全 文 ：第 wt卷 第 v期
u s s x年 x 月
林 业 科 学
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苦楝中国分布区的物候区划 3
程诗明 顾万春
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
关键词 } 苦楝 ~物候 ~种质资源 ~主成分分析 ~聚类分析
中图分类号 }≥zt{1xtn u ~≥z|u1vv 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsv p st{y p sy
收稿日期 }ussv p ts p us ∀
3 顾万春为通讯作者 ∀
Τηε Πηενολογιχαλ ∆ιϖισιον οφ ∆ιστριβυτιον αρεαιν Χηινα φορ Μελια αζεδαραχη
≤«¨ ±ª≥«¬°¬±ª Š∏ • ¤±¦«∏±
k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστρψo ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } …¤¶¨§ ²± ·«¨ ³µ¬±¦¬³¤¯ ¦²°³²±¨ ±·¤±¤¯¼¶¬¶¤±§·«¨ ¦¯∏¶·¨µ¤±¤¯¼¶¬¶²© ³«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯ ²¥¶¨µ√¤·¬²± §¤·¤©µ²° zs
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αζεδαραχ笱 ≤«¬±¤o·«¨ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± µ¨ª¬²±¶²© Μελια αζεδαραχη ¬± ≤«¬±¨ ¶¨ º¨ µ¨ §¬√¬§¨§¬±·² tt ³«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯ ¤µ¨¤¶qŒ·º¬¯¯
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³«²±²¯²ª¬¦¤¯ ¬¶²³«¨ ±¨ °¤³º¬¯¯ ¥¨ ¤ª∏¬§¤±¦¨ ©²µ¤ªµ¬¦∏¯·∏µ¨ ¤±§©²µ¨¶·µ¼ ³µ²§∏¦·¬²±¬±·«¨ °²¶·³¤µ·¶²©¶²∏·«¨µ± ≤«¬±¤q
Κεψ ωορδσ} Μελια αζεδαραχη ~³«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯ ~ª¨µ°³¯¤¶° µ¨¶²∏µ¦¨¶~³µ¬±¦¬³¤¯ ¦²°³²±¨ ±·¤±¤¯¼¶¬¶~¦¯∏¶·¨µ¤±¤¯¼¶¬¶
苦楝k Μελια αζεδαραχηl是我国优良的乡土树种 o它具生长快 !材质优良 !驱虫 !耐腐 !吸附烟尘能力强等特
性 ~根 !皮 !花 !果均可入药 o对昆虫具有很强的杀伤力 o有/天然杀虫剂0之美誉 o是高效 !低毒的广谱生物农药
的原材料之一 ~苦楝也是良好的蜜源植物 o同时苦楝果实是榨油和酿酒的工业原料 ∀它分布广泛 o水平分布
范围为北纬 t{ ∗ v|β o南至海南省崖县 o北到河北保定 !山西临汾以及陕西和甘肃南部 ~东自台湾 !沿海各省 o
西到四川 !云南都有分布k河南省获嘉县林科所 ot|{yl ∀苦楝垂直分布范围一般是海拔 y ∗ {ss ° o在云南南
