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植物如何感知冬去春来？“需冷量”（Chilling Requirement）是温带及亚热带树木解除休眠、开启新一轮生长周期的关键生物学“开关”。经典教科书和主流物候模型普遍遵循一个假设：树木感知低温的有效范围是固定的（通常界定为0–10°C）。然而，这一经典理论却难以解释一个显著的生态现象：为何起源于温暖亚热带的树木，在冬季气温普遍较高的暖冬年份，依然能正常解除休眠并开花结实？这成为了困扰物候学界多年的“亚热带悖论”。

近日，浙江农林大学森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室吴家胜/张瑞团队在《PNAS》发表了题为“Effective chilling temperatures for dormancy release in extratropical forest trees increase from cold to warm regions”的研究论文。该研究结合大规模跨纬度控制试验与长期物候监测大数据，首次证实了树木休眠解除的有效积冷温度阈值Tupp存在显著的纬度梯度变异，揭示了树木适应气候变化的进化智慧。

温带和亚热带树木在秋季进入休眠以抵御寒冬，并在积累足够的低温（需冷量）后解除休眠，为春季萌发做准备。这一机制不仅是树木生存的保障，也直接决定了森林食物资源（如坚果、水果）的产量。

自20世纪以来，科学界普遍假设：树木感知低温信号的有效温度范围是固定的，通常界定在0–10°C之间。这一假设主要基于对北方寒冷地区树木的研究，并被广泛应用于预测全球变暖对森林生态系统的影响。然而，在气候温暖的亚热带地区，冬季气温往往高于10°C，如果严格遵循这一法则，许多南方树木似乎将面临积冷不足甚至“无冷可积”的生存危机，导致无法正常萌发。但事实并非如此，这意味着南方树木可能拥有一套不同的“温度感知系统”。

针对上述科学难题，研究团队设计了一项大规模控制试验：跨越南北3000公里纬度梯度，选取香榧等14个代表性树种、4500余株苗木进行变温处理。同时，整合全国65个树种、830个种源在1963-2008年间的长期物候观测记录进行大数据分析，以此验证试验结果普适性。

南北不同树种大规模控温试验设计

研究发现，树木解除休眠的有效积冷温度上限Tupp随纬度降低而显著升高：纬度每降低1度，Tupp平均增加约0.27°C。这说明，分布在亚热带温暖区域的树木（如香榧），已进化出利用较高温度（>10°C，甚至高达15°C）作为有效积冷信号的能力。与之不同，对于北方寒冷地区的树木，则保留了对低温（<10°C）的严格依赖，以避免在早春的短暂回暖中错误萌发而遭受冻害。这一发现科学地解释了为何南方树木在暖冬年份仍能有效感知季节信号并正常解除休眠，其秘诀在于它们拥有比北方树木更宽的“温度感知窗口”。

树木休眠解除有效低温阈值Tupp随纬度演化规律

研究指出，现有的全球植被物候模型由于采用固定的积冷范围，可能严重高估了气候变暖对南方树木的负面影响。引入动态的Tupp参数后，模型将能更准确地预测未来气候情境下的林木生长周期波动。

休眠解除低温阈值修正有效提升了物候模型精度

研究提示，在气候变暖的背景下，水果、干果等森林食物资源的引种与驯化至关重要。应充分考量树木来源地的“气候记忆”（即其进化的温度感知阈值）与引入地气候的匹配性，从而规避因“物候错配”导致的风险。

树种低温感知阈值决定其对南北气候适应性

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2531077123

团队简介：浙江农林大学物候学团队成立于2018年，由吴家胜教授、张瑞教授与Heikki Hanninen教授联合创建。团队立足南方亚热带地区，聚焦树木“春萌芽、夏生长、秋落叶、冬休眠”的四季物候周期，综合运用生理生态学等控制试验与大尺度数据分析手段，解析树木物候对光温环境因子响应机制，构建高精度过程物候模型，动态模拟环境因子驱动下的物候生理生态过程，评估不同气候场景对林木生长发育周期的影响，为生态适应型品种培育、林木引种区划及产业气候韧性提升提供科学依据。相关成果发表于PNAS、Trends in Plant Science、New Phytologist、Agricultural and Forest Meteorology等杂志。