新源縣杏花始花期預(yù)報(bào)模型研究

嚴(yán)華 晏中文

摘要? ? 利用新源國(guó)家一般氣象站1981—2017年杏花花期記錄資料及同期氣象要素資料，采用相關(guān)系數(shù)計(jì)算、氣候趨勢(shì)系數(shù)、檢驗(yàn)方法、逐步回歸等統(tǒng)計(jì)方法，研究杏花花期特點(diǎn)及影響因子。結(jié)果表明，杏花平均始花期為4月8日（閏年為4月7日），始花期以2.6 d/10 a的速度顯著性提前，杏花花期基本在3～16 d之間;杏花始花期主要受氣溫影響，其次是日照，與降水相關(guān)性不顯著，與當(dāng)年3月溫度和日照時(shí)數(shù)相關(guān)性最顯著;0 ℃初日對(duì)杏花始期的預(yù)測(cè)可以作定性分析。據(jù)此建立了線性回歸方程對(duì)杏花始花期預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞? ? 杏花;始花期;預(yù)報(bào)模型;新疆新源

中圖分類號(hào)? ? S662.2? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）11-0054-03? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Study? on? Prediction? Model? of? First-flowering? Dates? of? Apricot? in? Xinyuan? County

YAN Hua? ? YAN Zhong-wen

（Xinyuan Meteorological Bureau，Xinyuan Xinjiang 835800）

Abstract? ? Based on the records of apricot flowering period in Xinyuan National General Meteorological Station from 1981 to 2017 and the data of meteorological elements in the same period，the characteristics of apricot flowering period and its influencing factors were studied by using statistical methods such as correlation coefficient calculation，climatic trend coefficient，test method and stepwise regression.The results showed that the average first-flowering date of apricot was April 8（April 7 in leap years），which was significantly advanced by 2.6 d/10 a，and the flowering period of apricot was basically 3-16 days.The first-flowering date of apricot was mainly affected by temperature，followed by sunshine，which had no significant linear correlation with precipitation.The correlation between the first-flowering date of apricot and the temperature and sunshine in March of the same year was the most significant.First day at 0 ℃ can be used for qualitative analysis of the first-flowering date of apricot.Based on this，a linear regression equation was established to predict the first-flowering date of apricot.

Key words? ? apricot flower;first-flowering date;prediction model;Xinyuan Xinjiang

隨著生活水平不斷提高，旅游業(yè)快速發(fā)展，賞花已成為人們喜愛的旅游項(xiàng)目之一。各地政府也舉辦了具有地方特色的賞花節(jié)，如云南“油菜花節(jié)”、金華“茶花節(jié)”、紹興“蘭花節(jié)”、成都“郁金香節(jié)”、綿竹“梨花節(jié)”等。賞花節(jié)既可以增加地方收入、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又增添了生活情趣，但植物花期早晚不一、有長(zhǎng)有短，所以準(zhǔn)確的花期預(yù)報(bào)利于人們出行安排，對(duì)賞花節(jié)的舉辦非常重要。很多學(xué)者對(duì)不同植物的花期做過(guò)研究，并在此基礎(chǔ)上建立了花期預(yù)報(bào)模型[1-4]。

新疆地域遼闊、地形復(fù)雜，伊犁被譽(yù)為“塞外江南”，地處伊犁河谷東部的新源縣是一顆璀璨的“草原明珠”。新源縣總面積9 970 km2，年平均氣溫9.3 ℃，年降水量526.4 mm，年總?cè)照諘r(shí)數(shù)2 752.0 h，降水豐沛，日光充裕，屬于溫帶大陸半干旱氣候。杏花谷位于新疆伊犁哈薩克自治州新源縣吐爾根鄉(xiāng)，距離新源縣城區(qū)32 km，是因山地河谷的冬季逆溫氣候而遺存下的一片中世紀(jì)最大的原始野杏林，集中分布于鞏乃斯河北岸，占地逾2 000 hm2，也是新疆野杏林比較集中的地區(qū)之一。近幾年，新源縣舉辦了幾屆“杏花節(jié)”，杏花始花期預(yù)報(bào)是氣象服務(wù)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