部思茅地区海拔 t xss °仍有苦楝分布 o自南向北横跨热带 !亚热带 !温带 o分布区地形 !地貌复杂多变 ∀分
布区内气候因子变化多样 o光 !热 !水气象因子变化剧烈 o这些变化必然会给苦楝的生长和发育带来各种复杂
的影响 o形成许多具有适合当地气候的地理生态型k黄智慧 ot||u ~童再康等 ot||vl ∀众所周知 o物候与地理
因子 !气象生态因子关系密切 o中国气象局规定在不同的气候区选择那些最能反映当地季节现象 !与农业生
产关系密切的物候按同一方法观测记录 o全国选定的观测植物有 x|种 o苦楝是其中之一k韦京华 ot||y ~竺可
桢等 ot|yvl ∀由于物候是气候的体现和反应 o因此对苦楝分布区内物候进行区划 o对种源区的划分 !种子的
合理调拨以及种质资源保存具有非常重要的理论和实践意义 ∀
1 材料与方法
t1t 物候资料的收集整理 国家气象局物候观测站有 zs个台站每年对苦楝的物候进行较为详尽的观测
记录 ∀作者对苦楝近 {年kt||w ) usstl物候数据k资料由国家气象局物候资料中心提供l进行收集整理 ∀由
于苦楝大多分布在平原 !四旁 o正是台站的观测位置 o不存在观测台站与分布区海拔不一问题 o观测数据不需
校正k王小平等 ot|||l ∀并且这些观测站是按照我国气候区布设的 o具有代表性和科学性 ∀当然 o也存在苦
楝边缘分布区的物候观测数据缺失问题k如台湾等l o只能借助中国生态梯度等值线图k顾万春 ot||u ~t||v ~
t||xl来进行苦楝边缘分布区的区划 ∀
t1u 物候指标的确定 围绕苦楝生长及发育的年周期过程对其物候指标进行确定 ∀选定叶芽膨大期 !叶
芽开放期 !开始展叶期 !展叶盛期 !开花始期 !开花盛期 !开花末期 !果实成熟期 !叶开始变色期 !叶全变期 !开
始落叶期 !落叶末期共 tu个物候指标以及对光 !热 !水指标有再分配作用的纬度 !经度及海拔 v个地理坐标
k竺可桢等 ot|yv ~顾万春 ot||vl ∀
z{t 第 v期 程诗明等 }苦楝中国分布区的物候区划
{{t 林 业 科 学 wt卷
t1v 数据处理与分析方法 将多年物候数据进行整理 ∀具体作法是 o如果一组记录都出现在同一月份 o则
将各年出现日期求和再做平均即为平均日期 ~如果该物候现象在不同年份不是出现在同一个月份 o这时先将
各年的出现日期化成年顺序累积天数 o然后求和 !做平均 o再由平均值查5各日年顺序累积天数表6 o反查出平
均值的月 !日 ∀对资料中缺测的个别年份 o用内插法补足k张福春 ot|{vl ∀各观测站地理物候因子数据如表
t所示 ∀将物候观测数据以 t月 t日为起点 o进行标准化 o查5各日年顺序累积天数表6 o得出距 t月 t日实际
天数 o求算出年顺序累积天数 ∀
把标准化后的数据首先采用主成分分析 o将错综复杂的多个物候与地理坐标因子简化成少数几个综合
因子 o通过排序确定大致趋势 ∀然后 o用聚类方法 o采用 ≥„≥z1s !≥°≥≥ts1s统计软件k卢纹岱 oussu ~高惠璇
等 ot||zl o将隶属关系程度不同的样点进行分类 o使物候区区划建立在客观 !合理的基础上 ∀最后进行苦楝
全分布区的物候区划和经主成分分析对第 t主分量影响较大的前 w个物候因子绘出等候线图 ∀
2 结果与分析
u1t 主成分分析结果 经主成分计算 ov个地理坐标因子与 tu个物候因子前 w个主分量矩阵见表 u ∀经分
析 o前 w个主成分累计贡献率已达 {v1ywv h o其中第 t主成分主要与展叶期 !展叶盛期 !经度 !开花始期 !叶芽
开放期 !开花末期 !开花盛期 !叶芽膨大期 !纬度有关 ~第 u主成分主要与开始落叶期 !叶始变色期 !叶全变期 !
