郭文慧，顧潤源，丁鋒

（青島市氣象局，山東青島266002）

氣候變化在不同層面上影響了生態(tài)系統(tǒng)，在個(gè)體、種群和物種這個(gè)層面，物候?yàn)榱诉m應(yīng)環(huán)境變化會(huì)發(fā)生相應(yīng)的節(jié)律性變化，這種變化是了解生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能變化及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化反饋機(jī)制的重要方面［1-2］。目前絕大部分物候研究集中于木本植物，針對(duì)草本植物的物候報(bào)道相對(duì)較少［3］。相對(duì)于木本植物，草本植物體型小、木質(zhì)化低的特性導(dǎo)致其對(duì)區(qū)域小氣候或地理變異的響應(yīng)更加敏感，針對(duì)草本植物的觀測研究更有利于發(fā)現(xiàn)被掩蓋起來可能引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)重大影響的微小變動(dòng)［4］。當(dāng)前國內(nèi)外多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)隨著氣候變暖，植物生長季呈不同程度的提前趨勢，但也有學(xué)者認(rèn)為植被生長季提前的趨勢有所停滯［5-7］。顧潤源等［8］和苗百嶺等［9］研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古天然草地植被響應(yīng)氣候變暖牧草發(fā)育期呈提早趨勢。張煦庭［10］則發(fā)現(xiàn)溫帶草地植被返青在1998-1999 年前后呈完全相反的趨勢。倪璐等［11］對(duì)中國天然草地的研究發(fā)現(xiàn)物候趨勢在1986-2015 年沒有顯著變化。氣候變化所引起的區(qū)域氣溫、光照、水分等的變化均會(huì)影響植物的生長發(fā)育，氣候變化對(duì)物候的影響是一個(gè)非線性的過程［12］。由于氣候、地理環(huán)境、物種的差異，不同植物即使表現(xiàn)出相似的物候變化規(guī)律，其對(duì)環(huán)境因子的內(nèi)在響應(yīng)規(guī)律可能并不相同。當(dāng)前國內(nèi)物候研究多基于線性擬合或積溫模型，構(gòu)建基于溫度、水分、光照等多要素的非線性物候擬合模型，對(duì)于提高物候模型模擬精度是非常有必要的［13］。

目前草本植物研究缺乏可信的長期的野外觀測資料，極大地影響了草本植物物候模型模擬的準(zhǔn)確性［3］。山東省自20 世紀(jì)80 年代開始陸續(xù)開展了全省物候觀測站點(diǎn)建設(shè)，共有13 種草本植物有觀測記錄，其中苦苣（Sonchus oleraceus）、益母草（Leonurus japonicus）在90 年代連續(xù)觀測年份時(shí)間序列過短。茅草（Imperata cylindrica）、野菊花（Chrysanthemum indicum）、馬藺（Iris lactea）、蘆葦（Phragmites australis）、蓮花（Nelumbo nucifera）、狗尾草（Setaria viridis）、芍藥（Paeonia lactiflora）僅有個(gè)別站點(diǎn)進(jìn)行觀測，藜（Chenopodium album）、蒼耳（Siberia cocklebur）的觀測站點(diǎn)密度不夠。本研究綜合考慮物候觀測歷史長度與密度，將蒲公英（Taraxacum mongolicum）和車前草（Plantago asiatica）兩種在山東境內(nèi)廣泛存在的多年生草本植物作為研究對(duì)象，基于正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù)（empirical orthogonal function，EOF）監(jiān)測2000-2015 年山東省春季氣候變化特征，并通過空間插值分析了蒲公英與車前草在山東境內(nèi)的春季物候變化特征，在篩選物候與氣象要素相關(guān)性因子后通過偏最小二乘回歸法（partial least squares regression，PLS）構(gòu)建了蒲公英與車前草的物候回歸模型。本研究對(duì)于探究氣候變化背景下區(qū)域草本植物春季物候演變特征及響應(yīng)機(jī)理，協(xié)助管理部門制定針對(duì)性的生態(tài)保護(hù)政策，提升山東省氣象生態(tài)文明建設(shè)能力具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

