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中国暖温带木本植物物候模拟分析

于裴洋, 同小娟, 李俊, 张静茹, 刘沛荣, 解晗

于裴洋, 同小娟, 李俊, 张静茹, 刘沛荣, 解晗. 中国暖温带木本植物物候模拟分析[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(11): 28-39. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20200367
引用本文: 于裴洋, 同小娟, 李俊, 张静茹, 刘沛荣, 解晗. 中国暖温带木本植物物候模拟分析[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(11): 28-39. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20200367
Yu Peiyang, Tong Xiaojuan, Li Jun, Zhang Jingru, Liu Peirong, Xie Han. Simulation analysis on phenology of woody plants in the warm-temperate region of China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(11): 28-39. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20200367
Citation: Yu Peiyang, Tong Xiaojuan, Li Jun, Zhang Jingru, Liu Peirong, Xie Han. Simulation analysis on phenology of woody plants in the warm-temperate region of China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(11): 28-39. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20200367

中国暖温带木本植物物候模拟分析

基金项目: 国家自然科学基金项目(31872703、31570617)
详细信息
    作者简介:

    于裴洋,博士生。主要研究方向:植被物候变化。Email:ypy0913@163.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学生态与自然保护学院

    责任作者:

    同小娟,教授,博士生导师。主要研究方向:气候变化与生态过程。Email:tongxj@bjfu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S567.1;Q142.2

Simulation analysis on phenology of woody plants in the warm-temperate region of China