物候現(xiàn)象是生物節(jié)律和環(huán)境條件的綜合反映，其一方面反映了當(dāng)時(shí)的天氣條件，另一方面反映了過(guò)去一段時(shí)間氣象條件影響的積累情況[5]。張福春[6]研究北京春季樹木物候與其前期的氣象因子統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系，指出影響春季物候的因素主要是前期氣溫，其次是日照和降水。臧海佳等[7]對(duì)山東地區(qū)木本植物春季物候研究發(fā)現(xiàn)，物候前期的活動(dòng)積溫是誘發(fā)春季物候現(xiàn)象的重要因子。徐相明等[8]通過(guò)分析新疆莎車縣春季首日變化特征及其對(duì)果樹花期的影響，認(rèn)為果樹開花始期、盛期、末期與春季首日的差值變化基本一致，其中開花始期與春季首日相關(guān)性最好。受氣候變化影響，新疆庫(kù)爾勒香梨始花期提前趨勢(shì)明顯，李曉川等[9]利用偏最小二乘法回歸分析構(gòu)建了香梨始花期預(yù)測(cè)模型。到目前為止，新源杏花花期變化規(guī)律及預(yù)測(cè)模型的建立未見報(bào)道。本文對(duì)新源國(guó)家一般氣象站1981—2017年杏花花期特征及前期氣象要素等進(jìn)行初步分析，建立了杏花始花期預(yù)報(bào)模型，以期提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，提升杏花始花期氣象服務(wù)水平，助力新源杏花節(jié)的成功舉辦。

1? ? 資料來(lái)源與分析方法

資料來(lái)自于新源國(guó)家一般氣象站（東經(jīng)83°18′、北緯43°27′）1981—2017年經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)信息中心審核過(guò)的不同時(shí)段的氣溫、降水、日照等地面觀測(cè)數(shù)據(jù)及同期的杏樹、部分時(shí)段榆樹物候的農(nóng)氣觀測(cè)數(shù)據(jù)。本文將始花期轉(zhuǎn)換成日序數(shù)，1月1日日序?yàn)?，1月2日日序?yàn)?，……，以此類推。文中界限溫度初日是通過(guò)對(duì)日平均氣溫5日滑動(dòng)平均法求出。多元線性回歸方程用SPSS軟件逐步回歸求得。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 杏花花期規(guī)律

新源縣杏花開花始期基本出現(xiàn)在3月下旬至4月下旬，最早是3月24日（2016年），最晚為4月22日（1996年），相差近1個(gè)月。1981—2017年的記錄中有6年始花期出現(xiàn)在3月下旬，占16.2%;81%的始花期在4月上、中旬;4月下旬僅出現(xiàn)過(guò)1次。杏花平均始花期是4月8日（日序?yàn)?8 d），盛期是4月10日（日序?yàn)?00 d），末期是4月14日（日序?yàn)?04 d）。以2000年為界限（圖1），2000年之前，杏花開花始期大多晚于平均始花期，出現(xiàn)在4月8日之后;2000年之后，杏花始花期多出現(xiàn)在4月8日之前;始花期在3月下旬的6年均為2000年后的年份。

杏花平均花期為7 d，花期天數(shù)年較差較大（圖2）。最長(zhǎng)花期16 d，出現(xiàn)在1989年;1983年、1986年、2007年花期最短，僅3 d就完成了始期、盛期至末期。37年間杏花花期距平值僅15年為正，花期較短。

新源縣杏花花期各階段均顯著提前（表1），盛花期提前尤為顯著（P<0.01），這與王言鑫等[10]研究的南京木本植物始花與末花出現(xiàn)時(shí)間總體呈提前趨勢(shì)一致。始—盛花期間隔基本在1～3 d之間，盛—末花期間隔在1～13 d之間，花期長(zhǎng)短主要取決于盛—末花期間隔。

2.2? ? 杏花始花期對(duì)氣象要素的響應(yīng)

2.2.1? ? 杏花始花期對(duì)旬月溫度、降水、日照時(shí)數(shù)的響應(yīng)。計(jì)算杏花始花期與開花前半年內(nèi)的旬、月氣象要素（平均氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)）相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)，始花期與2月之前的氣象要素相關(guān)關(guān)系不明顯，與始花期前1～2個(gè)月及當(dāng)月氣溫、日照時(shí)數(shù)相關(guān)關(guān)系較明顯（表2）。始花期與2月下旬至4月上旬的旬平均氣溫、3—4月的月平均氣溫以及3月上、下旬及3月的日照時(shí)數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與2月中旬及2月日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05），即始花期前1～2個(gè)月平均溫度越高、日照越長(zhǎng)，始花期越早。

