1985_2012年哈尔滨自然历_省略_物候期变动特征及对气温变化的响应_徐韵佳

地理研究

GEOGRAPHICAL RESEARCH

第34卷第9期2015年9月

V ol.34,No.9September,2015

1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动

特征及对气温变化的响应

徐韵佳1,2，戴君虎1，王焕炯1,2，刘亚辰1,3

（1.中国科学院地理科学与资源研究所，中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室，北京100101；

2.中国科学院大学，北京100049；

3.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875）

摘要：利用中国物候观测网观测数据，新编制了哈尔滨地区1985-2012年的自然历。通过与原

自然历（1963-1984年）比较，揭示了近30年以来哈尔滨地区21个植物99个物候期的变化特征，并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因。结果表明：自1985年以来，哈尔滨的春季、夏季、秋季的物候期开始日期提前，冬季开始日期推迟。其中春季（以白榆叶芽膨大期为代表）、夏季（以暴马丁香开花始期为代表）、秋季（以金银忍冬果实成熟期为代表）分别提前了7天、6天和19天，冬季（以胡桃楸落叶末期为代表）推迟了2天。各物候期在春季、夏季、秋季的平均日期相较于原自然历提前了3~11天，在冬季推迟了3天。四季各物候期最早日期均以提前为主，夏冬季物候期最晚日期有所推迟。另外，各季节内部分物候期出现的先后次序发生了变化。近30年该地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因。且不同植物和物候期对气温变化的响应敏感性不同可解释物候季节内物候期先后次序的变化。关键词：自然历；气温变化；物候；响应；哈尔滨DOI:10.11821/dlyj201509005

1引言

物候学是研究自然界的植物（包括农作物）、动物和环境条件（气候、水文、土壤条件）的周期变化之间相互关系的科学[1]。植物物候期不仅能反映自然季节的变化，还能指示所在生态系统对全球环境变化的响应和适应，因而也被视为“大自然的语言”和全球变化的“诊断指纹”（finger print ）[2]。自然历或称物候历，主要是利用一个地方各种乔灌木的物候期，如萌芽、展叶、开花、结实，以及季节性的叶变色和落叶等的多年观测资料，按照时序编制成的一种以日系事的历书[3]。国内曾出版了《中国自然历选编》[4]和《中国自然历续编》[5]，共涉及国内42个省市区县的自然历。自然历在指导农事活动，指示季节气候变化，预测病虫害发生时间，预测植物观赏旅游时节等方面具有重要价值[6]。

近年来气候变化对生态系统的影响较大，自然历中主要物候期发生明显变化。已有研究表明中国部分地区春季物候期（例如展叶始期和开花始期）因气温升高而提前[7-10]。中国东北地区位于北半球中高纬度地区，是气候变化敏感地带[11]。李荣平等研究表明1980-2005年东北木本植物展叶初期主要呈提前趋势，枯黄初期主要表现为推后趋势[11]。

收稿日期：2015-03-14;修订日期：2015-06-05

基金项目：国家自然科学基金项目（41427805，41171043）；中国科学院战略性先导科技专项（XDA05090301）；国

家重点基础研究发展计划项目（2012CB955304）

作者简介：徐韵佳（1992-），女，天津人，硕士，研究方向为气候变化及生态系统响应。

E-mail:xuyj.14s@https://www.360docs.net/doc/7612580433.html,

通讯作者：戴君虎（1968-），男，陕西蓝田人，研究员，博士生导师，主要从事植物地理学、植被生态学、物候学

和全球变化影响等研究。E-mail:daijh@https://www.360docs.net/doc/7612580433.html,

1662-1674页

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

1663国志兴等利用卫星遥感数据也得到东北地区植被生长季开始日期普遍提前的结论[12]。同时，东北地区气候变暖使春玉米、水稻等主要作物的生长期发生变化，根据气候条件改良作物品种从而提高作物产量[13,14]。以上研究均揭示了东北地区植物物候期受气候变化影响而发生明显变化，但近年来已有研究尚未系统地分析东北地区的自然历及相关特征物候期变化。

哈尔滨是中国物候观测网中位于中温带的典型站点，物候观测资料丰富，编制自然历条件较好。《中国自然历续编》包含了1963-1984年黑龙江省哈尔滨市的自然历[5]，朱宏纯也根据哈尔滨15年（1962-1983不连续年份）的物候资料编制了物候历[15]。但近30年来，哈尔滨市气候显著增暖，自然历内各物候期可能发生了相应变化。李长海等研究了近50年来气候变化对哈尔滨市木本植物物候期的影响，结果均表明了芽开放期、展叶始期、脱落末期等物候期有不同程度的提前和推后[16-18]。然而，现有的研究中所选取的植物种类和物候期类型不够广泛，尚缺乏哈尔滨地区植物物候对气候变化响应的系统而全面研究。本研究拟利用中国物候观测网1985-2012年的观测数据，新编制哈尔滨自然历，对近30年的物候资料进行统计分析，并探讨其中主要物候期对气候变化的响应情况和可能原因，为研究区域气候变化的生态影响提供依据。