山東省位于中國東部沿海（34°25′-38°23′N，112°43′-114°36′E），地處黃河下游，北靠渤海，東臨黃海。山東省氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，東西溫差大于南北溫差，春秋季較短，冬夏季較長，雨熱同季［14］。本研究根據(jù)韓榮青等［14］對(duì)山東省氣溫變化的研究，將山東省的自然地理狀況進(jìn)行了區(qū)域劃分，具體劃分為魯西（包括東營、惠民、德州、莘縣、兗州、菏澤）、魯中（包括濟(jì)南、泰安、淄博、沂源、濰坊、莒縣、臨沂）、魯東（包括日照、青島、煙臺(tái)、威海、海陽、萊陽、長島、龍口、石島）3 個(gè)大區(qū)域（圖1）。

圖1 山東地面高程及氣象、物候觀測站分布Fig. 1 Digital elevation map and the distribution of meteorological and phenological observation stations of the Shandong Province

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究主要涉及的數(shù)據(jù)資料為氣象要素資料與物候觀測資料。其中，氣象觀測資料來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，選取2000-2015 年山東省23 個(gè)國家級(jí)一般氣象觀測站氣溫、0 cm 地溫、降水量和日照時(shí)長的氣象日值觀測數(shù)據(jù)。利用日數(shù)據(jù)提取氣溫、正積溫、活動(dòng)積溫、0 cm 地表溫度、降水量、日照時(shí)長自上1 年12 月-當(dāng)年5 月的月、季度均值，共計(jì)48 個(gè)氣象統(tǒng)計(jì)要素。氣象觀測站站點(diǎn)分布均勻，可以較好代表山東省的氣候變化總體情況。本研究中冬季指上1 年12 月-翌年2 月，春季指當(dāng)年3-5 月。

物候觀測資料來源于山東省氣象局信息中心資料室，篩選1986-2019 年山東省觀測的蒼耳等13 種草本植物觀測資料，最終選取了蒲公英（13 個(gè)觀測站）和車前草（17 個(gè)觀測站）兩種草本植物作為研究代表（圖1）。本研究使用的春季物候觀測資料（表1），包括兩種草本植物的萌動(dòng)期、展葉始期、開花始期觀測數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)前將所有物候觀測值用Julian 日換算方法轉(zhuǎn)化為距離1 月1 日的實(shí)際天數(shù)，得到各物候期的時(shí)間序列。并對(duì)部分站點(diǎn)的異常數(shù)據(jù)值進(jìn)行了剔除。

表1 蒲公英與車前草物候觀測站基本情況Table1 The basic matter of dandelion and plantain phenology observation station（d）

1.3 研究方法

1.3.1 正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù) 利用正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù)（empirical orthogonal function，EOF）法將山東省主要?dú)庀笠氐娜沼^測數(shù)據(jù)處理成月、季均值后進(jìn)行正交分解，統(tǒng)計(jì)山東省2000-2015 年氣溫、降水、日照因子的時(shí)空?qǐng)鲎兓?guī)律。EOF 分析在地學(xué)中通常將同一時(shí)刻不同空間點(diǎn)上的要素作為一個(gè)空間樣本，對(duì)于多個(gè)時(shí)次的空間樣本進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交變換，分解為相互正交的特征向量矩陣和相互正交的主成分矩陣［15］。具體計(jì)算原理如下：首先對(duì)n個(gè)空間點(diǎn)上的m時(shí)次的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行距平化，得到數(shù)據(jù)矩陣Xm×n，計(jì)算該數(shù)據(jù)矩陣與其轉(zhuǎn)置矩陣的交叉積得到協(xié)方差陣：

計(jì)算協(xié)方差陣Cm×m的特征根(λ1…m)和特征向量Vm×m，二者滿足：

其中特征根的對(duì)角矩陣，即：

一般將特征根λ按從大到小順序排列，即λ1＞λ2＞…＞λm。因?yàn)閿?shù)據(jù)X是真實(shí)的觀測值，所以λ應(yīng)該大于或者等于0。每個(gè)非0 的特征根對(duì)應(yīng)一列特征向量值，也稱EOF。如λ1對(duì)應(yīng)的特征向量值稱第1 個(gè)EOF模態(tài)，也就是Vm×m的第 1 列即EOF1；λm對(duì)應(yīng)的特征向量是Vm×m的第m列EOFm。將EOF投影到原始資料矩陣X上，就得到所有空間特征向量對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)（即主成分），即：

式中：EOFm×m中每一列表示一個(gè)空間的典型場，PCm×n每行數(shù)據(jù)表示其對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)。由于同一要素在不同空間點(diǎn)上往往存在高度的相關(guān)性，所以通常只需要選擇方差貢獻(xiàn)度最高的幾個(gè)空間模態(tài)和其對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)即可描述該要素時(shí)空變化特征。本研究中選擇第一個(gè)EOF模態(tài)代表山東春季氣溫、降水、日照因子的時(shí)空?qǐng)鲋饕觌H波動(dòng)情況。

