牡丹花期不同預(yù)測(cè)方法初探及比較

王泳梅，馬曉潔，范崇霞

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牡丹花期不同預(yù)測(cè)方法初探及比較

王泳梅，馬曉潔，范崇霞

（洛陽(yáng)市王城公園，河南 洛陽(yáng) 471000）

為能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)牡丹花期，更好地為牡丹文化節(jié)服務(wù)，對(duì)王城公園牡丹觀賞區(qū)的早花牡丹品種‘朱砂壘’及春季開(kāi)花植物的物候期、初花期的調(diào)查記錄，利用SPSS19.0分析軟件及Excel統(tǒng)計(jì)軟件，分析牡丹的初花期與自身各物候期的相關(guān)性及與春花植物初花期的相關(guān)性，并對(duì)相關(guān)性顯著的項(xiàng)目進(jìn)行多元線性回歸分析，建立牡丹花期預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，比較兩個(gè)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，結(jié)果表明‘朱砂壘’各物候期中的發(fā)芽期、立蕾期、風(fēng)鈴期與初花期的相關(guān)性極顯著，建立預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型為=58.649+0.1491+0.1422+0.2743；植物中櫻桃、玉蘭及早櫻的初花期與‘朱砂壘’初花期相關(guān)性顯著，建立牡丹花期預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型為=-532.075+12.6931-4.7072+0.6213，依據(jù)以上兩個(gè)數(shù)學(xué)模型可以初步對(duì)牡丹初花時(shí)間進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

牡丹；物候期；花期預(yù)測(cè)；比較；相關(guān)性

1 牡丹花期預(yù)測(cè)的意義

洛陽(yáng)牡丹雍容華貴，被譽(yù)為“國(guó)色天香”。自1983年以來(lái)，每年的牡丹文化節(jié)成為洛陽(yáng)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、招商引資和旅游品牌的形象代言。自1983年第1屆牡丹花會(huì)開(kāi)始，連續(xù)19屆牡丹花會(huì)都是在4月15日至25日舉行。2002年第20屆牡丹花會(huì)時(shí)間首次提前至4月10日。2005年第23屆牡丹花會(huì)，會(huì)期又提前至4月8日。2007年第25屆牡丹花會(huì)再次把牡丹文化節(jié)賞花啟動(dòng)日固定至4月1日。可以說(shuō)，歷次會(huì)期的調(diào)整，都與牡丹花期息息相關(guān)。牡丹的自然花期受大氣溫度、光照及自身特性的影響在不同年份表現(xiàn)不一，為保證牡丹花會(huì)會(huì)期與花期的一致性，就必須提前做好花期的預(yù)測(cè)。為牡丹文化節(jié)的花情發(fā)布提供信息，也為牡丹花期控制提供依據(jù)。通過(guò)多年來(lái)的觀測(cè)記載，結(jié)合影響牡丹花期的因素分析，總結(jié)推斷出牡丹花期預(yù)測(cè)不同方法及其各自準(zhǔn)確性比較，為牡丹花期的預(yù)測(cè)提供參考性依據(jù)。

2 影響牡丹花期的主要因素

影響牡丹花期分為內(nèi)部因素和外部環(huán)境兩方面。內(nèi)部因素主要是牡丹自身的生理特性、遺傳特性和激素水平等；外部環(huán)境包括溫度、光照、水分和土壤條件等。

2.1 溫度

牡丹生長(zhǎng)周期存在的休眠以深度休眠為主。當(dāng)氣溫等因素符合生長(zhǎng)條件時(shí)，牡丹就能自動(dòng)解除休眠，恢復(fù)生長(zhǎng)。每年春季（1~4月份）隨著平均氣溫的升高，牡丹會(huì)經(jīng)過(guò)萌動(dòng)、發(fā)芽、立蕾、展葉、園桃、平桃等階段進(jìn)入開(kāi)花期，每個(gè)階段持續(xù)的時(shí)間與本階段氣溫高低有極大相關(guān)性，相對(duì)氣溫偏高，持續(xù)時(shí)間就短，相對(duì)氣溫偏低，持續(xù)時(shí)間就長(zhǎng)。根據(jù)記載，在自然狀態(tài)下，每年春季，當(dāng)日平均溫度穩(wěn)定在3.6℃以上時(shí)牡丹花芽開(kāi)始萌動(dòng)、發(fā)芽； 6.5℃以上開(kāi)始顯蕾展葉，8.8℃以上花蕾迅速增大，16℃以上開(kāi)始初花。牡丹每一發(fā)展時(shí)期對(duì)溫度感受不同。所以，溫度是花期預(yù)測(cè)的關(guān)鍵，溫度是影響牡丹花芽解除休眠萌發(fā)生長(zhǎng)的主要因素。

