteorological
data and typical plant phenological periods in different grasslands to study the relationships between phenology and
meteorology. We studied Kalimeris indica (L. ) Sch. -Bip. , Sarcozygium xanthoxylon Bunge, Stipa baicalensis Roshev and
Leymus chinensis (Trin. ) Tzvel. in meadow grasslands, typical grasslands and desert grasslands in Inner Mongolia from
1983 to 2009. First, the analysis considered the phenology of these plants of the grasslands of Inner Mongolia, looking at
three stages, the return of green sprouts, the blossoming stage and the stage at which the plants became yellow and
withered. Plants in different grasslands are responding differently to climate warming. When the average temperature in
spring (March to May) increases by 1° C, the flowering period will be earlier by 7. 2, 4. 1, and 2. 5 days in typical
grasslands, desert grasslands and meadow grasslands, respectively. Second, the phenological phases of these grassland
plants are closely related to climate change. The date when green sprouts appear and blossoms form is significantly
negatively correlated with the cumulative temperature in spring (March to May), and is positively correlated to daylength.
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These dates are also influenced by precipitation in different grasslands. The date of the yellow withered stage is negatively
correlated with average monthly temperature before withering and yellowing in desert grassland and typical grassland. The
date of the yellow withered stage is closely related to precipitation and daylength prior to withering and yellowing in meadow
grasslands, but is not significantly related to temperature. Third, with climate warming, the growing period for K. indica
has shortened. The growing period for S. xanthoxylon, S. baicalensis and L. chinensis has lengthened with the length of the
growing period for S. baicalensis in typical grasslands increasing the most. The duration of the growing period in desert
grasslands also increased while the growing period in meadow grasslands showed the least amount of lengthening.
Key Words: grassland type; phenological phase; climate change; phenological phase response
自然物候期是气候变化最直观的植物信号记录,自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。 通过
对物候资料和现象的分析研究,掌握植物物候的变化规律,不仅能清楚地了解气候变化情况及其对植物物候
的影响,而且对了解气候变化对生态系统的影响、寻找缓解气候变化的措施以及保护生态环境,预测、鉴定气
候变化趋势等方面具有重要的意义。 有关气候变化对植物物候影响方面的研究,国外起步较早,在 20 世纪
50—60 年代 Menzel、Walther G R、 Chmielewski等[1-3]人研究表明:欧洲一些树木的春季开花和展叶期平均每
10a提前 2—2. 7 d,秋季叶变色和落叶期平均每 10 a 推迟 0. 9—1. 6 d,据此,植物物候生长季节每 10 a 延长