1.3.2 線性傾向率 利用線性回歸得到2000-2015 年各站點(diǎn)的春季物候年際變化率，利用克里金插值法進(jìn)行空間插值，可以分析得到蒲公英與車前草在山東境內(nèi)的物候變化特征。

1.3.3 PLS 回歸模型 基于相關(guān)性分析結(jié)果，本研究以蒲公英與車前草的萌動(dòng)期、展葉始期、開花始期為因變量，構(gòu)建基于多氣象要素的魯東、魯中、魯西3 個(gè)地區(qū)的多元非線性偏最小二乘回歸（partial least squares regression，PLS）模型。PLS 方法兼具主成分分析和多元回歸分析的優(yōu)點(diǎn)，克服了眾多自變量間多元共線性問題，近年來在植被變化歸因中多有應(yīng)用［16］。PLS 模型回歸系數(shù)類似于多元回歸斜率，是物候指標(biāo)對(duì)氣候變量的敏感性的反映。該方法可得到一個(gè)重要判別指標(biāo)-變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）值，根據(jù)VIP 值可以確定在具有多重共線的不同自變量中，哪些是對(duì)因變量最具有解釋意義的自變量。一般認(rèn)為，VIP≥1 具有顯著解釋意義，VIP＜ 0.8 基本不具備解釋意義，VIP 計(jì)算公式如下［17］：

式中：VIPj是自變量xj的 VIP 值；p是自變量個(gè)數(shù)；m是提取的成分個(gè)數(shù)；Y是因變量矩陣；th是自變量的第h個(gè)成分；R2(Y，th)是Y及th相關(guān)系數(shù)的平方是自變量xj對(duì)構(gòu)造th成分的貢獻(xiàn)權(quán)重，whj是軸wh的第j個(gè)分量，wh是矩陣的特征向量。

2 結(jié)果與分析

2.1 山東境內(nèi)氣象要素年際波動(dòng)趨勢

冬春兩季平均氣溫、正積溫第1 模態(tài)方差貢獻(xiàn)率（EV）均在86%以上且空間場分布規(guī)律基本一致（圖2）。將空間場與時(shí)間系數(shù)結(jié)合來看，冬、春兩季的平均氣溫、正積溫總體負(fù)信號(hào)較強(qiáng)，代表了15 年來山東春秋兩季氣溫偏低，以泰安為最大極值點(diǎn)偏冷的趨勢較弱。降水量冬、春兩季EOF 空間場均為負(fù)信號(hào)，山東內(nèi)陸地區(qū)北部冬季負(fù)信號(hào)最強(qiáng)，春季負(fù)信號(hào)最弱。日照時(shí)長冬春兩季均為負(fù)信號(hào)，空間場總體分布規(guī)律不明顯。各氣象要素時(shí)間系數(shù)的線性趨勢線的決定系數(shù)R2均未達(dá)到顯著水平。

圖2 2000-2015 年山東省氣象要素EOF-1 模態(tài)Fig.2 Meteorological factor EOF-1 modality of Shandong Province from 2000 to 2015

2.2 蒲公英與車前草春季物候年際變化特征

對(duì)2000-2015 年山東省兩種植物的物候變化趨勢進(jìn)行線性回歸，并利用克里金法將斜率進(jìn)行空間插值（圖3），在萌動(dòng)期，蒲公英絕大部分站點(diǎn)，尤其是半島環(huán)渤海灣地區(qū)萌動(dòng)推遲，推遲幅度為0.20～1.32 d·年-1，僅有魯西的聊城表現(xiàn)為提前（-0.13 d·年-1）。車前草在大部分站點(diǎn)表現(xiàn)為推遲，推遲幅度為0.08～1.72 d·年-1，僅有魯西地區(qū)的惠民（-0.34 d·年-1）及半島地區(qū)的萊陽（-0.14 d·年-1）兩個(gè)站表現(xiàn)為物候提前。

圖3 2000-2015 年蒲公英與車前草春季物候年際變化趨勢Fig.3 Interannual variation trend of spring phenological of dandelion and plantain from 2000 to 2015

