毕业论文几种常见木本植物生长物候期观测分析

本科生毕业论文（设计）题 目：几种常见木本植物生长期物候观测分析初探 专业代码： 070703 作者姓名： 杨 耀 学 号： 2007201994 单 位： 环境与规划学院 指导教师： 陈永金 2011年5月31日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名： 日期 目 录前 言11 观测地的自然状况11.1 观测地的环境条件11.2 主要影响气候因子22 材料和研究方法22.1 材料22.2 研究方法23 结果与分析33.1 木本植物芽的生长变化及物候33.1.1 苹果树叶芽和花芽的物候分析33.1.2 杏树叶芽的物候分析43.1.3 桃树叶芽和花芽的物候分析53.2 温度对木本植物春季物候期的影响63.3 水分、光照及其他非生物因子对木本植物春季物候期的影响73.3.1 水分对木本植物春季物候期的影响73.3.2 光照对木本植物春季物候期的影响73.3.3 其他非生物因子对木本植物春季物候期的影响84 结论与讨论9参考文献10致 谢11聊城大学本科毕业论文（设计）摘 要物候是指示气候和自然环境变化的重要指标，通过对2010-2011年聊城地区几种常见木本植物生长形态、开花、长叶等物候特征的实地观测，分析表明：杏树进入物候期的时间最早，比同一地区苹果树、桃树要早57d；同一植物受生物因素和非生物因素影响进入物候期的时间不同；温度是控制物候早迟的主导因素，2010年春季受寒潮影响，温度偏低，几种常见木本植物进入物候期2011年要比2010年早710d，杏树对温度变化最为敏感，同时水分、光周期、土壤因素等其他环境因子制约着植物物候期的变更。本文的重点是分析木本植物春季物候期生长习性及物候变更的影响因素，研究聊城地区近几年的物候特点。关键词 聊城；物候期；木本植物；温度；气象因子2AbstractPhenology is indicative of climate change and an important indicator of the natural environment,through the 2010-2011 Liaocheng growth morphology of several common woody plants,flowers,leaves, phenological characteristics such as field observations,analysis shows that: apricot into the phenology of the time First, than the same area apple, peach earlier 5 7d; the same plant by biological factors and abiotic factors into the phenology of different periods of time; temperature is to control the early phenology of the dominant factor in late 2010, by the cold of spring, Temperature is low,several common woody plants into the phenology of late 2011 than 7 10d,apricot trees are most sensitive to temperature change,while moisture, photoperiod, soil factors and other environmental factors constraining plant phenology changes. Focus of this article is to analyze the spring phenology of woody plant growth habits and physical factors climate change research in recent years， Liaocheng phenological characteristics.Key words: Liaocheng; phenology; woody plant; temperature; meteorological factor聊城大学本科毕业论文（设计）几种常见木本植物生长期物候观测分析初探前 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。