成寧市葛仙山景區(qū)原生態(tài)櫻花群落花期的分析研究

魏華兵 李磊 羅昱

摘要：采用2011-2019年成寧市葛仙山景區(qū)野生櫻花9年的花期調(diào)查資料和臨近區(qū)域氣象站同期的觀測資料，根據(jù)作物發(fā)育積溫基本恒定的理論，利用階段積溫法則、雙尺度遞推及離散系數(shù)統(tǒng)計等方法，分析研究葛仙山景區(qū)原生態(tài)櫻花群落的花期特征及其積溫預(yù)報指標。結(jié)果表明，葛仙山景區(qū)櫻花的始花期、盛花期的平均日期分別為3月11-12日、3月15-16日，始花期一盛花期的平均間隔為4-5 d。階段積溫方法預(yù)報景區(qū)櫻花的始花期和盛花期的指標為從1月11日起，≥1.1℃的階段積溫分別為316.8、369.7℃，該指標預(yù)報花期誤差平均為2-3 d。

關(guān)鍵詞：葛仙山景區(qū);櫻花;花期;預(yù)報指標;成寧市

中圖分類號：S662.5

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020） 08-0103-04

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.08.023

21世紀初，隨著低碳發(fā)展理念的崛起，生態(tài)旅游成為人們旅游消費的新熱點。生態(tài)旅游是以有特色的生態(tài)環(huán)境為主要景觀的旅游，具有較強的地域和季節(jié)特性[1]。咸寧市春季的生態(tài)旅游觀賞性高，野櫻花普遍分布在咸寧各山區(qū)，而葛仙山野櫻花群落歷史悠久[2]。葛仙山景區(qū)以其萬畝原生態(tài)櫻花群落的獨特資源成為湖北省旅游發(fā)展委員會在2018年鄉(xiāng)村賞花游中首推的櫻花景觀旅游區(qū)。連片的櫻花群落在整體上能形成“云霞”般的美感，每年3、4月慕名而來賞花、觀光、攝影、踏青的游客絡(luò)繹不絕。

植物的花期變化與其生長的氣象條件、土壤條件、栽培管理技術(shù)等因素有關(guān)[3-9]。櫻花的花期具有季節(jié)性。程瀟筱等[3]指出，光照、溫度、營養(yǎng)條件等均可以在文心蘭花期調(diào)控中發(fā)揮作用。劉中新等[9]的研究表明，杜鵑花期與其生長前期的溫度條件關(guān)系密切。葛仙山景區(qū)的原生態(tài)櫻花群落是自然衍生的野櫻花，土壤為山地棕紅壤土，氣象條件成為影響櫻花每年花期變化的主要因素。國內(nèi)外有關(guān)櫻花花期與氣象條件關(guān)系的研究較多[10-17]，日本等國家很早就開展了櫻花的花期預(yù)測研究[10，11]。張增信等[13]對南京市綠萼梅、緋紅晚櫻、日本櫻花等8種常見觀賞樹木的初花、盛花和末花期等花期進行特征分析。陳正洪等[14]對武漢大學(xué)櫻園日本櫻花花期的研究中，利用冬季平均氣溫建立了始花期的（非）線性關(guān)系模式。這些研究是基于某地段人工栽培品種的櫻花植株進行的，其結(jié)論對研究葛仙山旅游景區(qū)的野櫻花花期有一定借鑒意義。但景區(qū)更需要了解大范圍櫻花群落的花期規(guī)律，不局限于地段、植株和品種，通過櫻花群落的花期預(yù)測來確定最佳觀賞期，據(jù)此來進行旅游推介發(fā)布、協(xié)調(diào)景區(qū)交通安全、接待管理等工作。因此，本研究分析了咸寧市葛仙山原生態(tài)櫻花群落的花期規(guī)律及其與氣象條件的關(guān)系，以期對開展櫻花花期預(yù)報的旅游氣象服務(wù)，指導(dǎo)景區(qū)的開發(fā)和管理提供參考。

1 資料與方法

1.1 花期調(diào)查和氣象資料

葛仙山屬于幕阜山余脈北麓的分支，位于咸寧中部的赤壁市中坪村境內(nèi)，距離市區(qū)約40 km，114°07' E，29°39'N，面積6 km2。旅游區(qū)大部海拔高度為300-700 m，平均海拔高度約500 m，最高峰海拔642.7 m。目前，葛仙山景區(qū)0.18萬hm2內(nèi)集中生長著約20萬株野櫻花樹，形成華中地區(qū)最大的原生態(tài)櫻花群落，種群的櫻花品種主要有單齒櫻桃（華中櫻）、櫻桃、短尾葉櫻、光葉櫻、打箭櫻桃、尾葉櫻6個野生種類，從顏色上看為白、粉、紅三色，外形形態(tài)有傘狀和疊狀。每年大約3月進入花期，4月花期結(jié)束。

