引言

植物物候对全球增暖的响应研究是当前全球变化研究中的热点领域之一。1906—2005年，全球平均气温上升(0.74±0.18) ℃^[1]，增温现象明显。近年来，国内外关于植物物候对气候变化的响应研究结果表明，春季物候期提前、秋季物候期延迟生长季相对延长^[2-8]。一般情况下，植物物候的早晚波动主要受气温影响^[9-10]，而且利用植物物候资料可以诊断并且预测温度异常^[11]。Sparks等^[12]指出，全球升温3.5 ℃，春季开花期约提前2周。张福春等^[7-8]认为，北京地区年均温上升1 ℃，春季物候期提前3.7 d。祁如英等^[13]发现，青海省上年11月至当年4月的平均气温偏高1 ℃，小叶杨叶芽平均开放期提早2~6 d。植物物候期对气候变化的响应因植物种类、季节、地理位置的不同差别很大^[14-15]。本文利用多年内蒙古地区小叶杨叶芽开放期的物候资料及气候资料，重点探讨不同时段的温度、降水、日照时数对小叶杨叶芽开放期的影响，同时探讨气候因子对小叶杨叶芽开放期的综合影响，分析物候期对气候变化的响应程度，以弥补此类研究的不足。

内蒙古自治区位于我国北部边陲，呈狭长形，横贯东北、华北和西北地区，南北直线距离约1700 km，东西相隔约2500 km，平均海拔1000 m^[16]。内蒙古属温带大陆性季风气候，东西跨度大，水、热的空间分布不均衡，水热条件呈东北—西南走向的弧形带状分布，其中，水分表现为递减，热量递增^[17]，气候变化已引起了一系列生态环境问题^[18]。小叶杨是内蒙古木本植物具有代表性的物种，叶芽开放期是春季物候的开始，叶芽开放期的研究不仅有助于增进不同水热条件下植被对气候变化响应的理解，而且对生态环境保护及林业部门优化组合等提供科学的参考价值。

1 资料与研究方法 1.1 资料来源

选用内蒙古8个牧业气象观测站(表 1)代表性物种小叶杨(Populus simonii carr.)进行物候期观测，本文选择春季物候的叶芽开放期进行分析。

气候数据采用1961—2006年的逐旬地面观测数据，数据内容包括平均气温(T)、降水(R)、日照时数(S)。季节划分按照12、1、2月份为冬季，3、4、5月份为春季，6、7、8月份为夏季，9、10、11月份为秋季；其中3—4月为早春，4—5月为晚春。

1.2 方法

将物候观测数据以当年1月1日为起点进行标准化，得出年顺序累积天数Julian日^[19]，即距离1月1日的天数。对各植物物候期的Julian日与年份进行一元线性回归，回归方程为：y=a₀ + a₁x；则趋势变率方程为dy/dx=a₁，把a₁称作倾向率，用经验正交多项式确定系数，分析植物的物候变化趋势，并检验回归方程的显著性。叶芽开放期与气温、降水量及日照时数进行相关分析，研究小叶杨叶芽开放期变化对气候变化的响应规律。

数据分析采用EXCEL和SPSS统计分析软件。

2 结果与分析 2.1 小叶杨叶芽开放期的变化趋势及地域差异

小叶杨叶芽开放期是指小叶杨叶芽的鳞片裂开，叶芽上部现出新鲜颜色的尖端。叶芽是木本植物的幼体发育而成，叶芽开放是冬季过去到春季开始的一个明显象征，叶芽开放迟、早与叶芽开放前期的养分运输、储藏及气候有密切联系^[13]。

内蒙古地区小叶杨叶芽开放期差异很大(表 2)，叶芽开放期从西部到东部蔓延整个春季，全区平均开放期为4月24日。位于内蒙古西部的阿拉善盟孪井滩叶芽开放期最早，平均出现在4月1日；位于内蒙古东部呼伦贝尔市的鄂温克叶芽开放期最晚，平均出现在5月9日，两地相差39 d。历年中镶黄旗叶芽最早开放(1990年3月28日)，鄂温克最晚(2004年5月23日)。同一地区叶芽开放期的年际变化也很大，近30年内蒙古地区小叶杨叶芽开放期最早最晚年的振幅15~34 d不等。

根据郑景云等^[20]提出的植物物候期地理分布规律，即自2月底至5月初，纬度每差1度，物候期平均相差2.8 d；经度每差1度，物候期平均相差0.49 d；海拔高度每差100 m，物候期相差1.1 d。额尔古纳与巴雅尔吐胡硕基本处在同一经度上，海拔高度差别也不大，纬度相差5.1度，故叶芽开放期平均相差14.28 d，实际相差7 d(表 3)；额尔古纳与孪井滩，按分布规律计算叶芽开放期平均相差49 d，实际相差35 d。所以，内蒙古地区小叶杨叶芽开放期，遵循植物物候期的地理分布规律，但具有地区特殊性。

分析内蒙古各地小叶杨叶芽开放期的变化趋势(图 1、表 2)，可以看出，虽然不同地区历年叶芽开放期迟早不同，但其变化趋势除额尔古纳以外，其他地区较为一致，即叶芽开放期呈延迟的趋势。额尔古纳叶芽开放期提前，趋势倾向率为0.2352 d/a；镶黄旗延迟趋势明显，倾向率达0.9791 d/a，而孪井滩趋势不明显，趋势倾向率为0.0892 d/a。内蒙古地区均表现出1989—1992年小叶杨叶芽开放期出现最早，1999左右最晚，随后2002年以后又表现为强烈的延迟趋势。近30年虽然额尔古纳整体呈提前趋势，但2002年以后，推迟现象明显，与其他地区一致。所以，目前内蒙古地区小叶杨叶芽开放期处于延迟趋势中。