落叶末期有关 o是第 t主成分的补充 o主要反映苦楝物候年变化后期状况 ~第 v !w主成分是前 u个主成分的
补充 o但影响很小 ∀
表 2 地理坐标与物候因子前 4 个主分量的特征根及特征向量
Ταβ . 2 Ειγεν ροοτσ ανδ ϖεχτορσ οφ τηε φιρστ φουρ πρινχιπαλ χοµ πονεντσ
φορ γεογραπηιχαλ χοορδινατε ανδ πηενολογιχαλφαχτορσ
地理坐标与物候因子
Š¨ ²ªµ¤³«¬¦¤¯ ¦²²µ§¬±¤·¨ ¤±§
³«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶
第 t主成分
≤²°³²±¨ ±·t
Χt
第 u主成分
≤²°³²±¨ ±·u
Χu
第 v主成分
≤²°³²±¨ ±·v
Χv
第 w主成分
≤²°³²±¨ ±·w
Χw
展叶期 ¨¤© ¬¨³¤±¶¬²± s1|wu {1vwu∞p su s1utv s1ttx
展叶盛期 ¨¤©©¯²∏µ¬¶«¬±ª s1|vy x1|zt∞p su s1usx y1{wz∞p su
经度 ²±ª¬·∏§¨ s1|vs z1xuy∞p su u1ttv∞p su x1|{s∞p su
开花始期 ƒ¯ ²º µ¨¬±¬·¬¤·¬±ª s1|ux s1tut y1xxx∞p su p {1zwv∞p su
叶芽开放期 ¨¤©¥∏§²³¨ ±¬±ª s1|s{ s1tvx s1uw| y1{wt∞p su
开花末期 ∞±§²©¥¯²²°¬±ª s1|s{ s1tvy u1wuz∞p su p s1tu{
开花盛期 ƒ∏¯¯ ¥¯²²°¬±ªl s1{{u s1txv t1tsu∞p su p s1tv{
叶芽膨大期 ¨¤©¥∏§ ¬¨³¤±§¬±ª s1{z{ |1wwt∞p su s1uxt s1ttt
叶全变期 ƒ∏¯¯¦«¤±ª¨ ²©¯¨ ¤©¦²¯²µ p s qzws s qwsz s1tvu s1uus
纬度 ¤·¬·∏§¨ s qzsy s1uxy p s1wy| x1twu∞p su
落叶末期 ∞±§²©§¨©²¯¬¤·¬²± p s1yss s qvyu s1uxu p s1vwy
落叶开始期 °¨ µ¬²§²©¶·¤µ·¬±ª§¨©²¯¬¤·¬²± p s1wwy s1ztz s1uvu p z1tyz∞p su
叶始变色期 …¨ ª¬±±¬±ª²©¯¨ ¤©¦²¯²µ¦«¤±ª¨ p s1v|w s qztu s1uty x1|t|∞p su
海拔 „¯·¬·∏§¨ p s1ttz p s1xy| s1xzy p s1wyy
果实成熟期 ¤·∏µ¨ ³¨µ¬²§²©©µ∏¬· p s1u|z p s1vs{ s1v{{ s1zuu
特征根 ∞¬ª¨±µ²²· {1xwx t1|st t1tst s1|||
贡献率 ≤²±·µ¬¥∏·¬²±µ¤·¨Πh xy1|yz tu1yzu z1vwv y1yys
累计贡献率 „¦¦∏°∏¯¤·¬√¨¦²±·µ¬¥∏·¬²±µ¤·¨Πh xy1|yz y|1yv| zy1|{u {v1ywv
从表 u各成分特征根可
以看出第 t主成分与第 u主
成分之间的特征值之差值很
大 o主成分 u !v !w之间差值
也较大 o因此可以初步得出
保留 w个主成分将能概括绝
大部分信息 ∀
u1u 分层聚类分析 为更
直观反映各观测点的归属 o
进行了分层聚类 o分析结果
如表 v所示 o将各观测站点
聚为 ts类 ∀
根据聚类分析结果 o结
合各观测点的地理位置对各
观测点进行客观地归类 o划
分物候区 o我们发现 o这些物
候区与中国生态梯度图k顾