3—4 d等。 我国有关植物物候的研究主要集中在 20 世纪 80 年代之后,取得了大量的研究成果,郑景云、张学
霞等[4-13]人根据中国科学院物候观测网络 26 个观测点的物候资料,分析了近 40a 我国木本植物物候变化及
其对气候变化的响应,研究得到由于 20 世纪 80 年代以后我国大部分地区春季增温,东北、华北等地区物候期
提前等结论。 据此,气温被认为是影响植物物候期和生长季节的关键气象因子。 由于数据的缺乏,到目前为
止,国内外对草原植物物候的研究一直很薄弱。 内蒙古地区植物物候的相关研究较少[14-17],主要集中在 2000
年之后,侧重于草原地上生物量的变化、植物群落演替、草原退化、植物春季物候变化以及对气候变化的响应
等方面,但主要针对典型草原区春季物候变化与气候条件的关系,没有从整个区域角度和植物生长季等方面
分析物候与气候变化的关系。 气候变暖在植物整个生长季影响显著。 因此,从区域和植物生长季尺度的角
度,深入的分析和研究区域气候和植物物候的变化规律,对评估气候变化对内蒙古草原植物的影响,指导当地
的农牧业生产、监测生态环境变化及生态保护利用等具有重要意义。
1　 材料与方法
1. 1　 资料来源
内蒙古草原区植物物候观测始于 20 世纪 80 年代初期,有 24 个气象站观测植物物候,并科学地分布于不
同草原类型的草甸草原、典型草原和荒漠草原等区域。 根据区域、分区域分植物和观测资料具有的代表性、连
续性、准确性的“三性”研究原则,选取植物物候和不同时段的光、热、水气候资料年代为 1983—2009 年;各区
域代表站选取分别为草甸草原区选取受人为活动影响较小的巴雅尔吐胡硕气象与物候观测站、典型草原区选
取察右后旗气象与物候观测站;荒漠草原选取巴彦高勒气象与物候观测站。 根据收集到观测资料的完整性、
资料年代的长短,以及春季最早开花的植物比晚开花的植物对温度的响应敏感度高等原则,选择草原区分布
最广的马兰草(Kalimeris indica (L. )Sch. -Bip)和草场中最早返青的牧草(本文羊草、贝加尔针茅等牲畜食用
的植物统称为牧草)作为内蒙古草原草本植物的代表。 荒漠草原区选取霸王 ( Sarcozygium xanthoxylon
Bunge)、典型草原区选贝加尔针茅(Stipa baicalensis Roshev)、草甸草原区选取羊草(Leymus chinensis (Trin. )
Tzvel)作为研究对象。 均选取植物的萌芽(返青)期、开花期和黄枯期 3 个生长发育关键阶段进行物候变化特
征研究。
1. 2　 研究方法
(1)线性倾向估计方法
本文用一次线性方程来定量描述植物物候期和光、热、水气候要素自回归的变化趋势,即以年代 t为时间
867 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
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因子,植物物候期和气候要素 x为模拟对象,建立 x与 t之间的线性回归方程:x( t)= c+bt,c、b 为待定系数,其
中 b为倾向值,若 b>0 表示研究的要素呈上升趋势,b<0 表示研究的要素呈下降趋势,b×10 称为倾向率,单位
为:单位 / 10 a。 采用相关系数法进行研究的要素变化趋势的显著性检验。 本文用最小二乘法来确定 c、b 系
数。 为方便计算,将植物物候日期转换为日序,即距离同年 1 月 1 日的日数( d)。
(2)累积距平方法
运用累积距平描述植物生长发育期与各气候因子的相关性。 累积距平是一种常用的、由曲线直观判断变
化趋势的方法。
2　 不同类型草原区植物物候期变化特征
2. 1　 植物萌芽(返青)期变化特征
1983—2009 年荒漠草原和典型草原区马兰萌芽期和牧草返青期均呈提前趋势,平均每 10 a提前 3—7 d,
提前趋势较为明显;而草甸草原区马兰萌芽期和牧草返青期呈略推后趋势,约每 10 a 推迟 1—4 d,这与我国
已有的研究成果[4-10]略有出入。 说明不同草原区植物萌芽(返青)阶段对气候变暖的响应不同。 内蒙古草原
马兰萌芽期平均出现在 4 月上中旬,牧草返青期出现在 3 月底—5 月初,但因各地区气候条件年际间波动大,
萌芽返青期最早出现日与最晚出现日相差 1 月以上(图 1)。
图 1　 主要草原区马兰草萌芽期和牧草返青期变化
Fig. 1　 Change of the germination period of Kalimeris indica (L. )Sch—Bip and the seedling period of grass
y1、y2、y3分别代表典型草原、荒漠草原、草甸草原趋势线方程
2. 2　 植物开花期变化特征
1983—2009 年荒漠草原、典型草原和草甸草原区马兰和牧草开花期均呈提前趋势,平均每 10 a提前 1—8
d。 其中马兰开花提前趋势大于牧草开花期,说明马兰草对气候变暖的响应比牧草敏感。 内蒙古草原区马兰
平均开花期为 5 月中旬,最早开花期出现在荒漠草原区为 2007 年 4 月 18 日,最晚出现在典型草原区为 1995
年 6 月 3 日,两者相差 1 个多月。 即使是同一草原区,最早与最晚开花期相差也在 1 月以上,说明马兰草开花
期的年际间波动性较大。 不同草场类型其牧草品种不同,荒漠草原霸王开花期平均出现在 4 月下旬,典型草
967　 3 期 　 　 　 顾润源　 等:气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响 　
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原和草甸草原贝加尔针茅和羊草平均开花期出现在 7 月下旬,且各种牧草开花期年际间波动较大(图 2)。
图 2　 主要草原区马兰草开花期和牧草开花期变化
Fig. 2　 Change of the flowering period of Kalimeris indica (L. )Sch—Bip and the grass