  • 摘要:
      目的  植物物候能指示自然环境中的气象和水文变化。采用SW模型模拟木本植物的物候期,分析SW模型的有效性和适用性;结合植物生物学特性分析SW模型模拟效果差异产生的原因,为今后物候模型及物候期研究提供基础。
      方法  基于沈阳、北京、西安、洛阳等10个站点观测的地面物候数据(叶芽开放期、展叶始期、开花始期和叶变色期)与气象数据,利用模拟退火法对SW模型的参数进行了估计,并对模型进行内部检验及交叉检验,评价模型的准确度及适用性。
      结果  研究区域各地近50年的气温呈上升趋势。除洛阳、德州外其余地点春季物候期均为显著提前趋势。其中,泰安的紫薇开花始期提前最为显著,以每10年−4.96 d的速度提前,北京的银杏叶芽开放期提前趋势最不显著,以每10年−0.72 d速度提前。秋季叶变色期表现为推迟,秦皇岛紫薇叶变色期以每10年1.05 d速度推迟,北京地区植物叶变色期以每10年0.12 ~ 0.49 d的速度推迟。SW模型对春季物候期模拟效果优于对秋季物候期的模拟,且乔木模拟效果略优于灌木。该模型对加拿大杨展叶始期模拟最为准确,决定系数(R2)为0.958,均方根误差(RMSE)为3.5 d;灌木中对紫丁香开花始期模拟效果最优,其R2为0.942,RMSE为3.6 d。与春季物候期模拟相比,秋季叶变色期的模拟偏差较大,R2仅为0.030 ~ 0.574。
      结论  在过去的50年内,随着温度的升高,多数站点春季物候期表现出提前趋势,秋季物候期则表现为推迟,在物种间和区域间的变化存在差异。SW模型适用于不同生活型物种的物候期模拟且模拟效果差异不显著;该模型对不同物候期的模拟效果不同,其中展叶始期和开花始期的模拟最为准确,其次是叶芽开放期,叶变色期模拟准确度则最低。这表明仅考虑温度因子的SW模型不能真实模拟秋季物候期,应耦合光周期和降水等因子改进模型,以提高模型模拟的准确度。
    Abstract:
      Objective  Under the global warming, the study of phenology is critical in carbon cycle of the terrestrial ecosystem. Phenology is sensitive to climate change, therefore climatic warming is one of the main factors impacting spring and autumn phenological phases. Simulating spring phenological phase had got some similar conclusions, while the leaf coloring date still needs to be explored. This study will contribute to develop phenology model and the study on phenological phase.
      Method  In this study, we used 10 species in 10 sites to examine the phenological data (leaf bud opening date, leaf out date, first flowering date and leaf coloring date) and meteorological data, and evaluated the accuracy and applicability of spring warming (SW) model. The changing trends of temperature and phenology were analyzed. In addition, the error between the simulated and observed phenological information from the biological characteristics of plants was explored. Based on the observed phenological and meteorological data, the parameters of SW model were estimated. Internal and cross checks were used to assess the validity of SW model.
      Result  During the past 50 years, temperature of all sites showed an upward trend. Except for Luoyang site in Henan Province of northern China and Dezhou site in Shandong Province of eastern China, spring phenological phase advanced significantly in other sites. Especially, the first flowering date of Lagerstroemia indica in Tai’an of Shandong Province advanced most significantly at a speed of −4.96 d per decade. In Beijing, the leaf bud opening date of Ginkgo biloba advanced least significantly by −0.72 d per decade. In autumn, the leaf coloring date delayed, and it delayed at a speed of 0.12 to 0.49 d per decade in Beijing region. In Qinhuangdao, Hebei Province of northern China, the leaf coloring date of Lagerstroemia indica delayed by 1.05 d per decade. Model performance was assessed according to the root mean square error (RMSE) and the coefficient of determination (R2). SW model performed better in simulating spring phenological phase than simulating autumn phenological phase, simulating arbor better than shrubs. Among trees, the simulation on leaf out date of Populus canadensis was most accurate, with R2 of 0.958 and RMSE of 3.5 d. Among shrubs, the simulation effect on first flowering date of Syringa oblata was best, with R2 of 0.942 and RMSE of 3.6 d. Compared with simulation on spring phenological phase, the simulation on leaf coloring date in autumn had a large deviation, with R2 only of 0.030 to 0.574.
      Conclusion  In the past 50 years, with the increase of temperature, the spring phenological phase in most sites showed an advanced trend, whereas the autumn phenological phase showed a delayed trend, and there were some differences among species and sites. SW model is suitable for simulation on phenological phase of different life forms, and the difference of simulation effect is not significant. The simulation effects of SW model on varied phenological phases were different, among which, the simulation on leaf out date and first flowering date was most accurate, followed by leaf bud opening date, and the accuracy of simulating leaf coloring date was least. Therefore, the SW model considering only the temperature factor can not truly simulate the autumn phenological phase, and the model should be improved by coupling the factors such as photoperiod and precipitation to improve the accuracy of SW model simulation.
  • 防浪林是种植于堤防迎水侧滩地上用于防浪护堤和抢险取材的专用林,既可以保持水土、调节气候、促进林业经济发展,又可以防浪消能、延长堤防寿命和减少堤防的维护费用,是堤防工程的重要组成部分[1-2]。目前我国各大江河堤岸的重要河段均种植了防浪林,且根据不同河段的实际情况,实施了不同的防浪林建设方案。物理模型实验是研究防浪林消浪机理的一个有效手段,对科学提出防浪林优化布局以及如何营造防浪林工程有重要理论指导意义和实用价值。目前已有很多学者进行了相关的物理实验研究。何飞等[3]在考虑植物根、茎、叶影响下设计水槽实验探究刚性植物的消浪特性,认为根、茎、叶均在不同程度上影响植物消浪特性。陈杰等[4]在研究刚性植物根、茎、叶对植物消波特性的影响中得出植物消波特性与植物淹没度有关,根、茎、叶的存在增加了植物拖曳力系数。陈杰等[5]还通过物理实验研究了规则波通过非淹没刚性植物波高的沿程变化,实验结果表明相比于矩形分布方式,三角形的分布方式消耗了更多的波能,消浪效果更明显。

    以上相关的物理实验研究主要是针对植被本身的特性以及排列方式对消浪效果的影响,缺乏对林带宽度、植被密度、滩地波高等因素的考虑,以及不规则波条件下植被对消浪效果的影响。