葛仙山是一個開放式的旅游景區(qū)，缺乏連續(xù)的櫻花專業(yè)觀測資料，采取調(diào)查的方法獲取了葛仙山景區(qū)野生櫻花群落2011-2019年共9年的花期資料。葛仙山?jīng)]有氣象觀測站，鄰近國家氣象觀測站的下墊面環(huán)境和海拔高度與葛仙山都存在較大差異，本研究選用的是同處于幕阜山余脈且海拔高度與葛仙山景區(qū)平均高度相近的雪峰山區(qū)域氣象觀測站1-3月的日平均氣溫、日最高氣溫資料。

1.2 研究方法

1.2.1 花期調(diào)查標準通過對葛仙山景區(qū)從事櫻花種植、旅游接待、攝影愛好者、戶外運動等人員以及旅游管理部門發(fā)布的有關(guān)櫻花花期信息的網(wǎng)上調(diào)查、電話咨詢和實地考證，得到大量櫻花花期的實景照片和文字描述材料，由于資料展現(xiàn)櫻花花情的角度不一致，景區(qū)的地形地勢和櫻花品種也存在差異，在確定景區(qū)櫻花花期的標準上，本研究沒有采用常見櫻花花期的生育期標準，從景區(qū)旅游觀賞的角度，選定景區(qū)櫻花的始花期標準為主景區(qū)內(nèi)有1株以上櫻花樹的花大部分開放，已開花樹所占面積不超過1/5;景區(qū)櫻花的盛花期標準為景區(qū)已開花樹所占面積達2/5以上。

1.2.2 積溫計算方法櫻花花芽的發(fā)育與氣溫有關(guān)，櫻花花期的相關(guān)研究[10-15]均表明溫度是影響櫻花花期的主要氣象因子，也需要一定的總熱量，總熱量常用總積溫或者有效積溫來表示。張增信等[13]、陳正洪等[14]、馬晶吳等[16]就是通過“日序”與花前期平均氣溫的關(guān)系式，計算有效積溫的方法來預(yù)報櫻花花期。對櫻花花前期總熱量的表述除了日平均有效積溫外，日本比較有名的“櫻花開花600度法則”采用日最高氣溫累加值的方法來表示。

為了分析櫻花群落的花期溫度影響指標，本研究采用一定溫度條件下的日平均氣溫或日最高氣溫積溫來分別表示櫻花開花前期的總熱量，其計算公式如下。

式中，Q為花前期一定條件的階段積溫，m為一定溫度條件下的發(fā)育歷期，T為發(fā)育歷期間的階段溫度值，c為影響發(fā)育的溫度閾值。

1.2.3 離散系數(shù)離散系數(shù)也稱為變異系數(shù)，是標準差與平均數(shù)的比值，用百分數(shù)表示。它表示的是各觀測值離其平均值的離散程度[18]，其公式為：

通過對式（4）數(shù)據(jù)進行三維描圖，在離散系數(shù)的低值區(qū)域中，分析確定葛仙山景區(qū)櫻花花前期熱量的適宜積溫指標。

2 結(jié)果與分析

2.1 花期資料分析

根據(jù)2011-2019年葛仙山景區(qū)櫻花花期的調(diào)查資料（表1），計算得到葛仙山景區(qū)櫻花始花期平均日期為3月11-12日，盛花期平均日期為3月15-16日，始花期與盛花期間隔平均為4-5 d。2011-2019年葛仙山景區(qū)櫻花的始花期和盛花期年際間的變化較大、趨勢一致，始花期最早為3月4日，最遲為3月27日，年際相差最多達23 d;盛花期最早為3月7日，最遲為4月1日，年際相差最多達25 d;花期的年際波動頻繁，花期在平均日期2d以內(nèi)的只有2年。

2.2 花期熱量指標分析

2.2.1 離散系數(shù)分析花期熱量指標的穩(wěn)定性直接影響花期預(yù)測的結(jié)果，為了分析氣溫對野生櫻花花期的影響閥值和起始計算日期，分別對2011-2019年葛仙山景區(qū)櫻花始花期和盛花期的日平均氣溫和日最高氣溫累積溫序列值，用雙尺度遞推的模式從1月1日起到野櫻花的始花期和盛花期止，溫度以0.1℃為間隔，日序以ld為間隔進行了離散系數(shù)計算，得到了4個cv數(shù)矩陣，用三維曲面圖可以直觀地觀察其分布情況，見圖1至圖4。

