新疆木本植物开花物候与气候、功能性状和系统发育之间的关系

The determinate factors of variations in plant phenology have always been one of the key research contents of phenologists and geographers. However, whether functional traits and phylogeny affect plant phenology is an ongoing debate. Even though both factors may be associated with plant phenology, there is no research regarding the quantitative contributions of climate, functional traits and phylogeny to plant phenology. Xinjiang region is an ideal place for the study of plant phenology due to the diverse microclimates and the same plant evolutionary history. However, the local research on phenology is only focused on the response of individual plants on climate, whereas the exploration of the effects of functional traits and phylogeny on phenology has not been reported. In this project, five botanical gardens of different climate zones will be set as the ground observation points, then, the three type data, i.e. the phenological information of Urumqi site of Chinese Phenological Observation Network, the meteorological data of local department, and the information of phenology and functional traits of Xinjiang flora, are investigated in order to indicate the relationships among climate, functional traits, phylogeny and flowering phenology of woody plants in Xinjiang region. The results of this project will indicate the distribution pattern of flowering phenology, the relationships between flowering phenology, climate, functional traits and phylogeny, the driving factors of variations in flowering phenology, as well as the quantitative contributions of climate, functional traits and phylogeny to flowering phenology of woody plants in Xinjiang region. The results of this project are advantageous in supplementary phenology, as well as play important roles in the improvement of plant protection knowledge and phylogenetic theory.

寻找物候的驱动因子一直是物候学家和地理学家们研究重点内容之一。功能性状和系统发育是否对植物物候产生影响，当前争论不断。即使它们都可能与物候存在关联，但至今未有研究量化并区分它们对物候变化的贡献。新疆是物候学研究的理想场所，然而，当地对物候研究仅集中在单个植物的气候响应方面，从功能性状和系统发育方面的探索未见报道。基于此，本项目拟在新疆设置5个物候观测点，同步利用中国物候网乌鲁木齐站点的数据，当地气象数据和《新疆植物志》记载数据，从气候、功能性状和系统发育三方面验证它们对木本植物开花物候的影响。完成本项目，可能得出，新疆地区木本植物的开花物候特征，开花物候与气候、系统发育和功能性状之间的关系，开花物候的主导驱动因子，以及量化并区分气候、系统发育和功能性状对开花物候的贡献。本项目拟取得成果在补充物候学、全球变化和系统发育学的理论、丰富植物保护知识等方面，均具有十分重要的现实和科学意义。

寻找物候的驱动因子一直是物候学家和地理学家们研究重点内容之一。功能性状和系统发育是否对植物物候产生影响，当前争论不断。即使它们都可能与物候存在关联，但至今未有研究量化并区分它们对物候变化的贡献。新疆是物候学研究的理想场所，然而，当地对物候研究仅集中在单个植物的气候响应方面，从功能性状和系统发育方面的探索未见报道。本项目通过新疆设置3个物候观测点，同步利用中国物候网乌鲁木齐站点的数据，当地气象数据和《新疆植物志》记载数据，从气候、功能性状和系统发育三方面验证它们对木本植物开花物候的影响。通过研究开展得出：① 新疆地区植物的开花高峰期在4月中旬。利用方差分析得出各观测点的开花物候特征差异和各物候期的差异，而各地区植物开花物候期显著存在差异，这表明，植物开花物候存在着明显的地区差异；② 植物开花物候与气候、功能性状和系统发育之间的关系的研究结果表明，在各个气象因素中，积温对植物的开花物候的影响最大，积温和日照时长会延迟植物的开花时间，而其他气象因子的影响并不大。花色、果实类型和传粉方式会影响植物开花时间，特别的，传粉方式对植物开花时间的影响是最大的。此外，计算系统发育信号值Pagel’slambda发现，物种的开花物候特征均表现出显著的系统发育信号，这表明系统发育对新疆木本植物的开花物候具有限制作用；③ 各个物候期的影响因素的结果表明，始花期和败花期基本保持着对各气象因素响应的一致性，而开花持续时间对风速和降水的响应与始花期和败花期的响应贡献程度差异较大。相同的是，始花期和败花期基本保持着对各功能性状响应的一致性，而开花持续时间并不一致。相反，始花期、盛花期和开花持续时间对系统发育的响应似乎保持一致；④ 在不同的空间尺度，各气候对开花物候的贡献率并不一致，但汇总各地区分析得出，温度和降水始终的影响植物开花的最重要因素。在不同的空间尺度，功能性状对植物开花物候的贡献率存在微量的差异，但差异并不大。在不同的空间尺度，系统发育对植物开花物候的影响也存在着些许差异，特别是开花持续时间。这表明，分析这些因素的时候，应充分考虑不同地区和尺度。⑤ 新疆木本植物的开花物候受除温度外，其余大气环境因子的影响，尤其是大气污染物的影响，此外开花物候还受到植物功能性状和系统发育的影响，其中大气环境因子是影响开花物候最主要的影响因素。本项目拟取得成果在补充物候学、全球变化和系统发育学的理论、丰富植