2.2 有效積溫

每種植物都有其生長(zhǎng)的下限溫度。當(dāng)溫度高于下限溫度時(shí)，才能生長(zhǎng)發(fā)育。對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起有效作用的高出的溫度值，稱作有效積溫。牡丹從萌動(dòng)到開(kāi)花所經(jīng)歷的時(shí)間與有效積溫密切相關(guān)。但目前還沒(méi)有牡丹開(kāi)花所需有效積溫的準(zhǔn)確值。據(jù)觀察研究，牡丹不同發(fā)育階段的生物學(xué)零度的值各不相同，牡丹開(kāi)花的有效積溫是在生物學(xué)零度以上溫度之和。不同年份，隨氣候變化，達(dá)到牡丹開(kāi)花所需有效積溫的時(shí)間有所差異。從而出現(xiàn)了每年牡丹的初花時(shí)間不斷變化。牡丹從萌動(dòng)到開(kāi)花的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是由于外界溫度不斷升高從而刺激花芽發(fā)育的過(guò)程。所以，研究測(cè)算牡丹開(kāi)花所需有效積溫值對(duì)牡丹開(kāi)花期的預(yù)測(cè)有非常重要的參考作用。

2.3 光照

在王雁的《北京市主要園林植物耐蔭性及其應(yīng)用的研究》論文中[1]提出“牡丹屬于具有較高光補(bǔ)償點(diǎn)，較低光飽和點(diǎn)的一類植物，對(duì)光能的有效輻射利用范圍較窄，對(duì)生境光照狀況要求較高”。在左麗娟的《光照強(qiáng)度對(duì)牡丹生長(zhǎng)的影響》一文的研究中提出[2]，光照對(duì)牡丹的花徑大小、花量多少及花枝生長(zhǎng)量都有一定的影響。不同的牡丹品種群由于遺傳性和長(zhǎng)期不同的栽培環(huán)境形成了各自特有的生態(tài)特性，其光照強(qiáng)度對(duì)它的影響作用也不一樣。由于光照強(qiáng)度對(duì)牡丹生長(zhǎng)發(fā)育的影響，進(jìn)而影響牡丹的開(kāi)花時(shí)間。因此，光照也是一個(gè)不可忽視的因素。

2.4 內(nèi)源激素

植物內(nèi)源激素是存在于植物體內(nèi)調(diào)節(jié)植物萌發(fā)、生長(zhǎng)、分化和發(fā)育等活動(dòng)的生理活性物質(zhì)，在植物體內(nèi)其含量相對(duì)較低，常見(jiàn)的內(nèi)源激素包含IAA，ABAGA，ZR和Eth。同大多數(shù)落葉植物一樣，牡丹打破休眠后才能進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生殖生長(zhǎng)。鄭國(guó)升[3]在低溫解除牡丹芽休眠進(jìn)程中內(nèi)源激素的變化一文中指出，GA3和ABA大小與低溫累積期，休眠解除啟動(dòng)期、休眠基本解除期、休眠徹底解除期4個(gè)時(shí)期相對(duì)應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)解除牡丹休眠是多種因素共同作用的結(jié)果，GA3等對(duì)休眠的解除起到積極的影響，而ABA對(duì)解除休眠具有一定的抑制作用。

2.5 自身長(zhǎng)勢(shì)

牡丹開(kāi)花不僅需要N、P 、K 、Ca、 Mg 、S等大量元素，而且需要Fe、Mn、Cu 、Zn 等微量元素。在牡丹生長(zhǎng)的年周期中，自春季芽萌動(dòng)，貯存的養(yǎng)分迅速聚集在混合芽中，盛花時(shí)，混合芽中的養(yǎng)分已被用于開(kāi)花和幼嫩營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)。因此，牡丹自身營(yíng)養(yǎng)狀況及生長(zhǎng)勢(shì)直接影響著牡丹的生長(zhǎng)發(fā)育開(kāi)花，同品種同株齡的牡丹營(yíng)養(yǎng)充足，自身長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的比長(zhǎng)勢(shì)弱的花期早。因此規(guī)范的生產(chǎn)管理對(duì)牡丹如期正常開(kāi)花提供保障。新栽植牡丹因?yàn)楦祷謴?fù)不健全往往會(huì)較正常植株提前開(kāi)花。