    本文以嫩江干流佰大街堤防为例,选取防浪林林带宽度、排列方式、密度、树型以及滩地波高作为影响因素,采用控制变量法,通过构建防浪林消浪物理模型研究其对消浪效果的影响,并提出合理的防浪林优化设计方案。

    嫩江干流佰大街堤防位于黑龙江省齐齐哈尔市泰来县境内,自汤池镇愚公堤经佰大街村至李地房子,堤防分为上、中、下3段,全长6.70 km。原佰大街堤上下段中间为高地相连,后因村民在高地附近修建民房,不断从高地取土,导致现有高地地面高程减少,最低处地面高程141.5 m,远低于此处河道50年一遇洪水位144 m,造成了防洪缺口。现状堤防属于扩建砂堤,筑堤土料比较松散,抗冲刷能力较弱,容易产生流土、管涌等现象。嫩江该河段高水位时,水面宽阔,堤前滩地现有防浪林1.0 km,多为5 ~ 8年生的杨树(Populus spp.)和少量柳树(Salix spp.)。预计规划新建防浪林10 km。该段堤防防洪标准目前仅为30 ~ 35年一遇。佰大街堤防如图1所示。

    图  1  佰大街堤防示意图
    Figure  1.  Schematic map of Baidajie Dike

    模型比尺的确定主要依据实验条件、波浪要素、造波机性能等因素,并综合考虑比尺效应带来的误差影响等。已有的物理模型实验研究中,王瑞雪[6]选择几何比尺1∶20,在长40 m× 宽0.5 m × 高0.8 m 的水槽中进行非刚性植物对波浪传播变形影响的实验研究;吉红香[7]选择几何比尺为1∶10,在长66 m × 宽1.0 m × 高1.6 m的水槽中研究滩地植物对波浪变形及消浪效果的影响。

    本实验是在不规则波浪水槽中进行。为了消除比尺效应,更好的模拟嫩江干流防浪林的消浪效果,依据实际条件下防浪林的植被生长能力、波浪要素以及现有实验设备条件,结合实验方案的设计,对比造波机实际可造波周期,依照周期比例确定模型几何比尺,并根据重力相似准则确定时间比尺,最终确定本模型采用的比尺为1∶10。其中比尺确定公式[8]如(1)所示。

    λ=lmlp,λt=λ1/2,λf=λ1/2λu=λ1/2,λF=λ3,λQ=λ5/2 (1)

    式中:λ为模型长度比尺;lp为原型长度;lm为模型长度;λt为时间比尺;λf为频率比尺;λu为速度比尺;λF为力比尺;λQ为流量比尺。

    关于植被消浪的物理模型实验设计方面,白玉川等[9]用裁减的桧柏(Sabina chinensis)枝模拟防浪林,研究了非破碎波条件下的防浪林消浪效果。胡嵋等[10]对于在堤岸上栽种植被消浪这一新的护岸工程,选取桧柏树枝作为防浪林的模型,择选出对消浪护岸具有主要影响的因素。王瑞雪[6]用PVC塑料圆管来模拟刚性植物树干进行波浪水槽物理模型实验。吴迪等[11]和曹海锦等[12]也分别利用聚乙烯仿真绿色植物模拟柔性植物进行柔性植物消浪及沿程阻流特性实验研究。通过不同的研究可以发现影响消浪效果的主要因素为防浪林林带宽度、排列方式、种植密度、林木高度等。

    针对不同的实际条件,物理模型的设计方案有一定的差异,需根据实际情况和需要来设计实验方案。本实验根据嫩江干流的实际条件及水文资料,推算佰大街堤防典型断面的多年一遇水位高程及波要素极值,对比分析不同条件下波浪沿程衰减的变化。由于防浪林消浪效果的影响因素较多,因而本模型实验采用控制单因素变量法,得出各因素对消浪效果的影响。本实验中设计的主要对比方案有:不同的防浪林林带宽度、不同的防浪林排列方式、不同的防浪林密度、不同树型的防浪林、以及不同的来波波高等的消浪实验方案。分析不同实验方案条件下的消浪效果,提出该段的防浪林优化布局方案。