万春 ot||xl所对应的气候区
具有很大的吻合性 o也是该
树种适应不同气候区的表
现 ∀结合中国生态梯度图 o将中国苦楝分布区划分为 tt个物候区 o分别为 } ´ q桂南南部沿海 !海南物候区 ~
µ q桂南 !粤南物候区 ~¶ q台湾 !桂中 !粤西 !滇东南物候区 ~· q粤东南 !闽中南物候区 ~∏ q浙江 !赣东南 !闽北
物候区 ~√ q滇中 !黔东南 !桂北 !湘南 !赣西南 !浙北 !沪物候区 ~º q苏中南 !皖中南 !鄂东南 !湘北 !黔中物候
区 ~¬ q青岛 !鲁南大部 !苏北 !皖北 !豫中南 !鄂北大部 !重庆物候区 ~¼ q鲁北 !豫北 !冀南 !晋东南物候区 ~÷ q
陕中南 !甘东南 !川东北物候区 ~¾q川中南 !川西北 !滇中北物候区 ∀
u1v 物候区的划定及其物候特点 tl物候区的划定 由于苦楝在中国分布范围广 o跨过热带 !亚热带 !温带
v个气候带 o造就了苦楝物候带也复杂多样 ∀从苦楝物候区划图k图 tl可以看出 o华南 !西南是苦楝集中分布
|{t 第 v期 程诗明等 }苦楝中国分布区的物候区划
表 3 分层聚类结果表
Ταβ . 3 Τηε ρεσυλτ οφ ηιεραρχηιχαλ χλυστερ
聚类类别
≤ ∏¯¶·¨µ·¼³¨
观测点数
‘∏°¥¨µ²©
²¥¶¨µ√¤·¬²±¶
地 点
°¯ ¤¦¨
t tu 荷泽k‹ ½¨¨ l !曹县k≤¤²¬¬¤±l !济宁k¬±¬±ªl !沭阳k≥«∏¼¤±ªl !亳州k…²½«²∏l !宿州k≥∏½«²∏l !滁州k≤«∏½«²∏l q郑州k«¨ ±ª½«²∏l !驻马店k«∏°¤§¬¤±l !汝州k•∏½«²∏l !渭南k • ¬¨±¤±l !信阳k÷¬±¼¤±ªl
u y 南昌k‘¤±¦«¤±ªl !大丰k⁄¤©¨ ±ªl !镇江k«¨ ±­¬¤±ªl !如皋k•∏ª¤²l !高淳kŠ¤²¦«∏±l !阜阳kƒ∏¼¤±ªl
v z 启东k’¬§²±ªl !宁海k‘¬±ª«¤¬l !绍兴k≥«¤²¬¬±ªl !南丰k‘¤±©¨ ±ªl !婺源k • ∏¼∏¤±l !浦城k°∏¦«¨ ±ªl !宣城k÷∏¤±¦«¨ ±ªl
w x 常德k≤«¤±ª§¨ l !武汉东西湖区k⁄²±ª¬¬«∏o• ∏«¤±l !武汉江夏区k¬¤±ª¬¬¤o• ∏«¤±l !襄阳k÷¬¤±ª¼¤±ªl !南县k‘¤±¬¬¤±l
x z 河池k‹ ¦¨«¬l !桂东kŠ∏¬§²±ªl !靖西k¬±ª¬¬l !化州k‹∏¤½«²∏l !河源k‹ ¼¨∏¤±l !连州k¬¤±½«²∏l !连城k¬¤±¦«¨ ±ªl
y z 莲花k¬¤±«∏¤l !永州k≠²±ª½«²∏l !龙南k²±ª±¤±l !长沙k≤«¤±ª¶«¤l !蒙山k ±¨ª¶«¤±l !桂林kŠ∏¬¯¬±l !晋安k¬±. ¤±l
z v 儋州k⁄¤±½«²∏l !琼中k’¬²±ª½«²±ªl !景洪k¬±ª«²±ªl
{ y 柳州k¬∏½«²∏l !都安k⁄∏. ¤±l !曲江k±∏­¬¤±ªl !桂平kŠ∏¬³¬±ªl !玉林k≠∏¯¬±l !晋江k¬±­¬¤±ªl
| z 高安kŠ¤². ¤±l !灵山k¬±ª¶«¤±l !南宁k‘¤±±¬±ªl !阳江k≠¤±ª­¬¤±ªl !苍梧k≤¤±ªº∏l !百色k…¤¬¶¨l !天等k׬¤±§¨±ªl
ts ts 陵水k¬±ª¶«∏¬l !钦州k’¬±½«²∏l !琼山k±¬²±ª¶«¤±l !中山k«²±ª¶«¤±l !徐闻k÷∏º ±¨l !南海k‘¤±«¤¬l !贵港kŠ∏¬ª¤±ªl !陆丰k∏©¨ ±ªl !梅县k ¬¨¬¬¤±l !融安k•²±ª. ¤±l
图 t 苦楝物候区划图
