梵凈山珙桐始花期預(yù)報(bào)研究初報(bào)

鐘有萍 何歷洪 陳超 楊傳東 李習(xí)瑾 胡萍

摘? ?要? ?利用2012—2019年梵凈山景區(qū)附近的江口、松桃、印江3站地面氣象觀測資料和珙桐花期觀測，分析近8年珙桐始花期與前期氣溫的相關(guān)性，選取關(guān)鍵影響因子，建立梵凈山珙桐始花期預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明，梵凈山珙桐始花與前期2—4月各旬、月平均氣溫呈負(fù)相關(guān)或顯著負(fù)相關(guān);利用逐步回歸分析法建立了珙桐始花期的預(yù)報(bào)模型，通過回代檢驗(yàn)，預(yù)測模型效果較好。

關(guān)鍵詞? ?梵凈山;珙桐;氣溫因子;始花期;預(yù)報(bào)模型

中圖分類號：S687? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.31.022

珙桐又名“中國鴿子花樹”。珙桐以其苞奇特美聞名于世，春季盛花時，珙桐樹含芳吐艷，滿樹似白鴿群聚，為世界著名觀賞樹種，國內(nèi)外學(xué)者譽(yù)為“中國鴿子花樹”，是植物寶庫中的一顆明珠。珙桐是世界上瀕于滅絕的、非常珍貴的、我國獨(dú)有的單型屬植物，是一種起源古老，第三紀(jì)古熱帶植物區(qū)系的孑遺種[1]，在第四紀(jì)冰川時期，大部分地區(qū)的珙桐相繼滅絕，只有在中國南方的一些地區(qū)幸存下來，成為了植物界今天的“活化石”，有“植物活化石”之稱。對研究地質(zhì)演變、氣候變遷有重要意義。由于它具有極高的觀賞價(jià)值以及非常罕見等特點(diǎn)，被我國列為國家一級重點(diǎn)保護(hù)樹種。在我國湖北、湖南、四川、云南、貴州、陜西、甘肅等7省區(qū)均有零星分布[2-3]。梵凈山是全世界珙桐分布最為集中的地區(qū)之一，也是國內(nèi)外較為重要的種源地。在梵凈山浩瀚的林海里，共有珙桐樹11個片區(qū)，總面積達(dá)80 hm2[4]。

開花期是珙桐一年中最關(guān)鍵的物候期，花期20～25 d。隨著各地旅游業(yè)發(fā)展，近年來，一些科研工作者對各種植物開花期與氣象條件的關(guān)系研究較多[5-10]，并取得一些成果，為游客提高各種花期最佳觀賞時間。萬漢蕓等用冬季到2月的逐月和逐旬溫度、降水、日照時數(shù)等6個因子進(jìn)行逐步回歸篩選出3個因子，建立杜鵑花花期預(yù)報(bào)模型[8];李曉川等選用氣溫≥10 ℃初日、開春期、前冬平均氣溫等因子，利用最小二乘法回歸分析建立了庫爾勒香梨始花期預(yù)測模型[9];張秀英等用花前2～3旬的平均旬積溫和平均最高旬積溫通過回歸分析建立桃花花期預(yù)報(bào)模式[10]。但對珙桐花期的預(yù)報(bào)卻少見。珙桐花期是梵凈山重要旅游景觀之一，花期的早晚直接影響觀賞的效果。為此，準(zhǔn)確及時地進(jìn)行珙桐花期預(yù)報(bào)具有重要的實(shí)際意義。為了更好地服務(wù)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)，利用梵凈山景區(qū)周邊江口、松桃、印江3站氣象觀測資料，選取相關(guān)因子，采用逐步回歸方法建立梵凈山珙桐花期預(yù)報(bào)模型。

1 資料與方法

1.1 資料來源

珙桐樹主要分布在梵凈山區(qū)域南線江口縣的黑灣河、銅礦廠;北線松桃縣的陽雀坳、芙蓉壩、烏羅鎮(zhèn)，以及西線印江的金盞坪、沙灣、護(hù)國寺、木黃鎮(zhèn)、紫薇鎮(zhèn)等區(qū)域，對珙桐觀測僅有8年。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點(diǎn)資料年限短，本研究選取的氣象資料為距梵凈山珙桐樹林區(qū)最近的江口、松桃、印江3個國家氣象觀測站資料。以下研究所用資料為3站2012—2019年的2月上旬至4月下旬各旬、月平均氣溫，日最高、最低氣溫，≥10℃積溫等氣象因子，以及2012—2019年珙桐花期的資料。