    根据研究区实际防浪林植被的外形参数,包括树高、树干直径、树冠直径、树冠以下树干高度等,按照比尺计算模型树的外形参数,根据所需材料的尺寸对模型树进行修剪和黏合,植物树干采用圆形木棒模拟,植物树冠部分采用塑料仿真枝叶模拟,由此制作合适的模型树,如图2所示。

    图  2  人工模型树
    Figure  2.  Artificial model tree

    同时,为更好的定量分析防浪林消浪机理,定义q为防浪林植被消浪系数:

    q=(hh)/h (2)

    式中:h为无防浪林的波高,h为经过防浪林消波后的波高。

    佰大街断面50年一遇洪水条件下滩地平均水深为2.83 m,此时防浪林处于部分淹没状态。依据该断面多年一遇水位及波浪要素值的推算结果中50年一遇的波要素,得出该堤段波浪周期在2 ~ 4 s之间,平均波高在0.1 ~ 0.6 m之间。根据《海港水文规范》推算出相应的1/10大波(规则波)波高,Hs(不规则波)有效波高,分别进行了规则波和不规则波消浪效果的模拟实验,实验波要素分别为1/10波高1.16 m、有效波高0.91 m、平均波高0.57 m、平均周期3.01 m。此外,为进一步研究不同波要素条件下防浪林消浪效果的差异,选取了1.1倍和0.9倍50年一遇波高条件进行对比实验。

    本实验是在河海大学海岸工程实验大厅70 m长的不规则波浪水槽中进行,水槽宽1.0 m,高1.8 m,有效实验段宽1 m。水槽一端安装了推板式不规则生波机,通过电机系统控制推波板运动行程和频率[13]。数字波高仪采用YWS200-XX型,波高采集系统采用水工试验数据采集处理系统(DJ800型),精度为0.01 cm。所有量测信号均通过计算机采集、记录和分析,能模拟最大波高0.3 m、波周期0.5 ~ 5 s的不规则波,具备研究不规则波作用下的各种动力响应机制及波浪与建筑物相互作用关键技术和理论问题的能力。水槽底部铺设灰色混凝板,在灰塑料板上打孔用以固定植物模型。水槽左侧为造波机,波高传感器两个,分别布设在防浪林模型前后,采集波高的变化。最右侧为消波层,能够有效地吸收尾波的波能,避免波浪的反射对实验造成干扰(实验布置和实验实景图分别如图3图4所示)。

    图  3  实验布置
    Figure  3.  Experimental layout
    图  4  实验实景图
    Figure  4.  Experimental real scenery

    根据实验方案,进行了佰大街断面在不同排列方式(等边三角形、正方形及梅花形,如图5 ~ 7所示)条件下的消浪实验。由于模型比尺为1∶10,因此根据佰大街的种植现状,确定实验室条件下的防浪林植被密度为17株/m2,树干直径为0.7 cm,树干高度为16 cm,树冠直径为13 cm,树冠为高度8 cm。规则波和不规则波条件下的实验结果分别如图8图9所示。

    图  5  等边三角形排列布置图
    Figure  5.  Equilateral triangle arrangement layout
    图  7  梅花形排列布置图
    Figure  7.  Plum blossom arrangement layout
    图  8  不同排列方式规则波沿程消浪系数
    Figure  8.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different arrangements
    图  9  不同排列方式不规则波沿程消浪系数
    Figure  9.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different arrangements
    图  6  正方形排列布置图
    Figure  6.  Square arrangement layout

