菏澤牡丹初花期的氣象條件分析

孔劉備

山東省菏澤市氣象局，山東菏澤274000

菏澤牡丹初花期的氣象條件分析

孔劉備

山東省菏澤市氣象局，山東菏澤274000

本文利用曹州牡丹園歷年牡丹初花期資料及菏澤氣象資料全面普查可能影響牡丹初花期的氣象因素，較全面分析牡丹初花期與氣象條件關(guān)系。氣象要素的時間尺度從旬逐步擴展到8個月。結(jié)果表明：2～3月積溫和上年4～6月積溫對牡丹初花期有顯著相關(guān)，尤其是2～3月積溫是決定牡丹初花早晚的重要因素；秋季到前冬的空氣相對濕度和冬季到初春的日照時數(shù)對初花期影響也有一定影響；某氣象要素特征持續(xù)1個月以上影響，才能對牡丹初花期產(chǎn)生明顯影響；初春平均氣溫與牡丹初花期歷史序列歷史資料曲線演變趨勢相似且同時發(fā)生了突變。對研究牡丹生理生化、牡丹栽培、牡丹初花期調(diào)控及牡丹初花期中長期預(yù)報有較好的參考作用。

菏澤牡丹；初花期；氣象條件

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）為芍藥科（Paeoniaceae）芍藥屬（Paeonia）牡丹組（Section Moutan DC）落葉灌木，是我國主要的觀賞植物和資源植物，在中國被譽為“花中之王”［1］。據(jù)2010年第19屆澤國際牡丹花會報道，菏澤牡丹種植歷史悠久、面積大、品種多、花大色艷，現(xiàn)種植面積為5.3333萬公頃，分9大花系，10大花型，1156個品種，成為世界上最大的牡丹觀賞和種植出口基地，是國家農(nóng)業(yè)花卉種植示范區(qū)，2000年被中國花卉協(xié)會命名為“中國牡丹之鄉(xiāng)”［2］。在牡丹花會效應(yīng)的啟動下，菏澤經(jīng)濟獲得長足發(fā)展。然而有關(guān)牡丹生理、品種培育、花期調(diào)控及牡丹初花期預(yù)報等問題不能滿足經(jīng)濟發(fā)展和社會需求：對于牡丹初花期預(yù)報、花期調(diào)控、牡丹生理及等研究等問題仍處于初步階段［3-6］。而牡丹生長發(fā)育與氣象條件關(guān)系是上述研究的基礎(chǔ)，目前對牡丹初花期與氣象條件關(guān)系的研究具有一定的選擇性［7-9］，缺乏全面客觀性的牡丹初花期與氣象要素關(guān)系的探討。本文從整個牡丹年生育周期范圍著眼，按照不同尺度全面探討牡丹初花期與氣象條件的關(guān)系，為牡丹生理生化研究、花期調(diào)控及牡丹初花期中長期預(yù)報等研究提供依據(jù)。

1　材料與方法

氣候資料取自菏澤市氣象臺氣象觀測資料，資料長度從1963年至2011年共49年；牡丹初花期資料取自曹州牡丹園觀測資料，資料長度從1964年至2011年共48年。

我們采取兩種方案進行相關(guān)分析：第一種是用原序列進行直接相關(guān)分析，第二種是用濾除了趨勢因素與周期因素的數(shù)據(jù)序列進行相關(guān)分析。但兩種方案效果無明顯差異，這表明牡丹初花期對氣象要素存在一定的依賴性，這個結(jié)論在后面的分析中將得到證實，所以相關(guān)分析采取第一種方案。

為了對全面普查牡丹初花期與氣象條件的關(guān)系，對旬、月日照、降水、溫度、蒸發(fā)、濕度和月0℃以上活動積溫分別進行相關(guān)計算，時間范圍擴展到牡丹整個年生長周期。牡丹開花在4月，所以設(shè)定從上年4月到當年3月為牡丹年生長周期，年氣象要素資料按此周期月份順序排序，上年4月為初始月份，順排到牡丹開花的當年3月，共12個月；考慮到氣象要素存在連續(xù)多月影響牡丹發(fā)育的可能性，又增加統(tǒng)計連續(xù)2個月、連續(xù)3個月…最大為連續(xù)8個月共7個時間尺度的氣象要素，分別用各個時間尺度逐氣象要素與牡丹初花期關(guān)系進行向后依次沿月份序號作相關(guān)普查。例如溫度包括36個旬平均溫度、12個月平均溫度、連續(xù)2個月時間平均溫度包括4～5月、5～6月、6～7月…、2～3月，共11項、連續(xù)3個月時間尺度平均溫度包括4～6月5～7月6～8月…、1～3月共10項，其它各時間尺度平均溫度類同。月日照、降水、蒸發(fā)、濕度和月0℃以上積溫等要素與溫度統(tǒng)計排序相同。這樣共得到旬、月、2個月、3個月、4個月、…8個月共9個時間尺度的6種氣象要素與牡丹初花期的相關(guān)值624個。相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗：樣本數(shù)n=48，顯著信度為α=0.01，查表得r0.01=0.3541，相關(guān)系數(shù)的數(shù)值超過0.3541時，其相關(guān)程度是顯著的，反之不顯著。