它的目的是认识自然季节现象变化的规律，以服务于农业生产和科学研究1。物候是大自然告诉我们季节变化的直接语言，它是指示气候变化的直接指标，这种指标是一种看得见、摸得着的活指标1。随着全球气候变暖，物候正在发生变化，许多植物和动物通过改变与春天的到来和秋天的开始相关的同步活动以适应变暖而带来更长的生长季。现阶段所发生的物候现象的变化都是环境因素综合变化的结果，影响木本植物物候变化的主要因素有生物因素和非生物因素。生物因素包括物种的遗传因素、生长习性等；非生物因素主要是气候环境的影响因素，包括温度、水分、太阳光直射、土壤因素等其他非生物因素。近年来随着全球气候变暖，木本植物物候期也发生相应的响应变化，温度升高物候期提前，温度降低物候期推迟等。通过历年观测资料分析，郑景云、张福春认为，年平均气温升高1，春季物候期分别提前3.5d、3.7d，年平均气温降低1，物候期分别推迟8.8d2。不同植物在相同的气候条件下植物物候期变化不同，同一植物所处地理位置不同对物候期响应不同。所以，物候在指示农时是活农时，研究物候的指示现象，对于预告农事、引导农作物种植、农作物布局等其他方面有着重要的意义。现阶段聊城市正大力发展农业循环经济，通过收集资料、分析数据，旨在为聊城市农业循环经济的建设、绿化林带的建立以及植物病虫害的防治提供依据。1 观测地的自然状况1.1 观测地的环境条件研究地点位于山东聊城市聊城大学校园内，聊城市位于3547N3702N和11516E11632E之间，聊城市南北直距138公里，东西直距114公里。总面积8715平方公里，总人口557.52万人，人口密度每平方公里640人。地处黄河冲积平原，地势西南高、东北低，海拔高度约3444m，受黄河泛滥冲击影响土壤表层质地划分有沙土、沙壤土、轻壤土、中壤土、重壤土和粘土，其厚度约725m，PH值7.07.5，土壤肥力和含水量较低，区内天然植被很少，地表植被多为农作物，如小麦、玉米、大豆、棉花和其它杂粮，林业方面有人工栽培的用材林、农田林网防护林、河岸防护林、果园林、四旁树木以及次生草植物群落。但校园内绿化率较高，木本植物种类丰富3。观测点按照物候期观测标准选择4。1.2 主要影响气候因子研究区属于温带季风气候区，具有显著的季节变化和季风气候特征，属半干旱大陆性气候。大陆地度为62.8-64.8，年干燥度为1.7-1.9。春季干旱多风，回暖迅速，光照充足，太阳辐射强；夏季高温多雨，雨热同季；秋季天高气爽，气温下降快，太阳辐射减弱。全市年平均气温为13.1，1月份最冷，平均气温为-2.5；7月份最热，平均气温为26.7。全年0积温4884-5001，全年10积温4404-4524，全市范围内热量差异较小5。2 材料和研究方法2.1 材料几种常见木本植物物候期观测资料均来自聊城大学物候观测小组2011年3月5日-5月10日的观测记录，选定生长长势中庸的苹果、杏树、桃树、梨树等其他具有代表性的木本植物，树龄约5-6年生，每种植物选择3-5株挂牌进行观测记录。所有固定树株均在正常的人工管理下，在自然条件下生长观测。2.2 研究方法观测植物分别在阴面和阳面选择两个测量点，观测在每天下午16点至18点之间隔日或逐日进行。每次观测记录各个物候期木本植物的生长状况，通过游标卡尺测量芽、叶、花的长势，观测记录实时温度、湿度和当日最高和最低气温，将所得数据进行汇总，并用EXCIL软件进行处理，得出被观测木本植物花芽、叶芽生长动态，结合观测期温度、湿度、光照时间进行分析，以期得出被观测木本植物与以上因素间的相关关系。3结果与分析3.1 木本植物芽的生长变化及物候3.1.1 苹果树叶芽和花芽的物候分析苹果树的芽可以分为叶芽和花芽，叶芽呈三角形，尖长而弯曲，展叶后长成枝，叫做新梢或营养枝6。叶芽的物候期主要经历了叶芽膨大期-开放期-展叶期-叶最大化期四个过程。观测地苹果树叶芽发育周期、叶芽发育长度变化如表1、图1 所示。表1 2011年苹果树叶芽发育物候期叶芽物候期叶芽膨大期叶芽开放期展叶期叶最大化期日期(月/日)3/53/153/203/304/24/255/1天数（天）101023图1 2011年苹果树叶芽发育长度变化由于今年春季温度适宜，苹果树叶芽发育周期较短，约30d，其中叶芽膨大期2d，持续时间最短；叶芽开放期6d；展叶期20d，此阶段为植物营养聚集阶段，叶芽长度变化明显，持续时间长。