2研究区概况、数据来源与研究方法

2.1研究区概况

哈尔滨市地处东北平原东北部，总面积约为5.3万km2。东南临张广才岭支脉丘陵，北部为小兴安岭山区，中部有松花江通过。该区属中温带大陆性季风气候，四季分明。夏季气候炎热，长短适中；冬季漫长而寒冷；春秋两季气温升降变化快，时间较短。冬季1月平均气温约为-19℃，夏季7月平均气温约为23℃[19]。全年降水集中在夏季，平均降水量为544.7mm[20]。该区植被资源丰富，物种繁多。

物候观测站点位于哈尔滨市香坊区黑龙江省森林植物园内。该园创建于1958年，占地面积1.36km2。现已拥有各类植物1400余种，是中国温带、寒温带森林植物资源保存的集中地之一。该园自1963年开始进行物候观测，积累了丰富的观测资料。

2.2数据来源

在《中国自然历续编》中，哈尔滨市自然历采用了1963-1984年的物候观测资料[5]。为与之对比，选取“中国物候观测网（China Phenological Observation Network，CPON）”哈尔滨观测站点1985-2012年的观测数据新编制自然历，植物和物候期选取与《中国自然历续编》相同，共涉及21个植物及其99个物候期（表1）。哈尔滨1963-2012年日平均气温数据来自中国气象科学数据共享服务网（www://https://www.360docs.net/doc/7612580433.html,/）。

2.3数据分析方法

在编制自然历时，首先计算1985-2012年各物候期的平均日期，再按照物候期平均日期排序形成哈尔滨地区的新自然历。然后，按照中国温带地区四季划分的标准划分物候季节，以日平均气温（下同）3℃作为春季起始，因为中国北方大部分地区植物的生物学起点温度为该值；以19℃作为春末和秋始，19℃以上定为夏季，因为用该值划分的中国大部分地区的春、夏、秋三季分配日数较符合实际情况；而日平均气温稳定大于10℃代表植物进入生长发育正常时期，低于该值植物生长缓慢，所以把10℃作为秋季结束，10℃以下定为冬季开始[5]。根据这一标准，在哈尔滨地区，可把白榆（Ulmus pumila）叶芽膨大期作为春季开始的物候指标；把暴马丁香（Syringa reticulata）开花始期和金银忍

地理研究

34卷

冬（Lonicera maackii ）果实成熟期分别作为夏秋两季开始的物候指标；把胡桃楸（Jug-lans mandshurica ）落叶末期作为冬季开始的物候指标[5]。最后，对比新自然历中各物候期与原自然历的差值，探讨各物候期在前后两个时段内的变化特征。

在以往的物候学研究中，通常用月平均气温与物候期的年际变化进行相关分析[21-23]，但该相关关系不一定最显著。依据戴君虎等对气温波动与物候期变化间的研究成果[9,24]，在一个合理区间逐日滑动计算平均气温与物候期之间的相关性，可以找到最显著的相关关系，进而更加精确地分析气温对物候期的影响。首先，将研究时段内某一物候期的平均日期作为该区间的截止日，然后分别将物候期与截止日的前1天，前2天直至前300天区间内的平均气温分别做相关分析。其次，找出相关系数绝对值最大的区间，这一区间可认为是影响该物候期的最优区间[9,24]。物候期与气温间的相关回归分析均采用最优区间进行分析。

3结果分析

3.1自然历编制结果及与原自然历的对比

以上述四个物候指标为代表的哈尔滨地区季节平均开始日期和平均长度如表2所示。

表1

研究选取的全部植物和物候期

Tab.1Summary of species and phenological phases in this study

序号123456789101112131415161718192021

植物

白榆(Ulmus pumila )兴安杜鹃(Rhododendron dauricum )紫丁香(Syringa oblata )暴马丁香(Syringa reticulata )珍珠梅(Sorbaria sorbifolia )梣叶槭(Acer negundo )旱柳(Salix matsudana )鸡树条荚蒾(Viburnum sargenti )修枝荚蒾(Viburnum burejaeticum )金银忍冬(Lonicera maackii )山杏(Armeniaca sibirica )榆叶梅(Amygdalus triloba )胡桃楸(Juglans mandshurica )水曲柳(Fraxinus mandschurica )毛樱桃(Cerasus tomentosa )紫穗槐(Amorpha fruticosa )红松(Pinus koraiensis )梓(Catalpa ovata )锦带花(Weigela florida )桑(Morus alba )

东北山梅花(Philadelphus schrenkii )