始花期與花期前1～2個(gè)月降水總體呈正相關(guān)關(guān)系，即前期降水多，始花期推遲;反之亦然，但相關(guān)性不明顯。

用PCA分析通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的12個(gè)因子所占權(quán)重，列出權(quán)重≥0.1的6個(gè)因子（表3），可知溫度是對(duì)杏花始花期影響最大的因素，其次是日照時(shí)數(shù)。各因子對(duì)杏花始花期的影響以4月上旬平均氣溫影響最大，其次是3月中旬與3月上旬平均氣溫，3月是杏花開花關(guān)鍵期。

閆少峰等[11]研究南京氣溫認(rèn)為，極端溫度與平均氣溫之間有明顯的相關(guān)性，極端低溫影響更大。天氣過(guò)程的發(fā)展在一定時(shí)間間隔內(nèi)常具有連續(xù)性[12]，極端溫度出現(xiàn)一般持續(xù)幾日，導(dǎo)致旬平均甚至月平均溫度升高或降低。計(jì)算37年杏花始期與3月極端最高、最低溫度的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果表明，3月極高氣溫、極低氣溫越高，杏花開花越早（P<0.01）。

2.2.2? ? 杏花始花期對(duì)0 ℃初日的響應(yīng)。日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)0 ℃的初日（簡(jiǎn)稱0 ℃初日）表示土壤開始解凍，可以給草木提供能量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，樹木萌發(fā)。0 ℃初日出現(xiàn)的早，利于樹木早日萌發(fā)。新源縣0 ℃初日大多出現(xiàn)在2月中旬至3月23日之間，平均日期為3月11日，呈提前趨勢(shì)（圖3），但不明顯（P>0.1）。0 ℃初日年變化較杏花始花期大，總體上二者變化趨勢(shì)一致。1993年與2015年因3月底至4月初發(fā)生倒春寒，導(dǎo)致0 ℃初日出現(xiàn)在4月初。除去倒春寒影響的年份，其他年份0 ℃初日出現(xiàn)后21～46 d內(nèi)杏花始開，二者的線性關(guān)系極顯著（P<0.001）。

由圖4可知，杏花始花期出現(xiàn)在3月下旬有6年，其中5年的0 ℃初日出現(xiàn)在2月中、下旬（日序<59 d，閏年為60 d）。2013年0 ℃初日是3月2日，始花期為3月29日，是6年中的例外，分析原因可能是該年3月中、下旬旬平均氣溫均為1981—2017年37年間同期最高溫度。

2.3? ? 杏花始花期與榆樹始花期的關(guān)系

不同植物的物候期之間往往有著相關(guān)性，如農(nóng)諺“飛楊花，種棉花”“荷花開，秧正栽。菊花黃，種麥忙”就揭示了同一地點(diǎn)2種不同作物物侯期之間的聯(lián)系。對(duì)于同一個(gè)觀測(cè)站點(diǎn)，可以用前期的物候預(yù)報(bào)后面的物候期[13]。新源縣榆樹平均始花期是3月27日，一般出現(xiàn)在3月7日至4月11日之間，較杏花始期早5～18 d（平均11.4 d）。榆樹與杏樹在氣候條件相同的情況下出現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，故可嘗試用榆花始期預(yù)測(cè)杏花始期。因新源縣榆樹觀測(cè)始于1983年，1992—2002年、2009年觀測(cè)中斷，本文對(duì)1983—2017年同時(shí)有杏花花期與榆樹花期觀測(cè)資料的23年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。圖5建立了榆花始期與杏花始期的線性關(guān)系，榆花始期每提前1 d，杏花始期提前0.67 d（P<0.001）。

2.4? ? 杏花始花期預(yù)報(bào)模型

2.4.1? ? 模型建立。根據(jù)以上分析，嘗試建立杏花始期與各要素之間的線性回歸方程。本文用1981—2005年共25年數(shù)據(jù)建立模型，用2006—2017年共12年數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型，用2018—2019年2年數(shù)據(jù)作預(yù)測(cè)。因杏花始期與0 ℃初日、榆樹始花期等分別建立的一元線性模型因子數(shù)目少，效果不太理想，故建立多元線性回歸方程。