ƒ¬ªqt ׫¨ ³«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯ §¬√¬¶¬²± °¤³²© Μελια αζεδαραχη
的地区 o该处地形 !地貌复杂 o物候区分布较为密集 ~华东 !华中为苦楝分布较为集中的地区 ~华北 !西南 !陕甘
南部为苦楝边沿分布区 ∀
ul各物候区的特点见表 w ∀
vl苦楝物候等线图 经主成分分析对第 t主分量影响较大的 w个物候因子k开始展叶期 !展叶盛期 !始
花期 !叶芽膨大期l勾绘出等候线图k略l ∀
s|t 林 业 科 学 wt卷
表 4 11 个物候区地理物候因子分类特征表
Ταβ . 4 Χλασσιφιχατιον οφ γεογραπηιχαλ ανδ πηενολογιχαλφαχτορσιν 11 πηενολογιχαλ ρεγιονσ
物候区
°«¨ ±²¯²ª¬¦¤¯
µ¨ª¬²±
经度
²±ª¬·∏§¨Πkβl
纬度
¤·¬·∏§¨Πkβl
萌芽期
¨¤©¥∏§¶³µ²∏·¬±ª
³¨µ¬²§
展叶期
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开花期
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落叶期
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果实成熟期
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´ ts{ ) ttv t{ ) uu st p sz ) su p tv st p ty ) su p tz su p tt ) sv p ts tu p tv ) st p ty ts p sy ) tt p ut
µ tsy ) ttw uu ) uv1x st p u{ ) su p s| su p sy ) sv p sw sv p s| ) sv p ux tu p us ) st p tz ts p tz ) tt p us
¶ tss ) ttx1x uu ) ux st p uy ) su p t| su p sz ) sv p tu su p t| ) sw p tt tt p s{ ) tu p ts ts p us ) tt p tx
· ttv ) tt| uv1x ) uy1x st p tx ) su p us su p uy ) sv p tu sv p sy ) sw p us ts p uu ) tt p sy ts p sw ) tt p us
∏ tty1x ) tuu1x uz ) vs su p ux ) sv p us su p uy ) sv p t{ sv p sz ) sw p sz ts p ts ) tu p us ts p sw ) tt p t{
√ ts| ) tut1x uv ) vt su p s{ ) sv p uu sv p s{ ) sw p uu sw p sv ) sw p us ts p tu ) tt p ux ts p sy ) tu p su
º tsy ) tut1x uv1x ) vv sv p tt ) sv p u| sw p st ) sw p ux sw p ty ) sx p sy ts p sx ) tt p u| ts p sy ) tt p us
¬ tsw ) tuu vs1x ) vz1x sv p uw ) sw p sx sw p sz ) sw p us sw p uz ) sx p sy ts p tu ) tu p sv ts p ¯¯ ) tt p s|