叶寿命落叶半常绿

落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶落叶常绿落叶落叶落叶落叶

生活型乔木灌木灌木或小乔木乔木灌木乔木乔木灌木灌木灌木

灌木或小乔木灌木或小乔木乔木乔木灌木灌木乔木乔木灌木灌木或小乔木灌木

物候期

BE ，BB ，FF ，FM ，ELC ，ELF ，EFD

BE ，BB ，FF

BE ，BB ，FF ，50F ，EF

BE ，BB ，FF ，50F ，EF ，FL ，50L BB ，FF ，50F ，EF ，BLF ，ELF

BB ，FF ，50F ，EF ，FM ，BLC ，ELC ，ELF BB ，FF ，EFD

BB ，FF ，FM ，ELC ，BLF ，ELF BB ，FF ，50F ，EF ，FM ，BFD BB ，FF ，50F ，EF ，FM

FF

BB ，FF ，50F ，EF ，FM ，ELC ，BLF ，ELF

BB ，FM ，BFD ，BLC ，ELC ，ELF BB ，FF ，EF ，50L FF ，50F ，EF BB ，FF ，50F ，EF BB

BB ，FF ，50F FF ，EF FF ，50F ，EF ，FM ，BLC ，ELC ，BLF ，ELF

FF ，50F ，EF

注：BE(bud expansion)：叶芽膨大期；BB(bud burst)：叶芽开放期；FF （first flowering ）：开花始期；50F(50%of full flowering)：开花盛期；EF(end of flowering)：开花末期；FL(first leaf)：开始展叶期；50L(50%of full leaf ex-pansion)：展叶盛期；FM(fruit maturity)：果实成熟期；BFD(beginning of fruit drop)：果实开始脱落期；EFD(end of fruit drop)：果实脱落末期；BLC(beginning of leaf coloring)：叶开始变色期；ELC(end of leaf coloring)：叶全部变色期；BLF(beginning of leaf fall)：开始落叶期；ELF(end of leaf fall)：落叶末期。

1664

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

其中，冬季较长，有172天；春夏两季较短，分别为69天和67天；而秋季最短，只有53

天。与原自然历相比，该地区春季、夏季、秋季物候指标的开始日期均有不同程度的提前。其中，白榆叶芽膨大期、暴马丁香开花始期及金银忍冬果实成熟期分别提前了7天、6天及19天，而冬季开始的指标胡桃楸落叶末期推迟2天。从季节长度变化来看，春秋两季分别延长1天和21天，夏冬两季分别缩短13天和9天。

编制自然历时，尽管各季节指标植物物候期变化或存在偶然性，但季节内平均物候变化能充分说明自然季节的整体变化规律和特征。在本研究中，新自然历各季节内的物候期与原自然历相比，春季、夏季、秋季内大部分物候期的平均日期提前，而冬季物候期明显推迟（图1）。其中，所有春季物候期平均提前3天，夏季平均提前7天，秋季平均提前11天，而冬季平均延迟3天。四季各物候期的最早日期均显著提前，最晚日期的变化则有所不同，春秋两季以提前为主，夏冬两季以推迟为主（见附表）。对比不同类型

表2

1985-2012年哈尔滨地区物候季节划分

Tab.2Division of phenological season in Harbin from 1985to 2012

季节春季夏季秋季冬季

季节开始日期的物候指标白榆叶芽膨大期暴马丁香开花始期金银忍冬果实成熟期胡桃楸落叶末期

自然历原自然历新自然历原自然历新自然历原自然历新自然历原自然历新自然历

开始日期4月4日3月28日6月12日6月6日9月1日8月13日10月4日10月6日

结束日期6月11日6月5日8月31日8月12日10月3日10月5日4月3日3月27日

长度(天)686980673253181172

变动时间(天)

1-1321-

9图1哈尔滨新自然历与原自然历各季节内物候期的平均日期差值频率分布

Fig.1Frequency distribution of the deviations in mean phenological dates between the new natural calendar and the original

one (a)spring,(b)summer,(c)autumn and (d)winter

1665

地理研究34卷

物候期（叶芽开放期、开花始期、叶全部变色期和落叶末期）的平均日期与原自然历的差异（图2），结果表明，除个别物候期外，新自然历各植物叶芽开放期和开花始期普遍早于原自然历。而叶全部变色期和落叶末期未表现出一致的变化，进一步表明春夏季植物季节有明显提前趋势，秋季变化不明显。

与原自然历相比，哈尔滨地区四个季节内的物候期先后次序出现了不同程度的变化（图3）。总体而言，次序保持不变的物候期占22%，次序差值达到2及以上的物候期占45%。就不同季节内而言，春季、夏季、秋季内先后次序发生变化的物候期均达到70%以上，而冬季相对较稳定。因此，气候变化对生态系统内植物的生命周期，特别是对植物种间对资源的利用效率和方式等植被活动造成较大影响，并将最终影响到生态系统的结构和功能。

3.2物候期变动与气温变化的关系

为研究物候季节开始日期变化原因，考察四个季节指标与气温间的回归关系。逐日滑动相关表明，白榆叶芽膨大期、暴马丁香开花始期、金银忍冬果实成熟期和胡桃楸落叶末期的最优区间长度在40~278天之间（图4）。其中，前三个物候期分别与其最优区间平均气温呈显著负相关关系（P <0.05），胡桃楸落叶末期与其最优区间平均气温呈显著正相关关系（P <0.01）。这说明，物候期开始前的气温升高（降低），将导致白榆叶芽膨大期、暴马丁香开花始期及金银忍冬果实成熟期提前（延迟），胡桃楸落叶末期延迟（提前）。与1963-1984年相比，1985-2012年以上四个物候期最优区间的日平均气温均有所升高（表3），这是导致春季、夏季、秋季开始日期提前，冬季开始日期延迟的主要原因。

为探讨哈尔滨自然历内部物候期先后次序变化的原因，将次序变化较大的物候期与前期气温变化进行回归分析。结果表明，所选取的10个物候期受到气温变化的显著影响，最优区间长度在23~125天之间（平均值为52天）

。物候期与最优区间平均气温间的

图2哈尔滨新自然历与原自然历不同物候期的平均日期对比

Fig.2Comparison of mean phenological dates of (a)bud burst,(b)first flowering,(c)end of leaf coloring and (d)

end of leaf fall between the new natural calendar and the original one

1666

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应回归方程斜率体现了物候期对气温变化响应的敏感性（表4）。结果表明，不同物候期对