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)地位于洛陽(yáng)市王城公園牡丹觀賞園，地處E112. 41°，N34. 67°，海拔150 m，年日照數(shù)為2 083 h，年平均氣溫14.7℃，年平均降水量達(dá)到560 mm，最熱月為7月份，月平均氣溫為27.2℃；最冷月為1月，月平均氣溫為0.8℃；月平均氣溫年較差（最熱月平均氣溫與最冷月平均氣溫的差值）為26.8℃；≥10℃日溫的持續(xù)日數(shù)218 d；活動(dòng)積溫4 673℃。

3.2 試驗(yàn)材料

種植在洛陽(yáng)牡丹觀賞區(qū)的早花牡丹區(qū)，觀測(cè)品種‘朱砂壘’，栽植密度1 m×1 m，觀賞區(qū)為精細(xì)化管理。種植在王城公園內(nèi)的春花植物：迎春、望春、連翹、櫻桃、貼梗海棠、玉蘭、早櫻，精細(xì)化管理。

3.3 方法

3.3.1調(diào)查方法

隨機(jī)在觀賞區(qū)內(nèi)選擇30株10 a生以上的‘朱砂壘’牡丹，并對(duì)所選的牡丹做標(biāo)記。多年對(duì)其物候期進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)各物候期的牡丹所表現(xiàn)的生物學(xué)特性及物候期記載的標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）。調(diào)查記錄各年份牡丹的萌動(dòng)期、發(fā)芽期、立蕾期、風(fēng)鈴期、園桃期、平桃期及初花期。

表1 牡丹物候期記載標(biāo)準(zhǔn)

注：物候期標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)對(duì)象達(dá)到各物候期程度所占比例。

隨機(jī)在春花植物觀賞區(qū)內(nèi)選擇春季開(kāi)花植物，每個(gè)調(diào)查對(duì)象30株，調(diào)查記錄各春花植物如：迎春、望春、連翹、櫻桃、貼梗海棠、玉蘭、早櫻的初開(kāi)期，初開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)為5%進(jìn)入初花階段。

3.3.2統(tǒng)計(jì)方法

根據(jù)實(shí)際物候期記載時(shí)間進(jìn)行物候期的天數(shù)轉(zhuǎn)換：以1月1日為始日計(jì)算為1 d，1月2日為2 d，依此方法計(jì)算到各物候期的天數(shù)。例如：2000年‘朱砂壘’萌動(dòng)時(shí)間為2月18日，用此方法轉(zhuǎn)化計(jì)算出萌動(dòng)期的天數(shù)為49 d。

統(tǒng)計(jì)分析方法：利用Excel軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用SPSS19.0 軟件對(duì)所整理數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，并對(duì)選定數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，并建立預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型。

3.4 結(jié)果與分析

3.4.1物候期觀測(cè)建模

通過(guò)掌握牡丹的生理特性，生物特性，綜合考慮預(yù)測(cè)花期。根據(jù)牡丹年周期的生長(zhǎng)特性，物候現(xiàn)象發(fā)生的順序相關(guān)性規(guī)律，即順序相關(guān)性規(guī)律體現(xiàn)在一年中，各物候期發(fā)生的順序是一定的，并具有一定的相關(guān)性。前一物候期到來(lái)的早與遲和后續(xù)出現(xiàn)的物候期的早遲有密切的關(guān)系。根據(jù)前期發(fā)生的物候現(xiàn)象，對(duì)后期牡丹花芽的物候期進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)觀察每個(gè)物候期花芽生長(zhǎng)形態(tài)變化進(jìn)行觀察記錄。萌動(dòng)期牡丹麟芽膨大，麟片綻裂，繼而開(kāi)始發(fā)芽等其他后續(xù)物候生長(zhǎng)進(jìn)行歷程。一般早開(kāi)品種從麟芽萌動(dòng)到開(kāi)花大概需要65 d以上，晚開(kāi)品種大概需要70 d以上。

研究搜集了洛陽(yáng)王城公園2000-2008年期間‘朱砂壘’的物候期情況，對(duì)各物候期進(jìn)行相關(guān)性分析：牡丹各物候期與牡丹初開(kāi)期的相關(guān)性絕對(duì)值都在0.838以上，顯著性小于0.05。其中發(fā)芽期與初開(kāi)期相關(guān)性0.936，顯著水平P=0.001，顯著水平遠(yuǎn)小于0.01，說(shuō)明發(fā)芽期對(duì)初開(kāi)期影響極顯著；立蕾期與初開(kāi)期的相關(guān)性0.963，顯著水平P=0.001，顯著水平遠(yuǎn)小于0.01，說(shuō)明立蕾期對(duì)初開(kāi)期的影響極顯著；風(fēng)鈴期相關(guān)性0.955，顯著水平P=0.001，顯著水平遠(yuǎn)小于0.01，說(shuō)明風(fēng)鈴期對(duì)初開(kāi)期的影響極顯著。由表3可知，牡丹各物候期與牡丹初開(kāi)期的相關(guān)性。