    对比不同的防浪林排列方式下防浪林的消浪效果,可见在规则波条件下,当林带宽度在40 m以上时,等边三角形和梅花形排列的防浪林要明显优于正方形排列;在不规则波条件下,当林带宽度在40 m以上时,等边三角形和正方形排列的防浪林要明显优于梅花形排列。因此,等边三角形排列方式相对较优。这与陈杰等[5]通过物理实验研究规则波通过非淹没刚性植物波高的沿程变化中得出三角形分布方式消浪效果最明显的结论一致。对比相同防浪林林带宽度下的规则波和不规则的消浪效果,可以发现规则波条件下防浪林的消浪系数较大,但两者差距较小。而实际条件下的波浪为不规则波,因而不规则波的消浪系数更为接近实际条件。

    同时,还可以发现,不管是规则波还是不规则波条件下,随着林带宽度增加到30 m以后,防浪林的消浪系数对于林带宽度的敏感度降低,此时消浪效果提升空间很小。

    根据实验方案,进行了在不同密度的防浪林(实验室条件下8株/m2,17株/m2,27株/m2)条件下的消浪实验。其中实验室条件下树型为,树干直径0.7 cm,树干高度16 cm,树冠直径13 cm,树冠高度8 m。采用不规则波,实验结果如图10所示。

    图  10  不同密度不规则波沿程消浪系数
    Figure  10.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different densities

    对比不同密度的防浪林的消浪效果,可以发现,当防浪林林带宽度为10 m时,不同密度的防浪林消浪效果差别不大,均为8%左右;当防浪林林带宽度大于10 m时,防浪林的消浪效果随着密度的增加而增加,密度27株/m2比密度8株/m2的消浪系数大5%到10%。但过高的密度会影响防浪林树木的正常生长,而且种植成本较高。可见,当林带宽度为40 m,排列方式为等边三角形时,0.17株/m2(原型条件)是较为经济合理的植被密度方案。此时,当防浪林林带宽度进一步增大50 m时,防浪林的消浪系数仅增加3.04%。

    根据实地测量,选取了4种树型作为树干和树冠条件的组合,如表1所示,采用相对较优的等边三角形排列方式,实验室条件下防浪林密度为17株/m2。规则波和不规则波条件下的模型实验结果分别如图11图12所示。

    表  1  树型尺寸
    Table  1.  Tree size
    项目
    Item
    树型1
    Tree type 1
    树型2
    Tree type 2
    树型3
    Tree type 3
    树型4
    Tree type 4
    树干高度
    Trunk height/m
    0.260.260.260.16
    树干半径
    Trunk radius/m
    0.025 0.015 0.015 0.007
    树冠高度
    Crown height/m
    0.350.350.350.08
    树冠直径
    Crown radius/m
    0.250.250.170.13
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    图  11  不同树型规则波沿程消浪系数
    Figure  11.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different tree types
    图  12  不同树型不规则波沿程消浪系数
    Figure  12.  Irregularwave dissipation coefficient along the path of different tree types

    由以上结果可见,不同树型的消浪效果有着明显的差异。树型1(成年树)树干较粗,树冠较为茂密,茂密的根、茎、叶存在增加了植物拖曳力系数,因而消浪能力显著,规则波条件下,20 m宽的防浪林其消浪系数即达60%左右,50 m宽防浪林的消浪系数可达到80%以上。

    树型2相对树型1的差别为树干半径较小,由消浪实验结果可见,树干的粗细对消浪效果的影响较小。树型3的消浪系数要小于树型2。而树型4(幼树)的消浪效果明显小于树型1、树型2和树型3。可见,不同防浪林树型对同一断面条件下的消浪效果有着重要的影响,对比其消浪系数可知,树冠的消浪作用要明显强于树干,因而在防浪林方案设计时,需考虑采用树冠消浪为主的方法。

    根据实验方案,进行了在不同来波波高(1.1倍50年一遇波高、50年一遇波高、0.9倍50年一遇波高)条件下的消浪实验。采用相对较优的等边三角形排列方式,实验室条件下,树干直径0.7 cm,树干高度16 cm,树冠直径13 cm,树冠高度8 cm。规则波和不规则波条件下的模型实验结果分别如图13图14所示。

    图  13  不同波高规则波沿程消浪系数
    Figure  13.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different wave heights
    图  14  不同波高不规则波沿程消浪系数
    Figure  14.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different wave heights