2. 3　 植物黄枯期变化特征
气候变暖后内蒙古草原区草本植物马兰及各类牧草的黄枯期呈一致性提前趋势,即提早结束了植物的整
个生长过程。 从 1983—2009 年植物黄枯期提前了 3—18 d,提前进入黄枯期的进程较为明显。 草甸草原和典
型草原植物黄枯期平均出现在 9 月中下旬,荒漠草原出现在 9 月底—10 月份,且最早出现日和最晚出现日波
动性较大,平均相差 1 月之多(图 3),说明植物的生长结束期随每年气候条件的变化而变化。
总之,随着气候变暖,内蒙古中西部草原区植物萌芽返青期提前、开花期提前、黄枯期也提前结束,即植物
整个生育期缩短,相应对热量、水分等气候条件的需求也随之发生了明显变化;而东部的草甸草原区与此略有
差异,说明不同区域对气候变暖的响应不同。
3　 气候变化对内蒙古草原区植物物候期的影响
影响植物物候期变化的因子主要有生物因素和环境因素,后者对物候期影响更为显著,其中气温、光照和
水分等气候因素是最主要的影响因子[12]。 研究表明,随着近年来气温的升高,植物生长季延长、春季物候期
提前、秋季物候期推迟成为一种全球趋势[13],但不同区域对气候变化的响应不同,内蒙古草原区气候变化对
植物物候期的影响及响应的区域特征更为明显。
3. 1　 气候变化对植物萌芽(返青)期的影响
内蒙古草原区草本植物马兰萌芽期和牧草返青期主要受春季气温的影响,其次为日照时数的影响,降水
量对其影响不同草原区差异较大(表 1)。 春季尤其是 3—4 月份的累积气温与草本植物马兰萌芽期和牧草返
青期负相关程度最高,其中典型草原区相关性最显著,分别达-0. 7578 和-0. 4795;荒漠草原区次之,为
-0. 5263和-0. 4620,草甸草原区相对较小,其相关性为-0. 4081 和-0. 3385,均达到显著性标准。 从各类型草
原区3—4月累积气温距平和萌芽期累积距平变化趋势来看(图4) ,两者呈极显著的负相关,相关系数达
077 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
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图 3　 主要草原区马兰草黄枯期和牧草黄枯期变化
Fig. 3　 Change of the period of withered and yellow of Kalimeris indica (L. )Sch—Bip and the grass
表 1　 内蒙古各草原区草本植物萌芽返青期与气候要素的相关系数(1983—2009 年)
Table 1　 The correlation index between the date of the germination and the climatic factors during 1983—2009 in the main grassland in
Inner Mongolia
代表物种
Representative species
影响因子及时段
Impact factor
荒漠草原
The desert
grassland
典型草原
The typical
grassland
草甸草原
The meadow
grassland
马兰 平均气温 3 月 -0. 4728 -0. 7344 -0. 2220
Kalimeris indica (L. )Sch. -Bip 4 月 -0. 3341 -0. 3132 -0. 331
3—4 月 -0. 5263 -0. 7578 -0. 4081
降水量 3 月 0. 1798* 0. 0686* 0. 0261*
4 月 -0. 1986* -0. 5710 0. 1937*
3—4 月 -0. 0345* -0. 5171 0. 2118*
日照时数 3 月 0. 1439* 0. 6303 0. 0037*
4 月 0. 1952* 0. 6554 0. 3799
3—4 月 0. 2062* 0. 6965 0. 4146
霸王 针茅 羊草
霸王、针茅、羊草 平均气温 3 月 -0. 3722 -0. 2538* -0. 1718*
Sarcozygium xanthoxylon Bunge, 4 月 -0. 1398* -0. 4704 -0. 2604
Stipa baicalensis Roshev, 3—4 月 -0. 4620 -0. 4795 -0. 3385
Leymus chinensis (Trin. ) Tzvel 降水量 3 月 0. 0269* -0. 3968 0. 2024
4 月 -0. 2863 -0. 3579 0. 1632*
3—4 月 -0. 3062* -0. 4847 0. 2331
日照时数 3 月 0. 0185* 0. 5089 0. 1744*
4 月 0. 0743* 0. 4116 0. 1763*
3—4 月 0. 0573* 0. 4924 0. 2334*
　 　 *为未通过 0. 05 可信度检验的不显著因子
177　 3 期 　 　 　 顾润源　 等:气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响 　
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-0. 9519,并在 1996 年气温发生突变后,植物萌芽期提前趋势更为明显。 同时典型草原区和荒漠草原区 3—4
月温度升高趋势(增温率 1. 1 ℃ / 10 a)明显高于草甸草原区(增温率 0. 8℃ / 10 a),这与前面分析的荒漠和典
型草原区植物萌芽返青期变化提前趋势明显大于草甸草原区的结论是一致的,说明近 50 a 草原区 3—4 月气
温持续升高是导致植物萌芽返青期提前的主要因子。 降水对植物萌芽返青期影响较为复杂,3 月降水多,内