采用Mann-Kendall方法牡丹初花期序列進行分析［10］，對菏澤1964～2011牡丹初花期序列、和2～3月三個月積溫及溫度進行統(tǒng)計計算，考察二者的關(guān)系。

2　結(jié)果與分析

2.1牡丹初花期氣候特征

牡丹初花期平均為4月21日，這個日期與“谷雨時節(jié)看牡丹”的農(nóng)諺基本一致，但就花期序列樣本分布來看，每年花期相差較大，其序列標準差為5.2 d。最晚在4月30日（1969年），最早初花期在4月6日（2002年）。從牡丹初花期序列（圖1）來看，花期偏晚或偏早有明顯的階段性，1964～1972年花期是偏晚的，1973年到1978年花期大多是偏早的，79年到92年，花期又趨向偏晚，1993年以來花期一直處于偏早階段；整個花期演變的趨勢是向偏早變化，牡丹初花期的傾向率為-2.5 d/10 a；對花期序列年際變異程度進行計算，其變異系數(shù)為0.875，為中性變異；應(yīng)用柯爾莫哥洛夫方法檢驗?zāi)档こ趸ㄆ谛蛄?，在?.05=1.35℃的信度下，牡丹初花期的檢驗值為1.24，表明牡丹初花期序列屬于正態(tài)分布。

采用Mann-Kendall方法分析牡丹初花期序列可知，牡丹初花期在1993年前后發(fā)生了一次突變。1993年以前，花期處于偏晚時期；1993年以后，花期進入偏早時期。1964到1992年，平均花期在4月24日，1993年以后，平均日期是4月17日，比偏晚期提前7 d，目前仍處于偏早時期內(nèi)。

2.2牡丹初花期與氣象要素相關(guān)分析

2.2.1牡丹初花期與旬氣象要素關(guān)系旬氣象要素結(jié)構(gòu)安排：以上年4月上旬為第一旬，往后遞增排序，到當年3月下旬為止。4～12月的第1旬到第27旬對下年牡丹初花期求相關(guān)，翌年1～3月的第28旬到36旬對當年花期求相關(guān)。

相關(guān)普查結(jié)果表明：除3月中、下旬旬平均氣溫與牡丹初花期負相關(guān)較顯著以外，其它旬氣溫相關(guān)不顯著；旬日照、降水、蒸發(fā)、相對濕度等對牡丹開花期相關(guān)均不明顯?？梢娔硽庀笠囟虝r間作用對牡丹生長發(fā)育無大影響。

2.3單月及多月氣象要素與牡丹初花期的關(guān)系

2.3.1單月及多月溫度、積溫與牡丹初花期相關(guān)分析從4月至翌年3月，用1個月、2個月…，最大8個月這8個時間長度的積溫逐月向后滾動分別對牡丹初花期求相關(guān)，其結(jié)果見（圖2）。

從圖2看出，逐月相關(guān)從當年1月份開始有顯著的負相關(guān)，2月、3月相關(guān)程度明顯增加，其相關(guān)值2月為-0.66，3月為-0.87；兩個月積溫相關(guān)，其相關(guān)顯著的時間域在12～1月，1～2月，2～3月，其相關(guān)值依次增大，2～3月積溫和對花期的相關(guān)達到-0.92。

圖2　逐1個月～逐8個月積溫與牡丹初花期相關(guān)場說明：橫坐標為積溫時段終止月份，縱坐標為積溫時間長度（月數(shù)）Fig.2 Variation of the early florescence of Heze peony with the accumulated temperatures over one month through eight monthsNote：x axis shows the ending month of the accumulated temperature，while y axis shows the months of accumulated temperature