在展葉始期，蒲公英依舊在半島地區(qū)推遲較為明顯，推遲幅度為0.24～1.15 d·年-1，魯西濟(jì)陽展葉提前達(dá)到-0.44 d·年-1。車前草的物候變化與萌動(dòng)期表現(xiàn)高度一致，推遲幅度為0.01～1.25 d·年-1，僅有魯西地區(qū)的惠民（-0.46 d·年-1）及半島地區(qū)的萊陽（-0.46 d·年-1）兩個(gè)站表現(xiàn)為物候提前。

在開花始期，兩種植物表現(xiàn)出開花提前的站點(diǎn)相對(duì)變多，但是空間變化規(guī)律不明顯，表現(xiàn)出較強(qiáng)的局地性。蒲公英站點(diǎn)開花推遲變化幅度在0.02～1.17 d·年-1，提前站點(diǎn)變化幅度為-0.10～-0.34 d·年-1。車前草站點(diǎn)開花推遲變化幅度為0.18～1.83 d·年-1，提前站點(diǎn)變化幅度為-0.08～-0.91 d·年-1。

總體來看，蒲公英與車前草春季萌動(dòng)與展葉總體表現(xiàn)為推遲的趨勢且半島沿海站點(diǎn)表現(xiàn)更明顯，開花始期站點(diǎn)間無一致性的變化規(guī)律，局地性較強(qiáng)。

2.3 氣象因子相關(guān)性分析

利用Pearson 相關(guān)系數(shù)來衡量氣溫、正積溫、活動(dòng)積溫、0 cm 地表溫度、降水量、日照時(shí)長的月、季度均值與各物候期的相關(guān)性，再利用t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。表2 為相關(guān)性達(dá)到顯著水平的氣象要素。

表2 春季物候期與氣象要素的相關(guān)系數(shù)（2000-2015）Table 2 The correlation coefficient between spring phenological period and meteorological factors（2000-2015）

結(jié)果表明，氣溫是影響植物物候的主要因子，降水也在部分地區(qū)顯示出較強(qiáng)的影響能力，日照時(shí)長的影響最小。與氣溫相關(guān)的氣象要素中，冬季平均氣溫、2 月平均氣溫升高均會(huì)極顯著促進(jìn)兩種植物的萌動(dòng)、展葉。冬季正積溫、冬季0 cm 平均地表溫度的影響也達(dá)到了極顯著水平，但是這兩項(xiàng)因子是冬季平均氣溫升高的側(cè)面反映。在開花始期，不同地域的主要影響因子有一定差異，魯東等開花較晚的地區(qū)還是受冬季平均氣溫及3 月平均氣溫及活動(dòng)積溫的共同影響，但是在魯西等花期較早的地區(qū)冬季平均氣溫的影響下降，主要受3 月平均氣溫及活動(dòng)積溫的影響，車前草表現(xiàn)得更為明顯。

1 月累積降水量與兩種植物的萌動(dòng)、展葉、開花始期總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，尤其與魯西車前草的萌動(dòng)與展葉達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，1 月降水量增多將促進(jìn)兩種典型草本植物生長使物候期提前，尤其是對(duì)魯西車前草的萌動(dòng)與展葉達(dá)到極顯著促進(jìn)作用，原因可能是草本植物根系較淺，除了生長的低溫限制外，表層土壤水分脅迫也是草本植物生長的主要限制因子。但是降水也并不總是促進(jìn)草本植物的生長，3 月累積降水量與魯中地區(qū)車前草開花始期顯著正相關(guān)。這與李瑞英［18］在魯西南3 月降水與8 種木本植物春季物候呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果相反，原因可能是草本植物木質(zhì)化程度低，結(jié)構(gòu)脆弱，春季降水伴隨的低溫寡照影響了車前草的生長發(fā)育。

冬季日照時(shí)長僅在魯東地區(qū)與兩種草本植物的萌動(dòng)、展葉顯著負(fù)相關(guān)，其他地區(qū)影響不明顯。車前草對(duì)日照時(shí)長變化的響應(yīng)沒有蒲公英明顯。原因可能是魯東沿海地區(qū)冬季氣溫較魯中及魯西低，而日照時(shí)長增多帶來的升溫有利于植物打破生長限制。