1.2 研究方法

目前，珙桐花期只有8年資料，將各年始花出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化成距4月1日的實(shí)際天數(shù)，得到始花期的時間序列。采用相關(guān)分析法分析始花期與2月上旬至4月下旬各旬、月平均氣溫，日最高、最低氣溫，≥10 ℃積溫等氣象因子的相關(guān)性，找出影響始花期的關(guān)鍵氣象因子;采用線性回歸方法建立始花期預(yù)測模型。

2 梵凈山景區(qū)珙桐始花期關(guān)鍵氣象因子相關(guān)性分析結(jié)果

2.1 珙桐樹的生長環(huán)境

貴州省梵凈山地區(qū)氣候常年溫涼濕潤，在梵凈山國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，陰涼、多雨、云霧繚繞的環(huán)境為梵凈山的珙桐生存提供良好的水分條件[1]。珙桐樹在梵凈山多生長在深溝峽谷兩側(cè)，距溝底水平不超過200 m，有的甚至分布于溝底，雖經(jīng)山水沖刷，根部裸露，但它仍能將其根系穿越巖石縫隙正常生長。在生長區(qū)因溫涼、潮濕、降雨量大、常有云霧籠罩等條件而長期保存下來。珙桐每日承受日照大約比同緯度地區(qū)其他植物要短2 h左右。所以珙桐林均分布于梵凈山的常綠、落葉闊葉混交林帶，上限為海拔1 800 m，下限為海拔1 000 m，較為集中區(qū)海拔為

1 300～1 400 m地帶。

2.2 珙桐樹花期特征

珙桐的花期為20～25 d，開花季節(jié)一般在清明后10 d至谷雨后10 d。清明后氣溫穩(wěn)定和逐步升高，珙桐需5 d左右開始綻開，花瓣邊開邊長大。圖1為2012—2019年珙桐始花期日序數(shù)逐年變化與線性趨勢分析結(jié)果（圖中實(shí)線）。由圖1可見，梵凈山景區(qū)珙桐樹始花期大部分年份在4月14—16日，不同年份間差異不大，最早為4月12日（2018年），最晚為4月17日（2012年），最早與最晚年相差5 d。海拔較高的區(qū)域晚2～4 d。從其線性變化趨勢線可以看出，梵凈山珙桐始花期有逐年提前的趨勢，其線性傾向率為-3.09 d/10年，即減少速率為每年減少0.309 d。

2.3 梵凈山景區(qū)珙桐開花期與前期溫度的關(guān)系

梵凈山珙桐分布的南線、北線、西線景區(qū)分別在江口、松桃、印江3縣境內(nèi)，選用江口、松桃、印江3站的氣象資料作相關(guān)分析，始花期為景區(qū)的平均始花期。對2012—2019年梵凈山周邊2月上旬—4月下旬各旬、月平均氣溫，平均最高氣溫與珙桐樹始花期進(jìn)行了相關(guān)性分析（見表1），結(jié)果表明，珙桐樹的始花期與江口站、松桃站、印江站3站的3月平均最高氣溫、3月平均氣溫、3月上旬至4月上旬平均氣溫、2月中旬至4月上旬平均氣溫等相關(guān)性較高，江口站相關(guān)系數(shù)分別為-0.819、-0.759、-0.633、-0.621，松桃站相關(guān)系數(shù)分別為-0.819、-0.785、-0.771、-0.719，印江站相關(guān)系數(shù)分別為-0.748、-0.722、-0.584、-0.689，均通過了

α = 0.10水平的顯著性檢驗(yàn)，由此可見，2—4月的氣溫因子與珙桐始花期呈顯著的負(fù)相關(guān)，即上述因子值越大，始花期越早。由此可見，影響珙桐花期的氣象因子主要是溫度，關(guān)鍵時段是3月上旬—4月上旬，溫度高，始花期提前，反之溫度低，始花期則推遲。

2.4 梵凈山景區(qū)杜珙桐始花期與前期活動積溫的關(guān)系

活動積溫指大于或等于下限溫度的日平均溫度的綜合。統(tǒng)計(jì)2—4月中旬氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的積溫，結(jié)果表明，當(dāng)年2—4月中旬氣溫穩(wěn)定通過10 ℃以后的積溫與珙桐始花期序列的相關(guān)系數(shù)江口、松桃、印江分別為-0.519、-0.699、-0.501。雖然每年珙桐始花期不相同，但前期所需的積溫平均在480 ℃左右。由此可見，珙桐始花期與2—4月中旬氣溫穩(wěn)定通過10 ℃積溫的相關(guān)系數(shù)較好，適宜選作珙桐始花期的下限溫度。