气温变化响应的敏感性不同。例如，暴马丁香叶芽膨大期与珍珠梅叶芽开放期都出现在

图3哈尔滨新自然历与原自然历各季节内物候期的次序差值分布频率

Fig.3Frequency distribution of the deviations in phenophase orders between the new natural calendar and the

original one (a)spring,(b)summer,(c)autumn and (d)

winter

a.白榆叶芽膨大期，y =-2.64x +73.33，R 2=0.29，P <0.05，最优区间长度为40天；

b.暴马丁香开花始期，y =-4.69x +221.4，R 2=0.26，P <0.01，最优区间长度为61天；

c.金银忍冬果实成熟期，y =-16.61x +524.26，R 2=0.39，P <0.01，最优区间长度为144天；

d.胡桃楸落叶末期，y =4.83x +242.8，R 2=0.36，P <0.01，最优区间长度为278天

图41963-2012年各季节物候指标与最优区间平均气温的线性回归模拟

Fig.4Linear regression analysis of the phenological season index against the mean temperature in the optimum period (1963-2012)

1667

地理研究34卷

4月初期，且两者的温度敏感性分别为6.18天/℃和1.99天/℃。在原自然

历中，暴马丁香叶芽膨大期比珍珠梅

叶芽开放期晚1天，但由于暴马丁香

叶芽膨大期对气温变化的敏感性强，

提前天数更多，所以新自然历中暴马

丁香叶芽膨大期比珍珠梅叶芽开放期

早了3天。

此外，物候观测资料的缺失对统

计自然历中物候期先后次序发生变化也有影响。在原自然历中，榆叶梅叶芽开放期比兴安杜鹃开花始期早3天，而在新自然历中，前者比后者晚了5天。由回归分析可知，两者对温度响应的敏感性只相差0.21天/℃（表4），不足以造成5天的差异。因此，在该情况下次序变化的原因是兴安杜鹃开花始期的观测资料不完整，1963-2012年仅覆盖了18年。当缺失数据多为春季偏冷、物候期偏晚的年份时，自然历计算结果则会偏早。

4结论与讨论

揭示了1985-2012年哈尔滨地区21种植物99个物候期的变化特征，并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因，主要得到以下结论：

①自1985年以来，哈尔滨地区春季、夏季、秋季物候期开始日期分别提前了7天、6天和19天，冬季开始日期推迟了2天；春秋两季物候期长度分别延长了1天和21天，夏冬两季物候期分别缩短了13天和9天。②所有春季物候期平均提前3天，夏季平均提前7天，秋季平均提前11天，冬季平均延迟3天；四季各物候期最早日期均显著提前；最晚日期在四季中的变化则有所不同，春秋两季以提前为主，夏冬两季以推迟为主。③春季、夏季、秋季内部分物候期出现的先后次序发生了变化，而冬季相对较稳定。④近30年哈尔滨地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因；且不同物种和物候期

表31985-2012年与1963-1984年季节开始日期及其最优

区间平均气温Tab.3Start dates of phenological season and the mean

temperature in the optimum period of 1985-2012and 1963-1984

季节春季夏季秋季冬季物候指标白榆叶芽膨大期暴马丁香开花始期金银忍冬果实成熟期胡桃楸落叶末期1963-1984(℃)-7.4612.6416.186.931985-2012(℃)-5.3913.0317.158.16差异(℃)

2.07

0.39

0.97

1.23

表41963-2012年哈尔滨地区部分物候期与其最优区间平均气温的回归结果

Tab.4Regression of phenophases against the mean temperature in the optimum period (1963-2012)物候期

暴马丁香叶芽膨大期珍珠梅叶芽开放期鸡树条荚蒾叶芽开放期修枝荚蒾叶芽开放期兴安杜鹃开花始期梣叶槭开花始期榆叶梅叶芽开放期榆叶梅开花始期水曲柳叶芽开放期紫丁香开花始期

观测年数20262218181818262228

平均日期4月4日4月9日4月18日4月19日4月23日4月24日4月28日5月3日5月5日5月10日

最优区间长度(天)

942825233129506812540

相关系数-0.724**-0.675**-0.765**-0.793**-0.957**-0.905**-0.700**-0.853**-0.465*-0.849**

线性回归方程y =-6.18x +29.46y =-1.99x +102.83y =-2.10x +119.83y =-2.369x +122.64y =-2.70x +129.06y =-2.56x +130.64y =-2.49x +125.22y =-3.40x +131.52y =-2.38x +112.79y =-3.84x +164.86