蒙古草原区植物萌芽返青期推迟;4 月降水对中西部荒漠草原和典型草原为负相关,对东部的草甸草原为正
相关。 究其原因,内蒙古草原区 3 月气温大多在 0 ℃以下,降水主要是以雪的形式出现,降雪后地表反照率增
大,同时融雪也需要大量的热量,导致地表温度降低,植物萌芽返青期与历年相比推迟。 但从 4 月份开始,荒
漠草原和典型草原区气温回升较快,降水过程主要以雨为主,雨水多利于植物提前萌芽返青;而东部草甸草原
4 月气温仍较低,雨雪天气多,使植物萌芽返青期与中西部相比推迟。 内蒙古草原区近 50 a 春季降水呈略增
加趋势,降水增多导致荒漠和典型草原区植物萌芽返青期提前,草甸草原区植物萌芽返青期推后。 日照时数
对植物萌芽返青期影响为一致的正相关,即近 50 a内蒙古草原区日照时数的减少,导致植物萌芽和返青期提
早。 其可能原因为:日照时间短,减少了地表蒸发和热量散失,可能引发植物萌芽返青期的提早。 总之,典型
草原和荒漠草原区植物萌芽返青期提前是气温升高、降水增加及日照时数减少共同作用的结果;而草甸草原
区气温升高和日照时数减少导致植物萌芽返青期提前,但降水的增多又使植物萌芽返青期推后,综合作用导
致草甸草原区植物萌芽返青期变化趋势不明显,且略有推后趋势。
3. 2　 气候变化对植物开花期的影响
内蒙古草原区草本植物马兰开花期与 3—5 气温呈显著负相关,即温度越高,开花期越早,尤其是气温相
对较低的草甸草原区和典型草原区,3—5 月累积温度的高低对开花期影响更为显著,其相关性达 0. 6 以上
(表 2)。 近 27a各草原区春季温度呈明显的增温趋势,平均每 10 a 增温 0. 8 ℃以上,增温后使草本植物开花
期呈明显的提前趋势。
-10.000
10.0020.00
30.0040.00
50.0060.00
70.0080.00
90.00100.00
1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 -14.00
-12.00
-10.00
-8.00
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
2.00萌芽期累积距平3—4月气温累积距平
3—4
月气
温累
积距
平
Cum
ulativ
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萌芽
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平
Cum
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年份 Year
　 图 4　 典型草原区 3—4 月气温累积距平和植物萌芽期气温累积距平变化趋势
Fig. 4　 The change trend of cumulative temperature anomaly during March to April and the period of seedling in typical grassland
春季降水量对植物开花期不同草原区其影响不同。 荒漠草原和典型草原区为负相关,即降水越多,开花
期提前越明显;但草甸草原其降水的影响为正相关,降水多,开花期推迟。 究其原因,在草甸草原区,降水相对
较多,气温较低,气候比较湿润,马兰草开花所需的水分条件能够得到基本满足,因而春季气温的高低便通过
控制融雪和土壤解冻过程,对马兰草开花期的早晚起到关键性的作用。 而在中、西部的典型草原和荒漠草原
区,降水较少,气温较高,马兰草开花所需的热量条件能够得到基本满足,同时由于植物蒸发与蒸腾作用旺盛,
使得可利用的土壤水分较少,因此,春季的降水便成为限制马兰草开花期的主导因子。
日照时数对内蒙古草原植物开花期的影响为一致的正相关。 各类型草原区日照充足,春季日照时数均在
800 h左右,光照完全能满足植物萌芽开花等各生育进程。 但近年来,春季日照时数呈明显的减少趋势,日照
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的减少也是导致植物开花期提前的原因之一。
表 2　 内蒙古各草原区草本植物开花期与气候要素的相关系数(1983—2009 年)
Table 2 　 The correlation index between the date of flowering and the climatic factors during 1983—2009 in the main grassland in
Inner Mongolia
代表物种
Representative species
影响因子及时段
Impact Factor
荒漠草原
The Desert
grassland
典型草原
The typical
grassland
草甸草原
Tthe Meadow
grassland
马兰 平均气温 3 月 -0. 3091 -0. 4733 -0. 2821
Kalimeris indica 4 月 -0. 2040* -0. 6463 -0. 7868
(L. )Sch. -Bip 3—5 月 -0. 4543 -0. 7799 -0. 6778
降水量 3 月 -0. 2421* -0. 1221* 0. 0100*
4 月 -0. 2364* -0. 4852 0. 1064*
3—5 月 -0. 2905 -0. 4684 0. 1088*
日照时数 3 月 0. 0036* 0. 4531 0. 2205*
4 月 0. 0618* 0. 4247 0. 2040*
3—5 月 0. 0402* 0. 4089 0. 2386
　 　 *为未通过 0. 05 可信度检验的不显著因子
3. 3　 气候变化对植物枯黄期的影响
草原区植物黄枯期与气温存在着较好的负相关关系,其中,黄枯期早晚与黄枯前 1 个月和 2 个月平均气
温的相关系数明显高于与其他时段气温因子的相关系数(表 3)。 该时段平均气温越高, 植物黄枯期越早。