均以3月為終止月，各個時間尺度積溫對花期的相關(guān)（圖3），其相關(guān)顯著的峰值出現(xiàn)在2～3月兩個月積溫對牡丹初花期的相關(guān)，比3月份單月積溫相關(guān)值高出0.05，3個月（1～3月）、4個月（12～3月）、5個月（11～3月）積溫相關(guān)值比2～3月兩個月積溫相關(guān)值依次緩慢下降，6個月（10～3月）積溫相關(guān)值顯著下降，7個月（9～3月）積溫相關(guān)值最小為0.67。盡管相關(guān)值較大，其貢獻主要還是在于2～3月積溫的高低，因為9～12月間單月或多月積溫與牡丹初花期相關(guān)并不明顯，同時由于這些月份積溫的參與使相關(guān)顯著性下降?？梢娀ㄆ谠缤淼闹饕獩Q定于在2～3月份積溫的多少。

從圖2還可看出，上年4～7月各個時間域內(nèi)的積溫對下年花期也存在顯著的負相關(guān)，這個時期氣溫偏高，往往使下年牡丹初花期偏早，其相關(guān)時效達8～12個月。分析其機制，統(tǒng)計結(jié)果可以排除上年4～7月積溫變化與翌年2～3月積溫的變化存在某些同位相的周期振動效應(yīng)。有關(guān)研究者認為這個時期氣溫偏高可能使牡丹提前休眠促使來年及早萌動，具體對牡丹初花期的影響其機理尚不清楚，但這些統(tǒng)計結(jié)果為研究牡丹生理牡丹栽培等提供了有價值的信息。

對牡丹初花期序列和2～3月積溫為參數(shù)進行點聚（圖4）。

圖3　不同時間的積溫對牡丹初花期影響Fig.3 Effect of the accumulated temperature on Heze peony in the early florescence over different months

圖4　牡丹初花期與2～3月積溫點聚圖Fig.4 Variation of the early florescence of Heze peony and the accumulated temperatures in February and March

從點聚可看出，花期隨積溫的關(guān)系呈直線型，直線斜率為負值，隨著積溫增加花期提前，其速率為-5.4 d/100℃，對其點聚圖進行最小二乘擬合，其方程為：Y=40.046-0.0538x

式中y為花期，x為2～3月份積溫。

歷年2～3月平均積溫為363℃，代入方程求的花期為4月20日，與歷年花期平均開花期21日是一致的。363℃為判別線，以±3 d為界其擬合率為0.89，所以可用2～3月積溫和為363℃作為判別值，高于363℃，牡丹初花期偏早，反之偏晚。這種結(jié)果與上述相關(guān)分析結(jié)論相吻合。

用Mann-Kendall方法對1964～2011年2～3月積溫進行計算，其結(jié)果見（圖5）。

可以看出，牡丹初花期和積溫都是在1993年前后發(fā)生突變。1992年以前是積溫偏低的氣候階段，1993年以后至今積溫明顯增加，屬積溫偏高的氣候階段；1992年以前2～3月積溫平均值為317℃，而1993年以后至今的積溫平均值為423℃，其平均積溫增幅為106℃。相應(yīng)的牡丹初花期1992年以前多偏晚，1993年以后花期多偏早?？梢娍闯瞿档こ趸ㄆ谂c2～3月積溫發(fā)生突變的時間一致，牡丹初花期的早晚與2～3月積溫高底有顯著依賴性。

各個時段的溫度和相應(yīng)的積溫與牡丹初花期關(guān)系基本一至（溫度與牡丹初花期關(guān)系分析略）。

2.3.2逐月、多月日照時數(shù)、降水、蒸發(fā)量和平均相對濕度與牡丹初花期相關(guān)分析日照時數(shù)與牡丹初花期相關(guān)分析。從日照時數(shù)與牡丹初花期相關(guān)場（圖6）來看，2月、3月月照時數(shù)相關(guān)均不顯著，而2月份或3月份分別前推2到5個月，多月日照時數(shù)與牡丹初花期相關(guān)較顯著，呈正相關(guān)；可見，雖然逐月相關(guān)不顯著，但去年秋末到春初連續(xù)多月日照時數(shù)的多寡對牡丹初花期產(chǎn)生影響，日照時數(shù)越多，牡丹初花期越晚。這種影響可以排除氣象要素之間的非獨立性作用，一般情況下，冬春季日照越多，溫度應(yīng)越高，而溫度高將使牡丹初花期提前與上述結(jié)論是矛盾的，表明冬春季日照時數(shù)對牡丹初花期有影響，且日照時數(shù)多或寡須持續(xù)兩個月以上；4月到10月這段時間內(nèi)無論單月或多月日照時數(shù)對牡丹初花期均無明顯影響。牡丹園及牡丹研究部門有關(guān)專家認為，這種相關(guān)結(jié)果為日照對牡丹生理研究提供了線索，其影響機制尚有待于進一步探討。