2.4 春季物候回歸模型構(gòu)建

2.4.1 萌動(dòng)期 本研究將相關(guān)性顯著的氣象要素作為自變量，各物候期為因變量構(gòu)建多元PLS 物候模型（圖4）。在萌動(dòng)期，除魯中地區(qū)車前草擬合模型的冬季正積溫VIP 值小于1 外，兩種植物在山東3 個(gè)地區(qū)的2 月平均氣溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度、冬季正積溫VIP 值均大于1，且回歸系數(shù)均為負(fù)，表現(xiàn)出了較為一致的響應(yīng)規(guī)律。氣溫是對(duì)兩種草本植物萌動(dòng)期最具有解釋意義的氣象要素，萌動(dòng)前冬季的熱量累積及2 月也就是萌動(dòng)前1 個(gè)月的熱量累積顯著促進(jìn)蒲公英與車前草萌動(dòng)。降水因子、日照因子在蒲公英和車前草萌動(dòng)期VIP值均小于0.8，解釋能力不足。從決定系數(shù)R2來看蒲公英與車前草的模型擬合精度魯西＞魯中＞魯東。

圖4 萌動(dòng)期PLS 模型回歸系數(shù)、VIP 及R2Fig.4 The PLS coefficient，VIP，R2 of germination period

2.4.2 展葉始期 蒲公英與車前草萌動(dòng)與展葉時(shí)間較為接近，約1 周（圖5）。展葉始期的各氣象要素PLS 擬合高VIP 值因子、相關(guān)系數(shù)與萌動(dòng)期擬合結(jié)果規(guī)律基本一致，魯西的擬合精度依然最高。由此可見，蒲公英與車前草雖然在各地區(qū)外在表現(xiàn)不一致但是其內(nèi)在的環(huán)境響應(yīng)機(jī)制在生長早期較為一致。

圖5 展葉始期PLS 模型回歸系數(shù)、VIP 及R2Fig.5 The PLS coefficient，VIP，R2 of early leaf expansion period

2.4.3 開花始期 在開花始期，根據(jù)VIP 值大小，氣溫對(duì)蒲公英和車前草的影響依然占據(jù)主導(dǎo)地位（圖6）。魯東地區(qū)兩種植物模型VIP 大于1 的氣象要素：3 月平均氣溫、3 月活動(dòng)積溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度、冬季正積溫，且冬季熱量累積要素的VIP 值較大，2 月平均氣溫僅在蒲公英擬合模型中VIP 值超過1，重要性相對(duì)前期有微弱的降低。魯中地區(qū)2 種植物模型VIP 大于1 的氣象要素：3 月平均氣溫、3 月活動(dòng)積溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度，且3 月氣溫要素的VIP 值較大，冬季正積溫僅在蒲公英擬合模型中VIP 值超過1。魯中蒲公英的物候模型擬合決定系數(shù)達(dá)到了0.94，擬好效果極好。魯西地區(qū)兩種植物模型VIP 大于1 的氣象要素：3 月平均氣溫、3 月活動(dòng)積溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度，且3 月熱量累積要素的VIP 值較大。由此可知冬季熱量累積及3 月平均氣溫及活動(dòng)積溫是兩種草本植物開花的主要指示指標(biāo)。此外，魯中地區(qū)車前草的PLS 擬合模型中1 月降水量約等于0.8，對(duì)于模型具有一定的解釋意義。

圖6 開花始期PLS 模型回歸系數(shù)、VIP 及R2Fig.6 The PLS coefficient，VIP，R2 of early florescence period

3 討論

氣溫變化通過影響植株體內(nèi)酶的活性進(jìn)而影響植物發(fā)育，干旱會(huì)延遲植物的生長發(fā)育，氣溫降低與缺水不利于物候開始［19-20］。通過EOF 分析發(fā)現(xiàn)2000-2015 年山東省冬、春兩季總體呈微弱的偏冷偏干的氣候波動(dòng)趨勢，與之對(duì)應(yīng)本研究中蒲公英與車前草的春季物候在2000-2015 年總體表現(xiàn)為萌動(dòng)、展葉始期推遲，開花始期局地性變化較強(qiáng)。山東境內(nèi)草本植物的春季物候變化特征與當(dāng)前一些認(rèn)為春季物候普遍提前的研究有一定的差異。如：Ge 等［12］基于NDVI 數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為中國植物生長季EOF 第一模態(tài)表現(xiàn)出均一化的偏早或偏晚信號(hào)，高祺等［21］在河北省針對(duì)草本植物的研究發(fā)現(xiàn)展葉始期提前趨勢從東部沿海到西部內(nèi)陸逐步減少。臧海佳等［22］則發(fā)現(xiàn)1981-2009 年山東省木本植物春季物候期普遍提前。產(chǎn)生這種差異的主要因素可能有以下3 點(diǎn)：1）種間差異。首先，本研究中蒲公英與車前草在開花始期物候變化規(guī)律并不一致。臧海佳等［22］研究發(fā)現(xiàn)山東部分木本植物對(duì)降水、日照和風(fēng)速等氣象因子的變化響應(yīng)并不明顯。比對(duì)可知，不同植物由于其生理特性對(duì)氣候變化的響應(yīng)不同，草本植物相對(duì)木本植物對(duì)環(huán)境變化更加敏感。2）地理環(huán)境及局地小氣候。山東境內(nèi)蒲公英與車前草的春季物候并不是沿著經(jīng)向、緯向或海陸位置均一變化，同時(shí)蒲公英與車前草的萌動(dòng)與展葉在某些區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出高度相似性，說明了局地環(huán)境影響的重要性。3）研究基準(zhǔn)年份的選擇。本研究通過對(duì)比李瑞英［18］在菏澤針對(duì)車前草的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2000 年前后，車前草生長季開始時(shí)間經(jīng)歷了從提前到推遲的變化趨勢（M-K 檢驗(yàn)未達(dá)到突變水平）。