注：“*”表示相关系数在0.05水平上显著；“**”表示相关系数在0.01水平上显著。

1668

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

1669对气温变化的响应敏感性不同是造成季节内物候期先后次序发生变化的原因。

哈尔滨地区近百年气温呈增加趋势，1988-2006年间温度升高0.94℃[25]，从而导致春季、夏季、秋季物候期开始日期提前，冬季物候期开始日期推迟。且春季物候期提前的结论与近年来国内外大多数研究结论一致[26-28]。据调查，每个物候期的开始日期与其前2~3个月的气温间有显著的相关关系[28]，本文中研究的各物候期的最优区间也与之较为一致。根据已有研究，物候期符合顺序相关性规律，即在一年之内各种物候现象有一定的先后次序，而且在一定时段内具有大体同步性提前或迟后的特点[3]。在本文中，哈尔滨新自然历季内物候期的先后次序出现了变化，但不同植物的同一物候期（比如叶芽开放期、开花始期、叶全部变色期和落叶末期）在两个自然历中出现的次序较为一致，能够体现顺序相关性规律，使自然历的基本格局保持不变。研究表明，1986年以来，随着城市的发展，城市热岛效应逐渐增强[29]。这正与本文的研究时段相吻合，因此本文自然历内物候期的变化很可能与城市热岛效应有关。但是，通过对热红外遥感数据的分析，植被盖度和地面亮温呈反相关关系，植被和水体区域可以缓解城市的热岛效应[30]。本文观测点位于黑龙江省森林植物园内，分布有大量的水体和覆盖率极高的植被，这会抵消部分热岛效应的影响。据一项针对中国东部地区热岛效应的研究，热岛效应对近30年增温的贡献为24.2%[31]。因此，可认为本文观测到的物候变化主要由较大地域范围内的气温变化引起，局地热岛效应只起了次要作用。所以本文的研究结论对于指导黑龙江乃至整个东北地区依据气温变化特征适当调整农业活动方式具有一定借鉴价值。

物候观测是确定植物如何响应区域气候变化最敏感的资料之一[32]。利用观测资料编制自然历不仅能预测农时、指导农事活动，也可以系统指示气候变化。气象条件的改变对农业生产有重要影响，准确地指示和预测气候变化对预防农业气象灾害、提高作物产量有重要意义。同时，对不同植物物候变化研究能体现生态系统对气候变化的响应方式，为进一步研究植被响应的过程和机理、科学评估气候变化对生态系统的影响等科学问题提供了理论依据和重要线索[33,34]。

参考文献(References)

[1]竺可桢,宛敏渭.物候学.北京:科学出版社,1973.[Zhu Kezhen,Wan Minwei.Phenology.Beijing:Science Press,

1973.]

[2]Root T,Price J,Hall K,et al.Fingerprints of global warming on wild animals and plants.Nature,2003,421:57-60.

[3]杨国栋.北京地区的物候日历及其应用.北京:首都师范大学出版社,1995.[Yang Guodong.The Natural Calendar of

Beijing and Its Application.Beijing:Capital Normal University Press,1995.]

[4]宛敏渭.中国自然历选编.北京:科学出版社,1986.[Wan Minwei.Selected Natural Calendars of China.Beijing:Sci-

ence Press,1986.]

[5]宛敏渭.中国自然历续编.北京:科学出版社,1987.[Wan Minwei.Continuation of Natural Calendars of China.Bei-

jing:Science Press,1987.]

[6]王连喜,陈怀亮,李琪,等.植物物候与气候研究进展.生态学报,2010,30(2):447-454.[Wang Lianxi,Chen Huail-

iang,Li Qi,et al.Research advances in plant phenology and climate.Acta Ecologica Sinica,2010,30(2):447-454.] [7]白洁,葛全胜,戴君虎,等.西安木本植物与气候要素的关系.植物生态学报,2010,34(11):1274-1282.[Bai Jie,Ge

Quansheng,Dai Junhu,et al.Relationship between woody plants phenology and climate factors in Xi'an,China.Chinese Journal of Plant Ecology,2010,34(11):1274-1282.]

[8]仲舒颖,葛全胜,郑景云,等.近30年北京自然历的主要物候期、物候季节变化及归因.植物生态学报,2012,36(12):

1217-1225.[Zhong Shuying,Ge Quansheng,Zheng Jingyun,et al.Changes of main phenophases of natural calendar and phenological seasons in Beijing for the last30years.Chinese Journal of Plant Ecology,2012,36(12):1217-1225.] [9]Dai J,Wang H,Ge Q.Multiple phenological responses to climate change among42plant species in Xi'an,China.Inter-

national Journal of Biometeorology,2013,57(5):749-758.

[10]Ge Q,Wang H,Rutishauser T,et al.Phenological response to climate change in China:A meta-analysis.Global Change

地理研究34卷1670

Biology,2015,21:265-274.

[11]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-

2326.[Li Rongping,Zhou Guangsheng.Responses of woody plants phenology to air temperature in Northeast China in 1980-2005.Chinese Journal of Ecology,2010,29(12):2317-2326.]

[12]国志兴,张晓宁,王宗明,等.东北地区植被物候期遥感模拟与变化规律.生态学杂志,2010,29(1):165-172.[Guo

Zhixing,Zhang Xiaoning,Wang Zongming,et al.Simulation and variation pattern of vegetation phenology in Northeast China based on remote sensing.Chinese Journal of Ecology,2010,29(1):165-172.]

[13]李国正,杨鹏,唐华俊,等.气候变化背景下东北三省主要作物典型物候期变化趋势分析.中国农业科学,2011,44

(20):4180-4189.[Li Guozheng,Yang Peng,Tang Huajun,et al.Trend analysis of typical phenophases of major crops un-

der climate change in the three provinces of Northeast China.Scientia Agricultura Sinica,2011,44(20):4180-4189.] [14]陈群,耿婷,侯雯嘉,等.近20年东北气候变暖对春玉米生长发育及产量的影响.中国农业科学,2014,47(10):1904-

1916.[Chen Qun,Geng Ting,Hou Wenjia,et al.Impacts of climate warming on growth and yield of sping maize in re-cent20years in Northeast China.Scientia Agricultura Sinica,2014,47(10):1904-1916.]