苹果树果叶至五一后达到全盛时期。花芽是混合花芽，一般着生在短、中枝的顶端，有些品种长稍上部的侧芽也可形成花芽5。通过观测选定的苹果树植株我们发现：植株向光测花芽长势饱满，背光侧花芽瘦小；同一植株底层花芽长势瘦小，上层花芽长势饱满；相邻不同长势的苹果树之间花芽也存在着差异；今年苹果树芽的发育较几年相比变晚，这与今年气候变化无常有关。3.1.2 杏树叶芽的物候分析杏树的芽按其在枝条上着生位置分为顶芽和侧芽。侧芽着生在叶腋内，所以又叫腋芽。叶芽瘦小，萌发后长出枝条和叶片。侧芽依其每一节上着生芽的数量有单芽和复芽，单芽又有单叶芽和单花芽之分。复芽均为叶芽与花芽并生7。杏树叶芽物候期分为叶芽膨大期叶芽开放期展叶期叶芽最大化期。观测地杏树叶芽发育周期、叶芽发育长度如表2、图2所示。表2 2011年杏树叶芽发育周期叶芽物候期叶芽膨大期叶芽开放期展叶期最大化期日期(月/日)3/233/303/304/34/35/15/1天数（天）7411图2 2011年杏树叶芽发育长度通过分析观测记录数据，杏树叶芽膨大期7d，叶芽开放期4d，展叶期11d，受其遗传因素和营养差异以及外界气候变化影响，叶片发育周期持续时间较长。3月份受冷空气影响，温度偏低，杏树叶芽发育缓慢，冷空气过后温度回升，叶芽发育较快。3.1.3 桃树叶芽和花芽的物候分析桃树的芽分为叶芽、花芽和潜伏芽三种。叶芽着生在枝条顶端和叶腋部位，花芽为纯生芽，侧生着生在叶芽的旁边，花芽有单花芽和复花芽之分，同一节上只着生一个花芽的称为单花芽；叶芽两侧各着生一个花芽的称为复花芽；潜伏芽是由枝条基部的少数几个不萌发叶芽而形成的8。图3、图4分别是观测地桃树花花芽的生长曲线图、叶芽的生长图。图3 2011年桃树花芽生长曲线图图4 2011年桃树叶芽生长曲线图桃树的花芽始芽期为3月8日。比叶芽始芽期早12天，3月20日以后花芽、叶芽生长明显加快。始芽期前后最低气温4，最高温度为13，3月13、14日温度骤然下降至零下，但对桃树的正常生长没有显著的影响。观察发现，在同样的气候、土壤和栽培管理条件下，成年树开始早，幼龄树开始晚；弱树开始早，强壮树开始晚；短梢开始早，长梢开始晚。3.2 温度对木本植物春季物候期的影响影响木本植物物候期的非生物因素非常多，有温度、水分、太阳光直射、土壤等，其中温度是控制木本植物物候期早迟的关键性因子，温度升高到某一临界值，能够激发植物体内酶的活性，加快植物体内的新陈代谢，使木本植物物候期提前。表3是2009年、2010年、2011年杏树花芽各个物候期时的温度比较，表4是2009年、2010年、2011年杏树花芽的生长对比图。表3 2009年、2010年、2011年杏树花芽物候期的温度对比表日期温度年份3.8/3.153.14/3.233.16/3.253.18/3.293.20/3.313.22/4.13.30/4.9200917.513.119.626.218.812.811.320109.8131216.5191419201114.312.614.719.519.413.415.4表4 2009年、2010、2011年杏树花芽生长期对比表年度花芽膨大期花蕾期开花期始期盛期末期20093.83.143.153.183.193.223.3020103.153.233.243.293.304.14.920113.93.223.233.283.283.304.6由观测地记录数据得出，在杏树的生长时，杏树对温度的变化尤为敏感，其要达到一定的生长状态，则需要达到一定的温度条件。2011年杏树花芽膨大期温度为17.5C，2010年杏树花芽膨大期温度为9.8C，2010年3月份平均温度较2011年3月份平均温度要低，2011年杏树的物候现象开始出现较2010年相比要早78d，各个物候期都要比2010年要早；2009年的3月份的平均温度比2011年的要高，2009年杏树进入各个物候期较2011年要早35d。积温作为某一时段内逐日平均温度累加之和，是研究温度与生物有机体发育速度之间关系的一种指标，也是表征地区热量条件的一种标尺9。当积温达到一定阈值时，才能解除植物的冬眠状态，植物才能够迅速生长，某个物候期才能出现相应的物候特点。以杏树花芽叶芽发育过程为例，且隔日计算。