北京城区致敏植物花期、花粉季时空变化及其对增温、城市化的响应

The flowering period and pollen season is an important bio-indicator to global changes, which can be used to analyze interactions between the climate, ecosystem and human civilization. However, the phenological observations and researches in the small area of urban region are scarce. Based on the gradient observations of the pollen season and the flowering phase in spring, and systematic collection of the past phenological records, the project will construct a spatial-temporal dataset of allergic flowering periods and pollen seasons in Beijing through the data integration. Furthermore, it will reveal the temporal characteristics of spring allergic flowering period and pollen season in the past 40 years (taking the Summer Palace as example) and the gradient changes of spring pollen season in the typical directions of urbanization process. Additionally, by means of statistical models and GIS techniques, the spatial-temporal responses of spring allergic flowering period and pollen season to the atmospheric warming and urbanization process will be discussed. The project will provide a valuable research matter for the understanding of the ecological response and social adaptability to the climate change. In view of practice and applications, the research results can also provide a scientific basis of phenology on the urban development policy.

花期和花粉季是全球变化的生物指示器，可用于解析气候系统与生态系统、人类系统三者间的相互作用。目前，我国在城市化区域内部精细尺度上的相应观测与研究还比较薄弱。本项目拟基于春季典型致敏植物花期、花粉季的梯度观测，以及过往物候资料的系统收集，通过数据插补与融合，建立起北京城区春季致敏物候期时空数据集；以颐和园为例揭示近40年以来北京春季花期、花粉季的多年变化特征，并揭示城区花期、花粉季在西北-东南典型城市扩展轴上的梯度变化规律；基于GIS技术构建定量化的分析模型，以探讨花期、花粉季变化对于城市化和增温的不同响应关系，并进行未来情景预测。项目将为深入理解全球变化的事实、影响和生态系统的适应等科学问题提供有价值的研究素材，为整合人类健康与环境可持续的城市发展政策提供应用物候学方面的科学依据。

我国是全球气候变化的敏感区和影响显著区，气候变化和大规模绿化建设已对公众健康造成日益突出的花粉过敏威胁。城市致敏植物花期与花粉季的综合研究是全球变暖及城市化背景下多学科的交叉研究热点，其能够有效描述气候—生态—人类之间的耦合互动作用。本项目在北京城区进行了多样地的致敏植物物种组成调查、花期与花粉季监测以及网络数据的抓取；基于颐和园多年物候数据和2021-2022年的花期、花粉季平行观测（监测）结果，初步分析了城区内花期、花粉季的时空变化规律；结合气温的现状与情景数据，分析了花期、花粉季对于增温的敏感性，模拟了二者在未来升温情景下的变化；从风险角度构建了花粉过敏风险的评估指标体系，以风险矩阵法对颐和园的景点、游径和分景区进行案例评估。在项目实施过程中，通过样方调查、物候观测、仪器监测、网络搜索等手段，获取了涵盖北京城区5个站点在致敏植物群落构成、花期、花粉季与花粉过敏舆情等方面的关键数据；用频率分布统计、线性回归分析法揭示了颐和园主要花粉致敏植物的常年开花高峰期、年际变化趋势，初步发现地处热岛效应中心区的紫竹院花期较其他3个站点更早；鉴定分析得出海淀公园2021年春季花粉季的逐日变化特征，并比较了其与昌平站的监测结果异同；确定了颐和园9种主要花粉致敏植物花期的最佳温度响应时段以及温度敏感性，预估了在RCP 4.5和RCP 8.5气候情景下2050-2079年花粉季的不同提前程度；从植物群落特征、植株致敏能力、游客暴露度、人体脆弱性和评估单元应急响应能力等方面首次构建了包括18个指标在内的过敏风险评估指标体系，发现颐和园侧柏和垂柳的综合致敏危险性等级最高，万寿山是高风险区域。相关工作将为理解全球变暖与城市化提供有益的资料，为公共健康服务提供科学指导。