梨樹始花期與氣象因子的影響分析及預(yù)報(bào)模型建立

摘要為開展梨屬植物開花期精細(xì)化氣象服務(wù)，提升梨樹始花期預(yù)報(bào)精度。本研究基于1999—2023年四川成都新津區(qū)梨樹物候觀測(cè)數(shù)據(jù)與氣象資料，采用Julian日換算法分析梨樹始花期特征，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析梨樹始花期與氣象因子的相關(guān)性。選取1999—2018年數(shù)據(jù)資料，利用逐步回歸法建立梨樹始花期預(yù)報(bào)模型，并利用2019—2023年數(shù)據(jù)進(jìn)行模型預(yù)報(bào)檢驗(yàn)。梨樹始花期特征表明，梨樹始花期在3月上旬至3月下旬，常年平均始花期在3月13日，始花期最早和最晚相差22d，花期持續(xù)日數(shù)最短與最長(zhǎng)相差14d。相關(guān)性結(jié)果顯示，始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負(fù)相關(guān)（<0.01），與花前21 d降水日數(shù)呈正相關(guān)（<0.05），花前14 d的7日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定通過11.6℃后3～10d為梨樹進(jìn)入始花期的氣象指標(biāo)；梨樹花期持續(xù)日數(shù)與雨日、降水量、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)（<0.05），小雨天氣有利于延長(zhǎng)花期。預(yù)報(bào)模型建立和檢驗(yàn)結(jié)果表明，通過當(dāng)年1—2月≥0℃活動(dòng)積溫和1月最高氣溫能有效預(yù)報(bào)梨樹始花期，較常年花期提前13d進(jìn)行預(yù)測(cè)。本研究為梨花觀賞精準(zhǔn)化的氣象服務(wù)提供參考。

關(guān)鍵詞梨樹；始花期；氣象因子；相關(guān)性分析；氣象預(yù)報(bào)模型

中圖分類號(hào)S661.2；S165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1007-7731（2024）20-0103-06

DOI號(hào)10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.021

Analysis of the influence of meteorological factors and forecasting model building for the flowering phase of pear

DENG Ruijie CHEN Zhilong CAI Xinming ZHAO Guiqiong

（Chengdu Xinjin District Meteorological Bureau， Chengdu 611432， China）

Abstract To develop refined meteorological services for pear plant flowering period and improve the prediction accuracy of pear first flowering period in Xinjin District Chendu of Sichuan Province. Based on the phenological and meteorological data of pear trees in the research area from 1999 to 2023， the Julian day conversion method was used to analyze the characteristics of pear tree first flowering date， and the mathematical statistics method was used to analyze the correlation between pear tree first flowering date and meteorological factors. The stepwise regression method was used to select the data from 1999 to 2018 to establish the prediction model of pear tree first flowering date. The data from 2019 to 2023 was used to test the model prediction. The characteristics of the first flowering date of pear trees showed that the first flowering date of pear trees was from early to late March， and the average annual first flowering date was March 13. The difference between the earliest and latest first flowering date was 22days， and the difference between the shortest and the longest flowering duration was 14days. The correlation analysis results showed that the first flowering stage was negatively correlated with the mean minimum temperature in the 14 days before anthesis （<0.01）， and positively correlated with the rainfall days in the 21 days before anthesis （<0.05）. The 7-day moving average temperature in the 14days before anthesis was stable through 11.6℃， and 3-10days after the 7-day moving average temperature in the 14days before anthesis was a meteorological indicator for pear trees to enter the first flowering stage. The duration of flowering was positively correlated with rain days （<0.05）， rainfall amount and sunshine hours. Light rain was beneficial to prolong flowering period. The establishment and test of the prediction model showed that the accumulated active temperature of January and February （≥0℃） and the maximum temperature of January could effectively predict the first flowering date of pear trees， which was 13days earlier than the annual flowering date. The above studies provided reference for accurate meteorological services of pear flower viewing.

Keywords pear; flowering phase; meteorological factors; correlations analysis; meteorological forecast model