温度对植物黄枯期影响的机制可能表现在两个方面:一是由于温度升高,使植物冠层蒸腾和土壤表面蒸发加
剧,导致植物因水分亏缺而黄枯期提前;二是植物叶片从开始生长到衰老需要一定的积温,前期气温的升高使
表 3　 内蒙古各草原区草本植物黄枯期与气候要素的相关系数(1983—2009 年)
Table 3　 The correlation index between the date grass withered and yellow and the climatic factors during 1983—2009 in the main grassland in
Inner Mongolia
代表物种
Representative species
影响因子及时段
Impact Factor
荒漠草原
The Desert grassland
典型草原
The typical grassland
草甸草原
The Meadow grassland
马兰 平均气温 7-8 月 -0. 2320* -0. 1658* -0. 1179*
Kalimeris indica (L. )Sch. -Bip 7-9 月 -0. 2787* -0. 2210* -0. 1170*
8—9 月 -0. 3006 -0. 5515 -0. 0421*
降水量 7—8 月 0. 1975* 0. 2271* 0. 4132
7—9 月 0. 1311* 0. 2261* 0. 3735
8—9 月 -0. 0797* -0. 0342* -0. 4709
日照时数 7-8 月 0. 0516* 0. 0453* 0. 4345
7—9 月 0. 1159* 0. 1398* 0. 4231
8—9 月 0. 1632* 0. 1002* 0. 4661
霸王草 针茅 羊草
霸王、针茅、羊草 平均气温 7—8 月 -0. 2001* -0. 1659* 0. 0173*
Sarcozygium xanthoxylon Bunge, 7—9 月 -0. 1834* -0. 2210* -0. 0327*
Stipa baicalensis Roshev, 8—9 月 -0. 1486* -0. 2353* -0. 0005*
Leymus chinensis (Trin. ) Tzvel 降水量 7—8 月 0. 0402* 0. 3271 0. 3026
7—9 月 0. 0680* 0. 2261* 0. 2716
8—9 月 -0. 0526* -0. 1342* -0. 2066*
日照时数 7—8 月 0. 0853* 0. 0453* 0. 3434
7—9 月 0. 0324* 0. 1398* 0. 3556
8—9 月 0. 0162* 0. 1002* 0. 2975
　 　 *为未通过 0. 05 可信度检验的不显著因子
377　 3 期 　 　 　 顾润源　 等:气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响 　
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得植物叶片所需的积温用较短的时间即可满足,从而导致黄枯期的提前。 此外,草甸草原区植物黄枯期与
8—9 月降水量之间的相关系数也通过了显著性检验(相关系数-0. 4709),说明 8—9 月降水增多会加速植物
黄枯的速度。 线性回归分析表明,植物黄枯日期到来前 2 个月均温每升高 1 ℃,黄枯日期平均提前 0. 2 d
左右。
3. 4　 气候变化对植物生长期的影响
在气候变暖背景下,不同植物和相同植物在各类型草原区对气候变化的响应不同。 荒漠草原区和典型草
原区马兰草生长期呈微弱的缩短趋势;草甸草原区缩短趋势较为明显,平均每 10 a缩短 3. 5 d(图 5)。 这可能
是由于气候变暖后植物生长期期间有效积温积累效率提高,提早达到植物生长的需求,尤其是气温较低的东
部草甸草原区。 牧草生长期的变化趋势与马兰草不同,随着气候变暖,牧草生长期呈延长趋势,这与其他人前
期的研究结果是一致的[4-14]。 典型草原区牧草生长季延长趋势最为明显,平均每 10 a年延长 3. 4 d;荒漠草原
次之,为 1. 6 d;草甸草原牧草生长期延长最少,仅为 0. 3 d(图 6)。
同时从图中植物生长期的变化,明显地反映出气候的变化与波动。 增温可使植物生长期延长,但对气候
变化反应较为敏感的植物如马兰草,由于气候变暖,植物发育生长速率加快,植物成熟过程提早,生长期反而
缩短。 而牧草对气候变暖的响应较为滞后,变暖后牧草生长期延长,对水分的需求加剧,说明全球变暖对不同
植物生长期的影响及程度是不同的。
图 5　 草原区代表植物马兰生长期变化趋势
Fig. 5　 The change trend of the growing period of Kalimeris indica (L. )Sch—Bip
5　 结论与讨论
(1)1983—2009 年内蒙古草原区植物各物候期总体为提前趋势,但地域差异明显。 草甸草原区植物马兰
萌芽和牧草返青期呈不显著的推迟趋势。 说明不同草原区植物物候对气候变暖的区域响应不同。
(2)内蒙古草原区植物物候期主要受气温的影响,其次为日照时数的影响,降水量对其影响不同草原区
差异较大。 整个草原区马兰草生长期呈缩短趋势;牧草生长期呈延长趋势,且典型草原区牧草生长期延长趋
势最为明显。
(3)统计分析预估结果表明,到 2050 年前内蒙古草原区年平均温度和年降水量将呈现增加的趋势,与
1980 至 1999 年相比,草原区平均温度增加 1. 5—2. 2 ℃,降水增加 6% 。 未来草原区气温的升高,将导致内蒙
古草原区植物萌芽返青期、开花期和黄枯期提前,植物生长发育过程加快,对水分需求发生相应的变化。 未来
在降水增加较少,而气温升幅较大的情况下,内蒙古草原区干旱缺水的矛盾仍将较为突出,对草原生态保护和
恢复不利。
(4)综上研究表明,温度和日照是影响植物物候期变化重要的因子,同时,水分成为胁迫因子对物候的影