¼ ts{ ) tt{ vu ) v| sw p st ) sw p us sw p tx ) sw p vs sw p vs ) sx p us ts p st ) ts p us ts p us ) tt p tx
½ |{ ) ttt1x u| ) vy1x sw p sw ) sw p vs sw p tx ) sx p st sw p t{ ) sx p us ts p su ) ts p tt ts p vs ) tt p tx
¾ || ) tsy ux ) vt1x su p us ) sv p tx su p u{ ) sv p us sv p ts ) sw p st ts p ux ) tt p vs ts p ts ) ts p ux
3 结论与讨论
tl本文采用主分量分析方法和分层聚类的方法将中国苦楝分布区划分为 tt个物候区 o从主分量分析结
果来看 o展叶期 !叶芽开放期 !展叶盛期在苦楝整个物候周期中起主要作用 o也是当地气候因子的具体体现 o
间接地反映了当地光 !热 !水 v大气候因子的分配状况 ∀用苦楝的物候来进行当地物候的日期预测 o对各物
候区的农林生产起到指示作用 ∀
ul苦楝分布大半中国 o广域范围内生态梯度明显 ∀连续分布的种群 o伴随着生态渐变 o适应与保存了梯
度变异k顾万春 ot||xl ∀从苦楝物候区划的结果来看 o苦楝展叶期 !叶芽开放期 !展叶盛期的早迟有自南向
北 !自东向西推迟的地域分布规律 o地区间差异大 o具有不同程度的梯度变异 ∀
vl苦楝梯度变异的形成 o增加了其遗传基础 o扩大了其适生范围 o形成许多具有自己特色的地理生态型 o
物候区的区划为苦楝种质资源的保存 o合理取样提供了科学依据和保证 o为我国苦楝种质资源保存奠定了基
础 ∀
wl进行苦楝物候区划为苦楝种苗的合理调拨提供科学依据 ∀如 t|{w年河南省从南方调苦楝与川楝种
子 t1x万 ®ªo造林后大部分因冻害而死亡 o造成经济损失 vss余万元 o为生产带来严重损失 ∀从苦楝物候区
划图中可以看出 o河南的获嘉与四川归属于不同的物候区 ∀因此 o进行苦楝种苗调拨 o要在其物候区内进行
较为合理 ∀
参 考 文 献
高惠璇 o耿 直 o李贵斌 o等 qt||z q≥„≥系统 ≥„≥r≥ׄ×软件使用手册 q北京 }中国统计出版社 ow{{ p w|x
顾万春 qt||x q中国林木育种区 q北京 }中国林业出版社 ovx p tuz
顾万春 qt||v q生态梯度轴k∞Š„l用于林木生态遗传的研究 ) ) ) ≤„方法估算 ∞Š„k≤„tl和 ∞Š„kµul q生态学报 o…kul }tw{ p txy
顾万春 qt||u q生态梯度轴k∞Š„l用于林木生态遗传的研究 ) ) ) °≤„方法估算 ∞Š„k°≤µl q生态学报 otukwl }vvu p vws
河南省获嘉县林科所 qt|{y q楝树 q郑州 }河南科学技术出版社
黄智慧 qt||u q毛白杨分布区气候区划的研究 q北京林业大学学报 otwk增 vl }uy p vu
卢纹岱 qussu q≥°≥≥ ©²µ•¬±§²º¶统计分析k第 u版l q北京 }电子工业出版社 ovtt p vzs
童再康 o范义荣 qt||v q黄山松分布区气候生态区划 q中南林学院学报 otvktl }{t p {z
王小平 o王九龄 o刘晶岚 o等 qt||| q白皮松分布区的气候区划 q林业科学 ovxkwl }tst p tsy
韦京华 qt||y q广西楝树的生物气候规律初探 q广西科学 ovkwl }u{ p u|
张福春 qt|{v q物候 q北京 }气象出版社
竺可桢 o宛敏渭 qt|yv q物候学 q北京 }科学普及出版社
t|t 第 v期 程诗明等 }苦楝中国分布区的物候区划