    图13图14可见,不同波高条件下的消浪效果有所差异,但差异较小,且不规则波的消浪系数变化更为稳定。波高越大,消浪效果越好。

    嫩江干流佰大街堤防段,在合理的防浪林树型条件下,等边三角形排列的防浪林要优于梅花形和正方形排列方式;密度的增加对防浪林消浪效果有着一定的提高,但过高的密度会影响防浪林树木的正常生长;不同树型对不同断面条件的消浪效果有着重要的影响,且树冠的消浪作用要明显强于树干。不同波高条件下的消浪效果有所差异,但差异较小,且不规则波的消浪系数变化更为稳定。

  • 图  1   本研究物候观测站点位置

    Figure  1.   Location of phenological observation sites in this study

    图  2   1964—2014年各站点年平均气温变化趋势

    实心点表示年平均气温,虚线为年平均气温的回归线。Solid dots represent the annual average temperature, the dotted line is the regression line of annual average temperature.

    Figure  2.   Changing trends of annual average temperature in each site during 1964−2014

    图  3   不同物候站点物候期的变化趋势

    纵坐标数值表示每10年物候期变化天数,正数表示延迟,负数表示提前。LOD. 叶芽开放期;LUD. 展叶始期;FLD. 开花始期;LCD. 叶变色期。*,**,***分别代表P < 0.05, P < 0.01, P < 0.001。下同。Ordinate values mean variation days of phenological phase in every 10 years, positive number means phenological phase delayed, and negative number means phenological phase advanced. LOD, leaf bud opening date; LUD, leaf out date; FLD, first flowering date; LCD, leaf coloring date. *, **, *** represent P < 0.05, P < 0.01, P < 0.001, respectively. Same as below.

    Figure  3.   Changing trends of phenological phase at different phenological sites

    图  4   SW 模型模拟乔木物候期模拟值与实测值对比

    ●为内部检验,使用站点奇数年的数据,▲为交叉检验,使用站点偶数年的数据, ---为1∶1线 。● means internal check, using the odd-year data of sites; ▲ means cross check, using the even-year data of sites. ---- is 1∶1 line.

    Figure  4.   Comparison between simulated and measured values of arbor phenological phase simulated by SW model

    图  5   SW 模型模拟灌木物候期模拟值与实测值对比

    ●为内部检验,使用站点奇数年的数据,▲为交叉检验,使用站点偶数年的数据, ---为1∶1线 。● means internal check, using the odd-year data of sites; ▲ means cross check, using the even-year data of sites. ---- is 1∶1 line.

    Figure  5.   Comparison between simulated and measured values of shrub phenological phase simulated by SW model