2.2.2 花期熱量指標分析作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定的積溫理論[19.20]是用離散系數(shù)分析積溫指標的基礎(chǔ)，從4個cv數(shù)據(jù)矩陣的分布可以看出，每個分布都有1個cv的低值區(qū)域，且分布位置大體相近，說明影響櫻花花期生長發(fā)育的閥值溫度和起始日期是存在的;時間變化對離散系數(shù)的影響較大，特別是在1月20日以后，cv的值都有快速增加并出現(xiàn)波動的情況，而溫度變化對離散系數(shù)的影響相對平緩。植物的物候是植物長期與氣候和自然環(huán)境相適應(yīng)形成的生長節(jié)律[21]，櫻花每年落葉后進入休眠期，樹體在自然休眠后需要一定時長的低溫，才能解除休眠進入萌芽開花過程[22]。cv低值區(qū)域?qū)?yīng)的日期應(yīng)該是葛仙山景區(qū)櫻花花芽的平均復(fù)蘇期。對給定的櫻花花期生長下限溫度，從花芽復(fù)蘇計算到開花階段的累年積溫數(shù)據(jù)序列，其離散系數(shù)一定在接近cv數(shù)據(jù)矩陣的最低值。表3給出了4個cv數(shù)據(jù)矩陣中最低值的計算情況。

從表3可知，2011-2019年櫻花花期的日平均氣溫積溫和日最高氣溫積溫序列的離散系數(shù)最低值差異在一個量級上，下限溫度閥值除盛花期日最高氣溫積溫指標不同外，其他基本相同，在起始計算日期上，兩類指標分別在始花期、盛花期接近。說明兩類指標均可以在櫻花花期預(yù)測中采用。從cv最低值原則來看，日最高氣溫積溫指標在始花期積溫指標中略占優(yōu)，日平均氣溫積溫指標在盛花期積溫指標中略占優(yōu)。

2.2.3 花期積溫指標驗證為了便于始花期和盛花期積溫指標計算的統(tǒng)一，選用日平均氣溫積溫序列的離散系數(shù)矩陣中最低值對應(yīng)的積溫平均值作為葛仙山景區(qū)櫻花花期積溫指標。具體指標為從1月11日起，≥1.1℃的日平均氣溫累積值≥316.8℃時，景區(qū)櫻花進入始花期;日平均氣溫累積值≥369.7℃時，景區(qū)櫻花進入盛花期。利用該指標，對2011-2019年葛仙山景區(qū)櫻花的始花期和盛花期情況進行驗證，其結(jié)果為預(yù)報櫻花始花期偏早、偏晚的年份各占50%，平均誤差為2.0 d，最大誤差偏早5d、偏遲4d;預(yù)報櫻花始花期偏晚的年份居多，有5年，偏早只有1年，平均誤差為偏早不到1.0 d，偏晚2.4 d，具體情況見表4。

3 小結(jié)與討論

根據(jù)2011-2019年葛仙山景區(qū)櫻花花期的調(diào)查資料分析，景區(qū)櫻花始花期平均在3月11-12日，盛花期平均在3月15-16日，但花期的年際波動大，超過75%以上的年份都偏離平均日期2d以上。

以日平均氣溫作為階段積溫的累加要素，分析得到的葛仙山景區(qū)櫻花花期指標為從1月11日起，≥1.1℃的日平均氣溫累積值≥316.8℃時，進入始花期;日平均氣溫累積值≥369.7℃時，進入盛花期。該指標2011-2019年驗證結(jié)果為始花期預(yù)報平均誤差為+2 d，盛花期預(yù)報平均誤差為-3 d

積溫方法作為研究植物花期與氣象關(guān)系的常用方法，除了下限溫度會影響花期發(fā)育的積溫指標外，不同的起始日期也會影響花期積溫指標的穩(wěn)定性。本研究通過積溫數(shù)據(jù)序列進行離散系數(shù)分析方法，發(fā)現(xiàn)cv數(shù)據(jù)矩陣均存在明顯的集中低值區(qū)域，也證實了下限溫度和起始日期會影響櫻花花期的積溫指標;從櫻花生長發(fā)育過程來看，櫻花必須從休眠轉(zhuǎn)入花芽復(fù)蘇才能進入開花階段，也能就起始日期對積溫指標的影響給出合理解釋。

葛仙山景區(qū)原生態(tài)櫻花群落所占的面積較大，海拔高度、地形和櫻花品種的差異會造成櫻花花期的錯時開放，本研究基于旅游觀賞的角度確定的櫻花花期劃分標準有一定的合理性，但不能對櫻花的花期進行精準分析。采用平均海拔高度和下墊面環(huán)境相似的臨近區(qū)域自動站氣象資料，是無資料地區(qū)的常用方法，但沒有對不同海拔高度的櫻花積溫指標及積溫垂直遞減率進行分析，制約了積溫指標的應(yīng)用范圍。本研究中還發(fā)現(xiàn)，櫻花在1月花芽復(fù)蘇后期，持續(xù)的<5℃以下的低溫天氣或短期的>20℃的高溫天氣，不僅會影響花期的推遲或提前，而且積溫指標對這些年份的花期預(yù)報誤差都大于誤差平均值，其原因有待進一步研究。

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基金項目：湖北省氣象局科技發(fā)展基金市縣專項資助項目（2020J09）

作者簡介：魏華兵（1970-），男，湖北天門人，高級T程師，主要從事應(yīng)用氣象研究和氣象服務(wù)T作，（電話）13508646121（電子信箱）412939598@qq.com。