表5. 2010年与2011年杏树发芽积温值比较时间（年，月，日）积温（度）2009.3.15-4.30453.732010.3.15-4.30414.92011.3.15-4.30430.3由数据得出三值接近，然而2009年整个观测日期都早于2010年与2011年。而且从网上可查，2010年三月份我省气温忽高忽低，均温十二年来最低，四月上旬我省平均温为10.9摄氏度，往年持平，中旬为9.6摄氏度，较常年低3.7摄氏度，创低温记录，造成了花期紊乱，受持续低温影响，花开推迟，花期不正常，所以2009年的春天来的最早，受寒潮的影响2010年春来的最晚，2011年的春天比2009年的要晚。3.3 水分、光照及其他非生物因子对木本植物春季物候期的影响3.3.1 水分对木本植物春季物候期的影响水分也是影响植物物候期重要的非生物因素。春季是木本植物新陈代谢比较旺盛的时期，而植物体内的各种营养成分的溶解、运输、吸收都要在有水的环境条件下进行。没有水分木本植物就不能正常生长，也就不会出现物候现象。不同的物候期对土壤水分的要求不同，在适宜的水分条件下，才能进入某物候期，研究表明，抽枝发芽期土壤田间持水量要达到40%以上，低于这个指标，则延缓萌动发芽10。观测数据记录该地杏树从膨大期到花芽开放共持续25d，间隔的时间比较短，主要是由于期间温度较高，且3月16日4月10日聊城地区雨水充足，为植物新陈代谢提供了有利的条件，加快了植物进入物候期。3.3.2 光照对木本植物春季物候期的影响光照对木本植物物候期的影响主要是通过光合作用进行的。光是影响植物生长发育节奏的重要环境因子之一，光对植物的影响又包括光强、光质、光周期因素的影响，其中光周期是影响落叶果树休眠最终要的因子。光周期指昼夜周期中的光照时间，而光周期现象是植物长期适应自然环境所形成的一种现象，它保证了生物能在适宜的环境条件下生长和繁育11。光照周期强，植物的光合作用旺盛，物候期缩短，反之，物候期变长。同一植株向阳侧与背阳侧感光强度不同，进入物候期的时间不同，植株向阳侧部位光照周期长，发芽、长叶、开花等物候现象要早于背阳侧部位。 图5 2010年与2011年苹果树叶芽向阳侧与背阳侧生长长度对比 图6 2010年与2011年杏树叶芽向阳侧与背阳侧长度对比由观测地观测数据得出，向阳侧叶芽发育要比背阳侧要快，原因是向阳侧接受阳光较多，温度略高与背阳侧，光合作用强，有利于植物的生长，但同一植株向阳侧与背阳侧生长长度差别不大。木本植物物候期受光照强度影响在不同的阶段存在着差异，同时还收到其他的非生物因素影响。3.3.3 其他非生物因子对木本植物春季物候期的影响木本植物春季物候期除受温度、水分、光照影响外，其他外界因素（土壤肥力、酸碱度；人工管理）也制约着植物的生长周期，据研究发现，植物进入春季物候期后，萌芽期、开花期、果实成熟期等生长阶段都需要大量的营养元素，当土壤化学元素含量高时，就能促进植物增长，缩短植物物候期时间。土壤肥力、酸碱度；人工管理等其他因素较温度、水分、光照对植物物候期的影响程度要小，但仍不可忽视。124 结论与讨论4.1 通过观测分析聊城地区几种常见的木本植物，发现不同木本植物进入各自物候期的时间不同，桃树进入物候期的时间要比同一地点其他木本植物早58d，这主要是由于木本植物自身遗传及营养条件不同而异。4.2 通过对比分析2009年、2010年、2011年不同木本植物进入物候期的时间不同， 受温度变化的影响2009年木本植物进入物候期的时间最早，2011年次之，2010年最晚；2009年木本植物进入物候期比同类的2010年要早1015d左右。4.3 同一木本植株的不同部位，进入物候期时间不同，向阳侧要早于背阳侧，植株顶部枝干要早于底部枝干，但同一植株的差别不大。4.4 温度、水分、光照、土壤肥力等其他非生物因素能够影响木本植物物候期开始、周期、结束，其中，温度是影响木本植物物候期的主导因子。本文只分析了温度、光照强度对木本植物春季物候期的影响，而对水分、土壤肥力及其他因子没有进行数据分析，有待于进一步研究。这会对木本植物春季物候期的分析结果有一定的影响。参考文献1竺可桢,宛敏渭.物候学M,北京:科学出版社,1984.2张福春.物候M,北京气象出版社,1985.3张重阳,董杰,王倩.聊城市土地沙化现状及防治对策J,国土与自然资源研究,2004,3(4): 5253.4葛全胜,郑景云,张学霞,郝志新.过去四十年中国气候与物候的研