3 梵凈山珙桐始花期物候預(yù)測模型的建立

3.1 因子的確定

對江口、松桃、印江3站的氣象資料作相關(guān)分析，江口與松桃、江口與印江、松桃與江口站相關(guān)系數(shù)分別為-0.959 3、-0.966、-0.973，因此僅選用江口站資料建立珙桐始花期預(yù)報(bào)模型。表2為選取的前期2月中旬至4月中旬各旬、月平均氣溫因子及與珙桐始花期的相關(guān)系數(shù)，其中，3—4月的氣溫因子與珙桐始花期的相關(guān)性較好。用這8個因子作為候選因子，利用逐步回歸方法建立珙桐樹始花期預(yù)報(bào)方程。

3.2 預(yù)測模型的構(gòu)建

逐步回歸的基本思想是將變量逐個引入模型，每引入一個解釋變量后都要進(jìn)行F檢驗(yàn)，并對已經(jīng)選入的解釋變量逐個進(jìn)行t檢驗(yàn)，當(dāng)原來引入的解釋變量由于后面解釋變量的引入變得不再顯著時，則將其刪除。以確保每次引入新的變量之前回歸方程中只包含顯著性變量。這是一個反復(fù)的過程，直到既沒有顯著的解釋變量選入回歸方程，也沒有不顯著的解釋變量從回歸方程中剔除為止。以保證最后所得到的解釋變量集是最優(yōu)、最簡單的[11]。

根據(jù)梵凈山珙桐樹始花期2012—2017年資料和江口站2月中旬至4月中旬的8個旬、月平均氣溫因子，將各年始花出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化成日序數(shù)，得到始花期的時間序列，采用逐步回歸方法建立珙桐樹始花期預(yù)報(bào)方程為：

Y=28.355-1.083 7x1-0.242 9x2+0.349 2x3? ? ? ? ? ? ? （1）

式（1）中，Y為珙桐始花期日序數(shù)，日期序數(shù)轉(zhuǎn)化為距離4月1日的始花日期，即：y=1，2，3，......，30，對應(yīng)為4月1日，4月2日，4月3日......，4月30日，其余類推。x1為3月平均氣溫，x2為4月上旬平均氣溫，x3為2月上旬至4月中旬平均氣溫。上述方程經(jīng)過判別效果顯著性檢驗(yàn)，在α=0.05的信度。

3.3 預(yù)測模型的驗(yàn)證及訂正

3.3.1 回代檢驗(yàn)

用2012—2017年氣象數(shù)據(jù)回代檢驗(yàn)當(dāng)年珙桐樹始花期（表3） ，用預(yù)報(bào)值與觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比以驗(yàn)證模型的精度。結(jié)果表明，預(yù)報(bào)始花期與實(shí)際出現(xiàn)日期在同一天的準(zhǔn)確率達(dá)33.3%，相差1 d的準(zhǔn)確率達(dá)66.7%，預(yù)測模型效果較好。

3.3.2 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

對2018、2019年梵凈山珙桐樹始花期進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，結(jié)果表明（表4） ，模型能大致預(yù)測出當(dāng)年珙桐樹始花期出現(xiàn)的時間，預(yù)報(bào)誤差為-1.6 d、-1.2 d。由此可見，該方程對珙桐始花期的預(yù)報(bào)效果較好。

4 結(jié)論與討論

1）梵凈山珙桐始花期有逐年提前的趨勢;影響珙桐花期的氣象因子主要是溫度，關(guān)鍵時間段為3月上旬至4月中旬，珙桐始花期與3—4月的旬、月氣溫的相關(guān)系數(shù)較好，溫度高，花期提前。反之溫度低，花期推遲。

2）進(jìn)行珙桐樹始花期預(yù)報(bào)時，只要把3月平均氣溫，4月上旬平均氣溫，2月上旬至4月中旬平均氣溫，代入回歸方程Y=28.355-1.083 7x1-0.242 9x2+0.349 2x3，求出Y值，即可測算出珙桐始花期。

3）由于區(qū)域站資料年代短，珙桐始花期預(yù)報(bào)模型的建立是用江口站的資料，且著眼于開花前期2—4月氣象因子的相關(guān)度，而沒有考慮冬季氣候等許多氣候變化的作用，有待今后進(jìn)一步研究完善。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）