圖5　菏澤1964～2008年2～3月積溫Mann-Kendall檢驗曲線Fig.5 Mann-Kendall testcurve of the accumulated tempera ture in Feb.and Mar.from1964to2008inHeze

圖6　1個月～8個月日照時數(shù)與牡丹初花期相關(guān)場說明：橫坐標為日照時段終止月份；縱坐標為日照月數(shù)Fig.6 Variation of the early florescence of Heze peony with the duration of sunshineNote：x axis shows the ending month of the sunshine，while y axis shows the months of the sunshine

從降水對牡丹初花期的相關(guān)看出，各月降水及多月降水對牡丹初花期均無明顯影響。由于牡丹原生長地在我國西北地區(qū)為多年生灌木喜旱怕澇植物［11］。這些年來，大田牡丹生長一直靠自然降水供給，可以滿足牡丹對水分的需求，分析結(jié)果證實了牡丹喜旱怕澇特性。

空氣相對濕度對牡丹初花期的影響，3月份濕度對牡丹初花期正相關(guān)較顯著，由于本月濕度大，往往陰天較多，在某種程度上導(dǎo)致3月份溫度較低，積溫較少，從而使花期推遲；上年8～12月份5個月內(nèi)，連續(xù)2～4個月空氣相對濕度值對牡丹初花期呈顯著負相關(guān)，可見上年秋季到初冬若連續(xù)幾個月近地面空氣潮濕，來年牡丹初花期將提前，反之牡丹初花期將推遲。空氣相對濕度與日照相似對牡丹初花期產(chǎn)生影響需要連續(xù)多月作用，其對牡丹生理影響機制尚待探討。

3　小結(jié)

（1）旬氣象因素與單月或多月的氣象要素對牡丹初花期的相關(guān)在相同時段內(nèi)具有相同的相關(guān)特性，但旬氣象要素對牡丹初花期的相關(guān)值不顯著。單月或連續(xù)幾個月某種氣象特征的持續(xù)作用才會對牡丹發(fā)育產(chǎn)生明顯的作用。

（2）影響牡丹初花期早晚的主要氣象要素是積溫（或溫度），2～3月的積溫（或溫度）高低對牡丹初花期早晚有決定性作用，因而可用積溫（或溫度）對花期做出較準確的中期預(yù)報；上年4～7月積溫對牡丹初花期負相關(guān)顯著。

（3）降水多寡對牡丹初花期無明顯影響；上年11月到翌年2月日照時數(shù)與牡丹初花期正相關(guān)，此時的日照時數(shù)往往過剩使花期后延；上年秋季和冬初季節(jié)空氣潮濕往往使來年牡丹初花期提前。

（4）日照時數(shù)對牡丹初花期也有一定影響。開花前4～5個月若日照偏多，初花期往往推遲。

（5）2～3月份積溫值和花期序列均發(fā)生了突變，發(fā)生突變的時間是一致的，可見牡丹初花期對2～3月份積溫有一定的依賴性。

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Analysis on the Influence of Meteorological Conditions on Heze Peony in the Early Florescence

KONG Liu-bei
Weather Bureau of Heze City，Heze 274000，China

The influence of various meteorological conditions on Heze peony in the early florescence is comprehensively studied based on detailed investigation and analysis for the historic meteorological records of Heze peony in early florescence in Heze City.The time scales of the meteorological conditions extend from ten days to eight months.The results showed that the accumulated temperature from April through June of last year and that from February through March of current year had strong effects on Heze peony in the early florescence，especially the latter；Heze peony in the early florescence was also influenced by the air relative humidity from autumn to early winter of previous year and from winter of previous year to the spring of current year；however，it took at least one month for a certain meteorological condition to exert notable influence on Heze peony；the historic variations of mean temperature of early spring and the early florescence were found to have a similar trend.This work was believed to be helpful for the study of the physiology and biochemistry of peony，the cultivation，the regulation of early florescence，as well as the mid-term and long-term forecast of the early florescence of peony.

Heze peony；early florescence；meteorological conditions

S685.1；S161

A

1000-2324（2016）02-0194-04

2013-05-18

2013-09-18

孔劉備（1986-），男，學(xué)士，研究方向：氣候及農(nóng)業(yè)氣象.E-mail：271008369@qq.com