响也十分重要。 近 27 a来,草原区的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从
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图 6　 各草原区主要牧草生长期变化趋势
Fig. 6　 The change trend of the growing period of main grass in different type grassland
而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。 全球气候变暖改变了植物开始和结束生长
的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。
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677 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 3 February,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Behavioural time budgets and diurnal rhythms of the female Tibetan gazelles in the Kekexili National Nature Reserve
LIAN Xinming, LI Xiaoxiao, YAN Peishi, et al (663)
………………
……………………………………………………………………………
The relationship between the temporal鄄spatial distribution of fishing ground of yellowfin tuna (Thunnus albacares) and themocline
characteristics in the tropic Indian Ocean YANG Shenglong, ZHANG Yu, ZHANG Heng, et al (671)…………………………
Characteristics of algous facies of planktonic algae in lake honghu and its response to habitat
LU Bilin, YAN Pingchuan, TIAN Xiaohai, et al (680)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Tide elevations for four mangrove species along western coast of Guangxi, China LIU Liang, FAN Hangqing, LI Chungan (690)……
Effects of CO2 鄄induced seawater acidification on photosynthesis and calcification in the coralline alga Corallina pilulifera
XU Zhiguang, LI Meizhen, HUO Chuanlin,et al (699)
……………
……………………………………………………………………………
Impacts of coverage and canopy water depth on the spectral characteristics for a submerged plant Cabomba caroliniana
ZOU Weina, YUAN Lin, ZHANG Liquan, et al (706)
………………
……………………………………………………………………………
Prioritizing biodiversity in conservation planning based on C鄄Plan:a case study from northeast China
LUAN Xiaofeng,SUN Gongqi,QU Yi,et al (715)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of urbanization on indigenous plant diversity: a case study of Langfang City, China
PENG Yu, LIU Xuehua, XUE Dayuan, et al (723)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Using infra鄄red cameras to survey wildlife in Beijing Songshan National Nature Reserve LIU Fang, LI Diqiang, WU Jigui (730)……
Individual tree biomass model by tree origin, site classes and age groups LI Haikui, NING Jinkui (740)……………………………
Population genetics of Niviventer confucianus and its relationships with habitat area in Thousand Island Lake region
LIU Jun, BAO Yixin, ZHANG Xu, et al (758)
…………………
……………………………………………………………………………………