對(duì)與初開(kāi)期（Y）影響極顯著的發(fā)芽期（X1）、立蕾期（X2）及風(fēng)鈴期（X3）進(jìn)行多元線性回歸分析，建立基于發(fā)芽期、立蕾期及風(fēng)鈴期的多元方程對(duì)初開(kāi)期的預(yù)測(cè)模型。由線性回歸分析可知：模型的擬合度R2=0.971＞0.95，擬合度效果非常好，且當(dāng)F=45.222時(shí)，模型顯著性水平P=0.002，遠(yuǎn)小于顯著水平a=0.01，說(shuō)明初開(kāi)期與發(fā)芽期、立蕾期及風(fēng)鈴期具有顯著的線性關(guān)系，由此可得初花期的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型：

=58.649+0.1491+0.1422+0.2743（1）

3.4.2同期春花植物物候期的對(duì)照比較

利用物候現(xiàn)象發(fā)生的相關(guān)性規(guī)律進(jìn)行物候期預(yù)報(bào)，主要利用不同植物物候發(fā)生的順序相關(guān)性，進(jìn)行多年平行觀測(cè)記錄。通過(guò)多年觀察與牡丹前后花期的其他春花植物，記錄其在不同氣候的各個(gè)年份表現(xiàn)的開(kāi)花時(shí)間與同年牡丹花期的對(duì)比。例如：記錄迎春、連翹、玉蘭、早櫻等植物的物候期，從而推斷其與同一區(qū)域內(nèi)牡丹花期前后關(guān)系，通過(guò)觀察這些春花植物的物候期大致確定不同氣候條件下牡丹的物候變化。

研究搜集了洛陽(yáng)王城公園2009-2014年期間‘朱砂壘'的初開(kāi)期及迎春、望春、連翹、櫻桃、貼梗海棠、玉蘭、早櫻的初開(kāi)期，把‘朱砂壘’及7種春花植物的初開(kāi)期進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以1月1日計(jì)算為1 d，1月2日為2 d，依此計(jì)算各物候期天數(shù)。

對(duì)研究對(duì)象初開(kāi)期進(jìn)行相關(guān)性分析[3]，‘朱砂壘’初花期與櫻桃初花期的相關(guān)性0.808，顯著水平P=0.026、小于顯著水平a=0.05，說(shuō)明朱砂壘的初開(kāi)期與櫻桃花的初開(kāi)期顯著相關(guān)；玉蘭的相關(guān)性0.750，顯著水平P=0.043、小于顯著水平a=0.05，說(shuō)明‘朱砂壘’的初開(kāi)期與玉蘭花的初開(kāi)期顯著相關(guān)；早櫻的相關(guān)性0.796，顯著水平P=0.029、小于顯著水平a=0.05，說(shuō)明‘朱砂壘’的初開(kāi)期與早櫻的初開(kāi)期顯著相關(guān)。

對(duì)與‘朱砂壘’初開(kāi)期（Y）相關(guān)性極顯著的櫻桃花初開(kāi)期（X1）、玉蘭花初開(kāi)期（X2）及早櫻花初開(kāi)期（X3）進(jìn)行多元線性回歸分析[4]，建立基于櫻桃、玉蘭及早櫻三種植物花的初開(kāi)期多元方程對(duì)朱砂壘初開(kāi)期的預(yù)測(cè)模型。由線性回歸分析可知：模型的擬合度R2=0.997＞0.95，擬合度效果非常好，模型顯著性水平P=0.004，遠(yuǎn)小于顯著水平a=0.01，說(shuō)明‘朱砂壘’的初花期與櫻桃、玉蘭及早櫻的初花期具有顯著的線性關(guān)系，由此可得初花期的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型：

=-532.075+12.6931-4.7072+0.6213（2）

3.4.3準(zhǔn)確性分析

把2000-2008年的物候期數(shù)據(jù)回帶入建立的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型（1）中，所得的預(yù)測(cè)日期與實(shí)際初花日期見(jiàn)表2。從表2中看到2000-2008年所預(yù)測(cè)的日期與實(shí)際初花期相差平均2 d。