植物物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)是一個(gè)綜合的非線性過程，但是目前國內(nèi)外大部分的物候模型是基于溫度的統(tǒng)計(jì)方法，將這些單一分析氣溫或者降水的模型應(yīng)用于草本植物是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的［13］。本研究通過Pearson 相關(guān)分析篩選出對(duì)物候有顯著影響的氣溫、降水、光照因子后，參照Shen 等［23］對(duì)加利福尼亞核桃（Juglans regia）的物候研究及孔冬冬等［24］在1982-2013 年青藏高原植被物候研究中的方法，分3 個(gè)地區(qū)利用PLS 方法建立了兩種草本植物的多氣象要素物候回歸模型。研究結(jié)果表明，蒲公英與車前草的萌動(dòng)與展葉偏最小二乘方程中高VIP 值的氣象要素及其回歸系數(shù)基本一致，開花期則差異較大。氣溫因子依然是物候模型的決定性因子，相關(guān)性分析中1 月降水量及冬季日照時(shí)長的影響在模型中被氣溫因子覆蓋。精度檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)偏最小二乘方法應(yīng)用于山東物候回歸模型構(gòu)建中總體擬合精度較好。在萌動(dòng)與展葉期，魯西地區(qū)的模型擬合精度最高，但是開花期由于兩種植物觀測值的缺測及異常值較多影響了模型精度。

本研究受限于站點(diǎn)歷史觀測數(shù)據(jù)及草本植物物候動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜性，結(jié)果具有一定的誤差及不確定性，但對(duì)總體結(jié)果的影響不大，物候?qū)夂蜃兓憫?yīng)規(guī)律可與前人研究結(jié)果相印證。本研究對(duì)改進(jìn)植物物候模型提供了新思路，對(duì)了解山東境內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)理，探索實(shí)施人工影響天氣等針對(duì)性的生態(tài)提升策略，提升山東生態(tài)文明建設(shè)的科學(xué)性具有重要意義。

4 結(jié)論

1）2000-2015 年蒲公英與車前草春季萌動(dòng)與展葉總體表現(xiàn)為推遲的趨勢且半島沿海站點(diǎn)表現(xiàn)更明顯，開花始期年際變化規(guī)律局地性較強(qiáng)。2）冬季平均氣溫、2 月平均氣溫升高會(huì)極顯著促進(jìn)兩種植物的萌動(dòng)、展葉。1 月累積降水量與兩種植物的萌動(dòng)、展葉、開花始期總體顯著負(fù)相關(guān)，魯東地區(qū)兩種草本植物的萌動(dòng)、展葉與冬季日照時(shí)長顯著負(fù)相關(guān)。在開花始期，除了冬季熱量累積之外，從魯東到魯西3 月平均氣溫及活動(dòng)積溫的影響逐漸加強(qiáng)，車前草表現(xiàn)得更為明顯。3）蒲公英與車前草PLS 物候回歸模型擬合結(jié)果表明：在萌動(dòng)、展葉始期，2 月平均氣溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度、冬季正積溫VIP 值均大于1。在開花始期，3 月平均氣溫、3 月活動(dòng)積溫、冬季平均氣溫、冬季0 cm 平均地表溫度在所有地區(qū)VIP 值均大于1。氣溫是影響山東省春季草本植物物候期變化的決定因素。