    表  1   物候观测站点资料

    Table  1   Information of phenological observation sites

    站点 Site观测年份 Observation year物种 Species
    沈阳
    Shenyang
    1966、1967、
    1974—1984、
    2003—2008
    加拿大杨 Populus canadensis
    银杏 Ginkgo biloba
    紫丁香 Syringa oblata
    1964、1967、1968、
    1978—1983、
    2003—2008
    榆树 Ulmus pumila
    承德
    Chengde
    1964—1966、
    1974—1986、
    1990—1995
    加拿大杨 Populus canadensis
    1986—1996 臭椿 Ailanthus altissima
    1964—1966、
    1980—1996
    珍珠梅 Sorbaria sorbifolia
    紫丁香 Syringa oblata
    秦皇岛
    Qinhuangdao
    1980—1993 臭椿 Ailanthus altissima
    国槐 Sophora japonica
    银杏 Ginkgo biloba
    紫丁香 Syringa oblata
    1986—1989、1993 珍珠梅 Sorbaria sorbifolia
    1984、1986—1989、
    1993
    紫薇 Lagerstroemia indica
    盖州
    Gaizhou
    1979—1996 榆树 Ulmus pumila
    臭椿 Ailanthus altissima
    紫丁香 Syringa oblata
    紫薇 Lagerstroemia indica
    北京
    Beijing
    1963—1968、
    1972—1997、
    2001—2008
    榆树 Ulmus pumila
    牡丹 Paeonia suffruticosa
    紫丁香 Syringa oblata
    1973—1988、
    1991、1997、
    2001—2008
    银杏 Ginkgo biloba
    保定
    Baoding
    1986—1993、
    2007—2008
    合欢 Albizia julibrissin
    紫薇 Lagerstroemia indica
    1986—1993 加拿大杨 Populus canadensis
    珍珠梅 Sorbaria sorbifolia
    德州
    Dezhou
    1966—1968、
    1972—1977、
    1982—1987
    合欢 Albizia julibrissin
    1972—1977、
    1982—1990
    国槐 Sophora japonica
    泰安
    Tai’an
    1963、1974—1981、
    1990
    合欢 Albizia julibrissin
    1979—1986 珍珠梅 Sorbaria sorbifolia
    1974—1986、
    1990
    紫薇 Lagerstroemia indica
    西安
    Xi’an
    1964—1968、
    1973—1996、
    2003—2008
    臭椿 Ailanthus altissima
    国槐 Sophora japonica
    合欢 Albizia julibrissin
    牡丹 Paeonia suffruticosa
    1979—1996、
    2003—2008
    银杏 Ginkgo biloba
    洛阳
    Luoyang
    1978—1996 臭椿 Ailanthus altissima
    1964、1982—1996 合欢 Albizia julibrissin
    1973—1996 国槐 Sophora japonica
    紫丁香 Syringa oblata
    1964—1968、
    1973—1996
    牡丹 Paeonia suffruticosa
    紫薇 Lagerstroemia indica
    1964—1968、
    1975—1996
    银杏 Ginkgo biloba
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    表  2   SW模型参数F*

    Table  2   Parameter F*of spring warming model ℃·d

    生活型 Life form物种 Species叶芽开放期 LOD展叶始期 LUD开花始期 FLD
    叶变色期 LCD
    乔木 Tree 加拿大杨 Populus canadensis 214.9 362.1 260.2 3 848.7
    银杏 Ginkgo biloba 340.6 404.7 548.0 4 226.9
    榆树 Ulmus pumila 83.7 300.7 117.1 3 936.4
    臭椿 Ailanthus altissima 406.5 483.6 1 190.2 3 989.8
    国槐 Sophora japonica 389.1 475.4 2 481.8 4 515.5
    合欢 Albizia julibrissin 500.2 693.9 1 603.5 4 430.3
    灌木 Shrub 紫丁香 Syringa oblata 121.5 256.8 357.6 4 042.7
    紫薇 Lagerstroemia indica 428.3 445.2 1 803.5 4 023.6
    牡丹 Paeonia suffruticosa 100.1 259.2 592.3 4 083.8
    珍珠梅 Sorbaria sorbifolia 119.1 234.5 1 245.5 4 050.3
    注:F*指完成某物候发育所需的积温阈值。Note: F* refers to the accumulated temperature threshold required to complete the development of a phenology.
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    表  3   SW模型的检验(乔木)

    Table  3   Checkout of SW model (arbor)