Impacts of climate change on phenological phase of herb in the main grassland in Inner Mongolia
GU RunYuan,ZHOU Weican, BAI Meilan, et al (767)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Atmospheric nitrogen deposition in the glacier regions of Northwest China: a case study of Glacier No. 1 at the headwaters of Urumqi
River, Tianshan Mountains WANG Shengjie, ZHANG Mingjun, WANG Feiteng, et al (777)……………………………………
Effects of vegetation type on arthropod functional groups in the aerial habitat of salt marsh TONG Chunfu (786)……………………
The plant community distribution and migration characteristics of heavy metals in tolerance dominant species in lead / zinc mine
areas in Northwestern Guizhou Province XING Dan,LIU Hongyan,YU Pingping,et al (796)……………………………………
Sprouting characteristic in restoration ecosystems of monsoon evergreen broad鄄leaved forest in south鄄central of Yunnan Province
SU Jianrong,LIU Wande,ZHANG Zhijun,et al (805)
……
………………………………………………………………………………
Distribution patterns and changes of aquatic communities in Lashihai Plateau Wetland after impoundment by damming
XIAO Derong, YUAN Hua, TIAN Kun, et al (815)
………………
………………………………………………………………………………
Spatial distribution of root biomass of Pinus massoniana plantation in Three Gorges Reservoir area, China
CHENG Ruimei, WANG Ruili, XIAO Wenfa, et al (823)
……………………………
…………………………………………………………………………
Differences in biomass, litter layer mass and SOC storage changing with tree growth in Larix gmelinii plantations in Northeast
China WANG Hongyan, WANG Wenjie, QIU Ling, et al (833)…………………………………………………………………
Soil carbon sequestration rates and potential in the grazing grasslands of Inner Mongolia
HE Nianpeng, HAN Xingguo, YU Guirui (844)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Relationships between litter substrate quality and soil nutrients in different鄄aged Pinus massoniana stands
GE Xiaogai, XIAO Wenfa, ZENG Lixiong, et al (852)
……………………………
……………………………………………………………………………
Compare different effect of arbuscular mycorrhizal colonization on soil structure
PENG Sili, SHEN Hong, ZHANG Yuting, et al (863)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The infiltration process of clay soil under different initial soil water contents LIU Muxing, NIE Yan, YU Jing (871)…………………
Diurnal variations of the greenhouse gases emission and their optimal observation duration under different tillage systems
TIAN Shenzhong, NING Tangyuan, CHI Shuyun, et al (879)
……………
………………………………………………………………………
Effects of exogenous pb and cu stress on eco鄄physiological characteristics on foxtail millet seedlings of different genotypes