表2 實(shí)際花期與預(yù)測(cè)花期對(duì)照

把2009-2014年春花植物初花期的數(shù)據(jù)回帶入預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型（2）中，所得的預(yù)測(cè)日期與實(shí)際初花日期見(jiàn)表3。從表3中看到2009-2014年所預(yù)測(cè)的日期與實(shí)際初花期相差平均0.84 d。

把2009-2013年朱砂壘各物候期數(shù)據(jù)帶入預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型（1）中，所得的預(yù)測(cè)日期與實(shí)際初花日期見(jiàn)表4。從表4中看到2009-2013年初花預(yù)測(cè)日期與實(shí)際花期相差平均2.8 d。

把2015-2016年春花植物初花期的數(shù)據(jù)帶入預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型（2）中，所得的預(yù)測(cè)日期與實(shí)際初花日期見(jiàn)表5。從表5中看到2015-2016年所預(yù)測(cè)的日期與實(shí)際初花期相差平均2.5 d。

表3 實(shí)際花期與預(yù)測(cè)花期對(duì)照

表4 實(shí)際花期與預(yù)測(cè)花期對(duì)照

表5 實(shí)際花期與預(yù)測(cè)花期對(duì)照

4 結(jié)論

（1）‘朱砂壘’各物候期中的發(fā)芽期、立蕾期、風(fēng)鈴期與初花期的相關(guān)性極顯著，以此為基礎(chǔ)建立了花期預(yù)測(cè)模型（1）：

=58.649+0.1491+0.1422+0.2743（1）

（2）7個(gè)春花植物中櫻桃、玉蘭、早櫻的初花期與‘朱砂壘’初花期相關(guān)性顯著，以此為基礎(chǔ)建立了花期預(yù)測(cè)模型（2）：

=-532.075+12.6931-4.7072+0.6213（2）

（3）利用模型（1）進(jìn)行花期驗(yàn)證得出預(yù)測(cè)花期與實(shí)際花期相差平均2.8 d；利用模型（2）進(jìn)行花期驗(yàn)證得出預(yù)測(cè)花期與實(shí)際花期相差平均2.5 d。

由此得出，在對(duì)牡丹初花期預(yù)測(cè)中，兩種模型均有較高的準(zhǔn)確度，可用于實(shí)際預(yù)測(cè)花期的操作。

[1] 王雁. 北京市主要園林植物耐蔭性及其應(yīng)用的研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，1996.

[2] 李嘉玨，張西方，趙孝慶，等. 中國(guó)牡丹[M]. 北京：中國(guó)大百科全書出版社，2011.

[3] 曲俊華，倪佳明. 多元回歸模型分析與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J]. 中國(guó)電力教育，2007（1）：140-142.

[4] 徐志敏，劉希玉. 多元回歸分析及其在輔助決策中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)工程，2004，30（21）：129-131.

（責(zé)任編輯：王團(tuán)榮）

The Peony Flowering of Different Prediction Methods Reviewed and Compared

WANG Yong-mei，MA Xiao-jie，F(xiàn)AN Chong-xia

(Luoyang Wang-Cheng Park, Luoyang Henan 471000, China)

(Purpose)To more accurately forecast the peony flowering period and better serve the Peony Cultural Festival.(Research)By tracking and accurately recording the phenological period for many years,combining the first bloom time of same period spring bloom plants,using SPSS19.0 analytical tool and Excel statistical tool,analyzing the relativity of the first bloom time of ‘Zhusha Lei' and its phenological period and the relativity of the first bloom time of ‘Zhusha Lei' and same period spring bloom plants,conducting multivariable linear regression analysis for the variables highly related with ‘Zhusha Lei' first bloomsome period,establishing a mathematical forecasting model,and comparing the accuracy of two mathematical models,(Result)the results indicate:the relativity of the budding time,Bud stage，Campanula period,and first bloom time of ‘Zhusha Lei'is highly notable,shown with mathematical forecasting model Y=58.649+0.149X1+0.142X2+0.274X3;the relativity of first blooming plants like cherry is highly notable,shown with mathematical forecasting model Y=-532.075+12.693X1-4.707X2+0.621X3,(Conclusion)hence we can make preliminary but relatively accurate forecast for the Peony first bloom time.

peony;phenological period; flowering period forecast; comparing; relativity

S 685.11

A

1003-2630（2017）01-0011-04

2017-02-20