    种名
    Species
    物候期
    Phenological phase
    内部检验 Internal check交叉检验 Cross check
    R2RMSE/dMAE/dR2RMSE/dMAE/d
    加拿大杨
    Populus canadensis
    叶芽开放期 LOD 0.861** 7.1 5.7 0.884** 6.0 4.9
    展叶始期 LUD 0.591** 6.0 4.1 0.958** 3.5 2.8
    开花始期 FLD 0.743** 8.1 6.6 0.934** 11.1 9.1
    叶变色期 LCD 0.738** 12.2 11.1 0.556** 16.6 14.5
    银杏
    Ginkgo biloba
    叶芽开放期 LOD 0.830** 5.5 4.5 0.922** 4.7 3.6
    展叶始期 LUD 0.778** 4.9 4.2 0.899** 3.8 2.9
    开花始期 FLD 0.773** 4.4 3.3 0.952** 3.9 2.9
    叶变色期 LCD 0.314** 14.2 11.6 0.080** 13.2 11.8
    榆树
    Ulmus pumila
    叶芽开放期 LOD 0.939** 8.6 7.5 0.957** 6.8 5.8
    展叶始期 LUD 0.667** 5.3 4.7 0.806** 4.0 2.7
    开花始期 FLD 0.808** 4.6 3.6 0.905** 4.9 3.4
    叶变色期 LCD 0.341** 14.7 13.7 0.160** 17.9 16.9
    臭椿
    Ailanthus altissima
    叶芽开放期 LOD 0.781** 6.7 5.1 0.903** 5.1 3.7
    展叶始期 LUD 0.751** 6.1 5.4 0.903** 4.6 3.5
    开花始期 FLD 0.787** 5.6 4.5 0.726** 7.9 6.0
    叶变色期 LCD 0.495** 15.2 12.9 0.556** 13.6 11.7
    国槐
    Sophora japonica
    叶芽开放期 LOD 0.676** 7.2 5.5 0.876** 4.8 3.8
    展叶始期 LUD 0.589** 6.5 5.2 0.718** 5.8 4.9
    开花始期 FLD 0.510** 6.5 5.4 0.577** 8.9 7.9
    叶变色期 LCD 0.418** 15.4 12.7 0.574** 18.8 18.4
    合欢
    Albizia julibrissin
    叶芽开放期 LOD 0.208** 8.8 6.8 0.541** 5.2 4.1
    展叶始期 LUD 0.453** 5.4 4.5 0.564** 4.6 3.7
    开花始期 FLD 0.627** 6.4 5.0 0.707** 8.6 5.7
    叶变色期 LCD 0.443** 10.9 9.1 0.455** 9.7 8.2
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    表  4   SW模型的检验(灌木)

    Table  4   Checkout of SW model (shrub)

    种名
    Species
    物候期
    Phenological phase
    内部检验 Internal check交叉检验 Cross check
    R2RMSE/dMAE/dR2RMSE/dMAE/d
    紫丁香
    Syringa oblata
    叶芽开放期 LOD 0.863** 6.5 5.7 0.911** 4.8 3.4
    展叶始期 LUD 0.812** 5.8 4.6 0.913** 4.6 3.3
    开花始期 FLD 0.859** 4.5 3.3 0.942** 3.6 2.3
    叶变色期 LCD 0.020** 15.2 13.6 0.030** 18.2 16.5
    紫薇
    Lagerstroemia indica
    叶芽开放期 LOD 0.677** 6.4 5.4 0.807** 5.1 4.0
    展叶始期 LUD 0.321** 8.7 7.4 0.756** 4.4 3.9
    开花始期 FLD 0.927** 8.9 7.1 0.936** 7.7 6.4
    叶变色期 LCD 0.741** 11.8 9.4 0.619** 10.6 9.2
    牡丹
    Paeonia suffruticosa
    叶芽开放期 LOD 0.767** 7.3 6.1 0.726** 6.3 5.0
    展叶始期 LUD 0.641** 6.9 5.5 0.883** 3.7 3.2
    开花始期 FLD 0.573** 5.7 4.7 0.596** 5.4 4.4
    叶变色期 LCD 0.254** 17.1 14.9 0.323** 13.5 11.3
    珍珠梅
    Sorbaria sorbifolia
    叶芽开放期 LOD 0.622** 11.8 9.8 0.665** 10.1 8.2
    展叶始期 LUD 0.545** 9.0 6.6 0.762** 7.1 4.9
    开花始期 FLD 0.405** 8.0 7.0 0.907** 6.6 5.42
    叶变色期 LCD 0.359** 11.7 10.1 0.516** 11.0 10.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-22
  • 修回日期:  2021-05-11
  • 网络出版日期:  2021-10-29
  • 发布日期:  2021-11-29

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