XIAO Zhihua,ZHANG Yixian,ZHANG Xiwen,et al (889)
…………
…………………………………………………………………………
Combined effect of temperature and salinity on the Na+ 鄄K+ 鄄ATPase activity from the gill of GIFT tilapia juveniles (Oreochromis
niloticus) WANG Haizhen, WANG Hui, QIANG Jun, et al (898)………………………………………………………………
Pattern simulation of karst rocky desertification based on cellular automata WANG Xiaoxue, LI Xuyong, WU Xiuqin (907)…………
The role of root border cells in protecting buckwheat root apices from aluminum toxicity and their effect on polysaccharide contents
of root tip cell walls CAI Miaozhen, WANG Ning, WANG Zhiying, et al (915)…………………………………………………
The suitable stand structure and hydrological effects of the cypress protection forests in the central Sichuan hilly region
GONG Gutang, LI Yanqiong, ZHU Zhifang, et al (923)
………………
……………………………………………………………………………
Comprehensive evaluation of agricultural water鄄saving technology based on AHP and Rough Set method
ZHAI Zhifen,WANG Lanying, SUN Minzhang, et al (931)
………………………………
………………………………………………………………………
Analysis of the spatial expansion characteristics of major urban agglomerations in China using DMSP / OLS images
WANG Cuiping, WANG Haowei, LI Chunming, et al (942)
……………………
………………………………………………………………………
Evaluation of non鄄use value of ecotourism resources: a case study in Dalai Lake protected area of China
WANG Pengwei, JIA Jingbo (955)
……………………………
…………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Assessment indicators system of forest ecosystem health based on the harmful disturbance
YUAN Fei, ZHANG Xinyao, LIANG Jun (964)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Role of silicon in regulating plant resistance to insect herbivores HAN Yongqiang, WEI Chunguang, HOU Maolin (974)……………
Scientific Note
Relationships among light conditions, crown structure and branch longevity: a case study in Osmanthus fragrans and Metasequoia
glyptostroboides ZHAN Feng,YANG Dongmei (984)………………………………………………………………………………
Effects of maize straw with Bt gene return to field on growth of wheat seedlings
CHEN Xiaowen, QI Xin, WANG Haiyong, et al (993)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Studies of non鄄structural carbohydrates of Cupressus funebris in cifferent landslides after Wenchuan Earthquake
CHEN Bo, LI Zhihua, HE Qian,et al (999)
………………………
………………………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
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法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 3 期摇 (2012 年 2 月)
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