[15]朱宏纯.论哈尔滨的物候季节划分与物候历.自然资源研究,1985,(3):51-62.[Zhu Hongchun.A discussion of the di-

vision of phenological season and natural calendar in Harbin.Natural Resources Study,1985,(3):51-62.]

[16]李长海,裴顺祥,郭泉水.哈尔滨市3种灌木物候对气候变化的响应.东北林业大学学报,2011,39(5):58-61.[Li

Changhai,Pei Shunxiang,Guo Quanshui.Phenological responses of three shrub species to climate change in Harbin, Heilongjiang province.Journal of Northeast Forestry University,2011,39(5):58-61.]

[17]裴顺祥,郭泉水,辛学兵,等.我国东北4种常见阔叶乔木物候对气候变化的响应.林业科学,2011,47(11):183-187.

[Pei Shunxiang,Guo Quanshui,Xin Xuebing,et al.Response of4common broad-leaved arbors phenology to climate change in the northeast China.Scientia Silvae Sinicae,2011,47(11):183-187.]

[18]陶泽兴,葛全胜,王焕炯,等.中国中东部植被景观观赏季划分的物候学基础.地理学报,2015,70(1):85-96.[Tao

Zexing,Ge Quansheng,Wang Huanjiong,et al.Phenological basis for determination of ornamental tourism season in China.Acta Geographica Sinica,70(1):85-96.]

[19]刘玉莲,周海龙,苍蕴琦.四季分明是哈尔滨气候的显著特征.黑龙江气象,2003,(4):21.[Liu Yulian,Zhou Hailong,

Cang Yunqi.Distinct seasons are the salient characters of the climate in Harbin.Heilongjiang Meteorology,2003,(4):

21.]

[20]高鹏,穆兴民,王飞,等.中国东北地区近百年来降水量变化趋势分析.水文,2010,30(5):80-84.[Gao Peng,Mu Xing-

min,Wangfei,et al.Trend analysis of precipitation in Northeast China in recent100years.Journal of China Hydrology, 2010,30(5):80-84.]

[21]Menzel A,Sparks T,Estrella N,et al.European phenological response to climate change matches the warming pattern.

Global Change Biology,2006,12(10):1969-1976.

[22]Estrella N,Menzel A.Responses of leaf colouring in four deciduous tree species to climate and weather in Germany.Cli-

mate Research,2006,32(3):253.

[23]Menzel A.Plant phenological anomalies in Germany and their relation to air temperature and NAO.Climatic Change.

2003,57(3):243-263.

[24]Matsumoto K,Ohta T,Irasawa M,et al.Climate change and extension of the Ginkgo biloba L.growing season in Japan.

Global Change Biology,2003,9(11):1634-1642.

[25]刘玉莲,于宏敏,胡晓径.近百年哈尔滨气温的诊断研究.黑龙江气象,2008,25(2):1-4.[Liu Yulian,Yu Hongmin,Hu

Xiaojing.An analysis of Harbin in temperature during the last one hundred years.Heilongjing Meteorology,2008,25

(2):1-4.]

[26]Schwartz M,Ahas R,Aasa A.Onset of spring starting earlier across the northern hemisphere.Global Change Biology,

2006,12(2):343-351.

[27]Cleland E,Chuine I,Menzel A,et al.Shifting plant phenology in response to global change.Trends in Ecology and Evo-

lution,2007,22(7):357-365.

[28]Ahas R,Jaagus J,Aasa A.The phenological calendar of Estonia and its correlation with mean air temperature.Interna-

tional Journal of Biometeorology,2000,44(4):159-166.

[29]丁淑娟,张继权,刘兴朋,等.哈尔滨市城市发展与热岛效应的定量研究.气候变化研究进展,2008,4(4):230-234.

[Ding Shujuan,Zhang Jiquan,Liu Xingpeng,et al.Quantitative relationship between urban development and heat island effect for Harbin city.Advances In Climate Change Research,2008,4(4):230-234.]

[30]郭红,龚文峰,李雁,等.哈尔滨市热岛效应与植被的关系:基于RS和GIS的定量研究.自然灾害学报,2007,16(2):

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

1671 22-26.[Guo Hong,Gong Wenfeng,Li Yan,et al.Relationship between heat island effect and vegetation in Harbin city: RS and GIS based quantitative study.Journal of Natural Disasters,2007,16(2):22-26.]

[31]Yang X,Hou Y,Chen B.Observed surface warming induced by urbanization in east China.Journal of Geophysical Re-

search:Atmospheres.2011,116(D14):D14113.

[32]Chmielewski T,Wilk K,Snyder-Mackler L.Changes in weight-bearing following injury or surgical reconstruction of the

ACL:Relationship to quadriceps strength and function.Gait&Posture,2002,16(1):87-95.

[33]袁婧薇,倪健.中国气候变化的植物信号和生态证据.干旱区地理,2007,30(4):465-473.[Yuan Jingwei,Ni Jian.

Plants signals and ecological evidences of climate change in China.Arid Land Geography,2007,30(4):465-473.] [34]赵东升,吴绍洪.气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究.地理学报,2013,68(5):602-610.[Zhao Dongsheng,

Wu Shaohong.Responses of vulnerability for natural ecosystem to climate change in China.Acta Geographica Sinica, 2013,68(5):602-610.]

