摘要
杨柳科植物(Salicaceae)是气候变化的指示树种，研究杨柳科植物花期有着极其重要的科学意义;作为中国北方较为常见的花粉致敏植物，对其进行准确的模拟与预测也具有重要现实意义。本研究综合使用农业气象观测网和中国物候观测网物候数据，分别对1963-2019年共57年时间里中国北方温带地区261个站点垂柳、旱柳、毛白杨、加拿大杨、小叶杨和新疆杨六种杨柳科植物花期进行模拟，在不同尺度上建立了模型，优选出各个尺度上最优模型，率定出中国北方温带地区六种杨柳科植物具有生理意义的模型参数，并分析气温对杨柳开花的影响机制，旨在更科学、更准确地进行杨柳科植物花期模拟与预测。主要结果为: (1)中国北方温带地区六种杨柳科植物花期顺序中，杨属植物花期发生早于柳属植物，毛白杨为六种杨柳科植物的早春种，旱柳为晚春种。1963年以来，六种杨柳科植物花期的年际变化趋势总体上并不显著。但从1981年以后，杨柳科植物花期年际变化趋势较为明显，垂柳、旱柳、加拿大杨、新疆杨花期基本上呈现出提前的趋势，通过显著性检验花期变化趋势为平均每十年提前1.0-2.9d。毛白杨和小叶杨的花期则呈现出推迟的趋势，其中毛白杨花期年际变化趋势显著，平均每十年推迟2.5-3.3d。空间趋势变化特征上，各站点杨柳科植物花期则以提前为主。 (2)中国北方温带地区六种杨柳科植物花期的起点温度介于0.7-4.4℃,早春种的起点温度较低，毛白杨、新疆杨花期起点温度分别为0.9、0.7℃;晚春种的起点温度较高，小叶杨、垂柳、旱柳花期起点温度为4.4、3.7、2.2℃;加拿大杨花期起点温度为4.2℃。 (3)花期各时期单独模拟的内部检验结果表明，简单积温模型和冷激模型都取得了较好的模拟效果，模拟值与实测值呈极显著的正相关关系。在18个最优模型中，有13个模型为冷激模型，占比72.2％,在区域尺度上对杨柳科植物花期模拟时需要考虑冷激效应。最优模型的外部检验结果说明模型的预测能力较好，所有最优模型预测值与实测值均呈极显著的正相关，RMSE为5.8-12.0d。最优模型预测杨柳科植物花期比实际情况偏晚。 (4)冷激模型在区域尺度上表现较好，但在单站尺度和基于年份的时间尺度上简单积温模型反而会更高效。基于模型参数，杨柳科植物花期各时期的实际有效积温均呈显著增加的趋势，平均每十年增加2.5-49.3℃·d;除旱柳外，其他五种杨柳科植物实际冷激量的年际变化呈现出减少趋势。在冷激量不足的情况下，杨柳科植物会通过增加实际有效积温，防止过早花期的发生。此外，日最高温度比日最低温度更能影响杨柳科植物花期。
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