2.2 气象因子对内蒙古小叶杨叶芽开放期的影响

大量研究表明，植物物候期变化与一定时间内气象条件密切相关^[21]。基于内蒙古地区小叶杨叶芽开放时间为3—5月，故探讨了1982—2006年间内蒙古8个物候站小叶杨叶芽开放期与上年冬季到春季的平均温度、降水量、日照时数的相关关系(表 4)。通过表 4可以看出，内蒙古地区东西跨度大，水、热的空间分布不均衡，各地各时段的气温、降水、日照等不同的气象条件对内蒙古小叶杨叶芽开放期的影响不同。

2.2.1 气温对内蒙古小叶杨叶芽开放期的影响

额尔古纳、巴雅尔吐胡硕、察右后旗的小叶杨叶芽开放期与早春、晚春及春季气温均呈显著负相关，察右后旗还与冬季气温(上年12月至当年2月)呈显著负相关，即气温升高，小叶杨叶芽开放期提前。鄂温克、锡林浩特、乌审召地区的小叶杨叶芽开放期与春季气温虽相关性不显著，但也表现出负相关的趋势，而镶黄旗和孪井滩却表现出正相关的趋势。

总体上，内蒙古小叶杨叶芽开放期与不同时段的气温都具有显著的相关性，春季气温升高，小叶杨叶芽开放期提前，春季气温下降，小叶杨叶芽开放期推迟。

2.2.2 降水及日照时数对内蒙古小叶杨叶芽开放期的影响

降水方面，内蒙古8个物候站仅乌审召的小叶杨叶芽开放期与冬季降水(上年12月至当年2月)呈显著负相关，即降水增多，小叶杨叶芽开放期提前。其他各地与不同时期降水的关系都没有通过0.05的显著性检验，可见，降水对叶芽开放期的影响不显著。日照方面，只有锡林浩特的叶芽开放期与晚春(4—5月)的日照时数呈显著负相关，所以，日照时数对叶芽开放期的影响也不显著。

2.3 气候变化对内蒙古小叶杨叶芽开放期的综合影响

植物生长发育不能只依靠单一的气象因子，而是多个环境要素的综合效应，在以上气象要素的相关性分析中，气温与小叶杨叶芽开放期呈显著相关性，而降水和日照次之，但是在干旱半干旱的内蒙古地区，降水是影响植物生长发育的主导生态因子，因此内蒙古地区不能忽略降水的作用。

多年来内蒙古地区春季气温逐年升高，降水变化趋势不明显(图 2)。内蒙古地区春季气温与小叶杨叶芽开放期年际间的波动响应较好，且与小叶杨叶芽开放期呈负相关，然而，并不是所有的春季高温都对应着小叶杨叶芽开放期的提前。进一步分析发现，春季气温高，而小叶杨叶芽开放期变化小或推后的年份，春季降水相对较少。春季气温低，降水少的年份，叶芽开放期都较晚。例如：1987年额尔古纳叶芽开放期最迟，各气象要素与历年平均值相比，春季气温偏低27.5 ℃(1987年春季气温-22 ℃)，降水偏少180 mm；1998年鄂温克春季温度最高，与历年平均相比偏高2.9 ℃，然而降水比正常年份偏少59 mm，叶芽开放期虽然很早，但仍不及气温与历年平均相比偏低1 ℃，而降水偏多29 mm的2001年早。综合分析，在日照丰富的内蒙古地区，气温与降水共同影响着小叶杨的叶芽开放。首先，温度达不到植物需求，降水虽多，植物仍无法生长发育，然而，当温度达到需求后，如果降水不能满足生长需要，特别是前期降水少，受到干旱的胁迫，势必会阻碍小叶杨的叶芽开放。所以内蒙古小叶杨叶芽开放期受温度、降水的综合影响，且区域间差异显著。但植物的生长发育是个复杂的过程，气候因子对其的影响机理有待进一步深入研究。

3 结论

根据多年的物候及气候资料，利用趋势倾向率法统计分析得出：在当地水热条件和气候变化的影响下，1981—2006年内蒙古地区小叶杨叶芽开放期变化趋势表现为强烈的地域差异。主要结论有：

(1) 内蒙古地区小叶杨叶芽开放期从西部到东部蔓延整个春季，全区平均开放期为4月24日，小叶杨平均叶芽开放期孪井滩最早，鄂温克最晚，具有明显的地域差异。从早到晚依次是，孪井滩、镶黄旗、乌审召、察右后旗、锡林浩特、巴雅尔吐胡硕、额尔古纳、鄂温克。最早最晚地区小叶杨平均叶芽开放期相隔39 d。

(2) 虽然不同地区历年叶芽开放期迟早不同，但其变化趋势除额尔古纳以外，其他地区较为一致，即叶芽开放期呈延迟的趋势，额尔古纳叶芽开放期提前，趋势倾向率为0.2352 d/a；镶黄旗延迟趋势明显，倾向率达0.9791 d/a。内蒙古地区均表现出1989—1992年小叶杨叶芽开放期出现最早，1999年左右最晚，随后2002年以后又表现为强烈的推迟趋势，即目前内蒙古地区小叶杨叶芽开放期呈延迟趋势(栾井滩除外)。

(3) 内蒙古小叶杨叶芽开放期与春季气温呈显著的负相关性，而与春季降水和日照时数的相关性不显著。

(4) 内蒙古小叶杨叶芽开放期的变化是多气象因子的综合作用，其中气温占主导地位，降水是干旱的内蒙古地区关键因子，它与气温共同影响物候的变化。