Variations of main phenophases of natural calendar and analysis of responses to climate change in Harbin in1985-2012

XU Yunjia1,2,DAI Junhu1,WANG Huanjiong1,2,LIU Yachen1,3

(1.Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation,Institute of Geographic Sciences and Natural

Resources Research,CAS,Beijing100101,China;2.University of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.School of Geography,Beijing Normal University,Beijing,100875,China) Abstract:According to the phenological data from Chinese Phenology Observation Network of Chinese Academy of Sciences,we compiled the natural calendar for1985-2012with21 plant species and99phenophases in Harbin,Heilongjiang https://www.360docs.net/doc/7612580433.html,paring the calendar with the original one for1963-1984,the research revealed the variation characteristics of99 phenophases.Correlation analysis and regression analysis were used to examine the relationships between changes of phenophases and climatic drivers.Since1985,timing of phenological spring(represented by the timing of bud expansion of Ulmus pumila),summer (represented by the timing of50%of full flowering of Syringa reticulate)and autumn (represented by the timing of fruit maturity of Lonicera maackii)have been advanced by7 days,6days and19days respectively,while timing of phenological winter(represented by the timing of end of leaf fall of Juglans mandshurica)has been delayed by2days.Meanwhile, compared with the original calendar,the average dates of phenophases have been advanced by 3to11days in spring,summer and autumn,but delayed by3days in winter.The earliest date of phenology showed advances mainly in all seasons,while the latest dates of phenology were delayed in summer and winter.The order of some phenophases in phenological seasons changed with different degrees.Temperature changes before the majority of phenophases is probably the main reason for the changes of phenological season in the last30years.Different sensibility of different species and phenophases may result in the change of phenophases order in seasons.The result that the phenological events in spring have been advanced in accordance with many other studies at home and abroad,showing the responses of ecosystems to a warming atmosphere.

Keywords:natural calendar;temperature change;phenology;responses;Harbin

地理研究34卷

附表1985-2012年哈尔滨自然历

Annex Natural calendar in Harbin(1985-2012)

次序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

物候现象

白榆叶芽膨大期

紫丁香叶芽膨大期

暴马丁香叶芽膨大期

珍珠梅叶芽开放期

兴安杜鹃叶芽膨大期

梣叶槭叶芽开放期

白榆开花始期

暴马丁香叶芽开放期

旱柳叶芽开放期

修枝荚蒾叶芽开放期

白榆叶芽开放期

鸡树条荚蒾叶芽开放期

金银忍冬叶芽开放期

兴安杜鹃叶芽开放期

暴马丁香开始展叶期

兴安杜鹃开花始期

梣叶槭开花始期

紫丁香叶芽开放期

梣叶槭开花盛期

榆叶梅叶芽开放期

旱柳开花始期

暴马丁香展叶盛期

山杏开花始期

梣叶槭开花末期

榆叶梅开花始期

胡桃楸叶芽开放期

水曲柳开花始期

榆叶梅开花盛期

毛樱桃开花始期

水曲柳叶芽开放期

毛樱桃开花盛期

紫丁香开花始期

水曲柳开花末期

紫穗槐叶芽开放期

榆叶梅开花末期

毛樱桃开花末期

红松叶芽开放期

紫丁香开花盛期

修枝荚蒾开花始期

白榆果实成熟期

观测年数

14

15

16

16

16

12

16

16

6

14

13

16

16

15

17

17

13

15

13

15

6

17

17

13

17

13

17

17

9

16

9

17

17

6

17

9

11

17

17

15

平均日期

3-28

3-31

4-5

4-8

4-9

4-14

4-16

4-16

4-17

4-19

4-19

4-19

4-20

4-20

4-22

4-23

4-23

4-25

4-26

4-27

4-27

4-30

5-1

5-1

5-1

5-3

5-4

5-4

5-5

5-5

5-8

5-8

5-9

5-11

5-13

5-13

5-14

5-14

5-17

5-17

最早日期

3-14

1-4

3-19

3-29

3-16

3-28

3-29

4-7

4-10

4-7

4-5

4-7

4-7

4-8

4-10

4-13

4-14

4-12

4-17

4-15

4-13

4-18

4-19

4-19

4-19

4-20

4-26

4-24

4-27

4-20

4-30

4-21

4-30

4-16

5-1

5-4

4-29

4-28

5-8

5-4

最晚日期

4-23

4-24

4-26

4-21

6-4

4-26

5-4

5-2

4-25

4-30

5-5

5-2

5-1

5-4

5-8

5-4

5-1

5-22

5-4

5-12

5-12

5-15

5-16

5-10

5-15

5-14

5-16

5-17

5-9

5-21

5-13

5-26

5-18

5-28

5-22

5-28

6-6

6-1

5-25

5-26

多年变幅

(天)

40

111

38

23

80

29

36

25

15

23

30

25

24

26

28

21

17

40

17

27

29

27

27

21

26

24

20

23

12

31

13

35

18

42

21

24

38

34

17

22

与原自然历平均

日期差值(天)

-6.1

-8.3

-5.1

-1.3

-0.8

-4.3

-0.8

-2.7

-4.7

-3.9

5.1

-1.8

-4.5

2.7

-2.7

-7.5

-6.3

1.7

-4.5

-0.9

-5.3

-0.9

-2.9

-7.7

0.9

-3.2

-4.8

0.5

-3.8

-2.8

-3.7

-0.1

-3.7

-7.5

-5.9

-4.2

-6.9

0.3

-1.8

-6.6

1672

9期徐韵佳等：1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

续附表

次序41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

物候现象

锦带花开花始期

梓叶芽开放期

修枝荚蒾开花盛期

桑开花始期

水曲柳展叶盛期

桑开花盛期

金银忍冬开花始期

鸡树条荚蒾开花始期

金银忍冬开花盛期

东北山梅花开花始期

修枝荚蒾开花末期

桑开花末期

白榆果实脱落末期

旱柳果实脱落末期

紫丁香开花末期

东北山梅花开花盛期

暴马丁香开花始期

金银忍冬开花末期

锦带花开花末期

暴马丁香开花盛期

东北山梅花开花末期

紫穗槐开花始期

紫穗槐开花盛期

暴马丁香开花末期

桑果实成熟期

梓开花始期

梓开花盛期

珍珠梅开花始期

榆叶梅果实成熟期

珍珠梅开花盛期

紫穗槐开花末期

珍珠梅开花末期

金银忍冬果实成熟期

胡桃楸果实成熟期

梣叶槭果实成熟期

胡桃楸叶开始变色期

梣叶槭叶开始变色期

桑叶开始变色期

胡桃楸果实开始脱落

桑开始落叶期

修枝荚蒾果实成熟期

观测年数

15

16

17

16

17

16

17

17

17

15

16

16

15

5

17

15

17

17

15

17

15

7

7

17

13

15

15

16

14

16

7

16

17

13

13

16

13

17

13

17

15

平均日期

5-18

5-19

5-19

5-20

5-22

5-23

5-24

5-27

5-27

5-27

5-28

5-30

5-31

5-31

5-31

6-1

6-6

6-6

6-6

6-9

6-10

6-13

6-19

6-23

6-29

6-29

7-2

7-7

7-11

7-12

7-21

8-4

8-13

8-14

8-20

8-22

8-24

8-27

8-27

8-31

9-2

最早日期

5-12

5-9

5-11

5-7

5-17

5-9

5-12

5-18

5-15

4-28

5-21

5-17

5-18

5-20

5-11

5-16

5-11

5-25

5-22

5-15

5-28

5-28

6-4

6-6

6-9

6-17

6-11

6-25

7-5

7-2

6-21

7-16

6-23

5-8

7-6

7-29

7-22

7-30

8-10

7-31

7-26

最晚日期

5-26

5-27

5-26

6-1

5-27

6-4

6-1

6-4

6-3

6-5

6-4

6-16

6-17

6-14

6-26

6-10

6-16

6-19

6-29

6-20

6-20

6-24

7-14

8-1

11-6

7-16

7-23

7-19

7-25

7-21

8-27

8-25

9-5

9-6

9-10

9-11

9-10

9-16

9-15

9-21

9-23

多年变幅

(天)

14

18

15

25

10

26

20

17

19

38

14

30

30

25

46

25

36

25

38

36

23

28

40

56

150

29

42

24

20

19

67

40

74

121

66

44

50

48

36

52

59

与原自然历平均

日期差值(天)

-2.2

4.4

-4.2

-2.4

0.6

-2.6

-3.6

-3.0

-3.6

-3.5

-3.3

-2.9

0.1

-3.6

2.9

-0.5

-6.0

-1.8

-6.3

-16.6

-4.7

-5.0

-0.6

-5.1

9.5

-12.5

-14.7

-9.6

-17.4

-9.4

12.7

-12.3

-18.4

-24.5

-16.0

-19.4

-16.8

-15.6

-19.5

-22.1

5.9

1673

地理研究34卷

续附表

次序82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

物候现象

鸡树条荚蒾果实成熟期

榆叶梅开始落叶期

珍珠梅开始落叶期

胡桃楸叶全部变色期

修枝荚蒾果实开始脱落期

梣叶槭叶全部变色期

桑叶全部变色期

榆叶梅叶全部变色期

鸡树条荚蒾开始落叶期

胡桃楸落叶末期

桑落叶末期

白榆叶全部变色期

梣叶槭落叶末期

鸡树条荚蒾叶全部变色期

榆叶梅落叶末期

珍珠梅落叶末期

白榆落叶末期

鸡树条荚蒾落叶末期

观测年数

17

16

16

14

7

12

16

16

16

14

17

12

13

16

16

17

16

17

平均日期

9-6

9-10

9-16

9-18

9-21

9-22

9-28

9-30

10-1

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-12

10-15

10-22

10-25

最早日期

8-18

8-26

9-2

9-3

8-19

9-4

9-20

9-13

9-16

9-14

9-25

9-17

9-12

9-24

9-22

9-18

9-21

10-7

最晚日期

9-28

9-21

10-12

9-30

10-28

10-4

10-10

10-13

10-15

10-17

10-19

10-27

10-21

10-27

11-3

11-20

11-17

11-10

多年变幅

(天)

41

26

40

27

70

30

20

30

29

33

24

40

39

33

42

63

57

34

与原自然历平均

日期差值(天)

-7.5

-10.3

-11.4

-6.7

-0.9

-3.6

-3.0

0.7

2.1

2.0

-1.4

0.6

-1.2

8.1

-0.9

1.9

4.8

4.8

注：表中“3-28”表示3月28日。1674