影響梨樹生長(zhǎng)發(fā)育的因素有氣候、品種、土壤、栽培技術(shù)、地勢(shì)和生物因子等。在一定的環(huán)境下，品種、土壤和栽培技術(shù)等變化不大，而氣候條件變化差異較大，是影響梨樹生長(zhǎng)發(fā)育的主要原因之一^[1]。果樹的開花時(shí)間受溫度、空氣相對(duì)濕度、光照、土壤養(yǎng)分和水分等環(huán)境因素的影響，開花前期氣候條件的積累在一定程度上反映了開花的早遲。目前已有諸多學(xué)者開展了植物花期與氣候關(guān)系的研究。陳樂等^[2]、闕欣欣等^[3]和趙桂瓊等^[4]分別對(duì)不同地區(qū)的桂花花期與花前氣象條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得出花前溫度是影響桂花開花的關(guān)鍵因素之一，相對(duì)低溫能促進(jìn)其花芽分化。董海濤等^[5]、王曉默等^[6]和張惠霞^[7]通過對(duì)桃樹始花期與氣象因子的相關(guān)性進(jìn)行分析，成功建立了桃樹花期預(yù)報(bào)模型，為桃樹始花期預(yù)報(bào)提供參考。張倩等^[8]分析表明，影響庫爾勒香梨盛花期的最優(yōu)勢(shì)相關(guān)氣象因子是3月平均最高氣溫、4月至始花期平均氣溫與4月至始花期合計(jì)日照時(shí)數(shù)。毛明策等^[9]利用蘋果物候觀測(cè)資料和相應(yīng)氣象資料，分析了溫度nBZAK/YOPUSC+HSrdTUqs+6xgkNjcSYAOLUDj2U7YY8=對(duì)其初花期的影響，得出當(dāng)日平均氣溫10℃左右蘋果開始進(jìn)入初花期。呂清華等^[10]通過數(shù)學(xué)公式法和物候法成功預(yù)報(bào)了陽信鴨梨花期。郭連云等^[11]對(duì)影響梨樹始花期的氣象因子進(jìn)行分析，得出影響梨樹始花期的主要?dú)庀笠蜃邮菤鉁胤€(wěn)定通過5.0℃到3月底的積溫值。李德等^[12]從酥梨始花期和整個(gè)花期的日最低氣溫的概率分布入手，建立了酥梨花期低溫冷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

近年來，多因子氣象預(yù)報(bào)模型等方法的引入有效提升了梨樹始花期和盛花期預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。李煥梅等^[13]分析了氣象因子與黃花梨花期相關(guān)性，結(jié)果表明，開花期天數(shù)與降水量、>5℃積溫、>10℃積溫、日照時(shí)數(shù)呈明顯正相關(guān)關(guān)系；其中，>5℃積溫相關(guān)性最好，可作為預(yù)測(cè)黃花梨花期天數(shù)的重要依據(jù)。各地氣象部門發(fā)布的梨樹花期預(yù)報(bào)，有助于游客安排觀賞梨花的行程，為當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，梨樹花期預(yù)報(bào)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有一定的指導(dǎo)意義，有助于種植者合理安排梨樹的栽培和管理。在全球氣候變化背景下，各地梨樹花期呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，給現(xiàn)有花期預(yù)報(bào)技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。準(zhǔn)確可靠的梨樹花期預(yù)報(bào)對(duì)開展旅游宣傳、規(guī)劃景區(qū)接待方案等工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以四川成都新津梨花溪景區(qū)梨花為研究對(duì)象，分析1999—2023年該區(qū)的梨樹花期特征、梨樹始花期與氣象因子的相關(guān)性，選取相關(guān)性較大的氣象因子建立始花期預(yù)測(cè)模型，為研究區(qū)開展賞花旅游氣象服務(wù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)基本情況

研究區(qū)屬四川盆地西北部氣候分區(qū)，受季風(fēng)影響較大，雨熱同期，春季濕潤(rùn)多雨，氣溫回升較快；受地形地貌影響，局地氣候差異較大。內(nèi)部以丘陵地形為主，平均海拔535m。該區(qū)梨樹花期通常在3月上旬開始，4月下旬結(jié)束。

1.2 數(shù)據(jù)來源

1999—2023年梨花物候觀測(cè)資料來源于成都新津區(qū)文化體育和旅游局，氣溫、降水和日照時(shí)數(shù)等氣象資料來源于新津區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 梨樹花期特征分析 采用Julian日換算法對(duì)物候期記載時(shí)間進(jìn)行物候期天數(shù)轉(zhuǎn)換，將逐年梨樹花期出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化成距1月1日的實(shí)際日數(shù)（日序），設(shè)1月1日為1，1月2日為2，1月3日為3，以此類推。統(tǒng)計(jì)梨樹1999—2023年花期物候觀測(cè)資料，根據(jù)其年際變化進(jìn)行花期特征分析。

1.3.2 梨樹始花期與氣象因子相關(guān)性分析 對(duì)梨樹開花前1～28 d的氣象要素（日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量和降水日數(shù)）按每7 d為周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用SPSS軟件計(jì)算其與始花期的皮爾遜相關(guān)系數(shù)（），并通過檢驗(yàn)進(jìn)行差異性分析，得出影響始花期的花前氣象因子，計(jì)算公式如式（1）～（2）；然后對(duì)影響始花期的花前氣象因子進(jìn)行滑動(dòng)平均分析，得出梨樹進(jìn)入始花期的氣象指標(biāo)?；瑒?dòng)平均公式如式（3）所示。對(duì)梨樹花期持續(xù)日數(shù)與花期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量和降水日數(shù)等氣象要素進(jìn)行相關(guān)性分析。

（1）

式中，為相關(guān)系數(shù)，、為變量，、為平均值，為序列長(zhǎng)度。

（2）

式中，是樣本大小。

（3）

式中為滑動(dòng)長(zhǎng)度，取值7；是樣本數(shù)量。

1.3.3 梨樹始花期氣象預(yù)報(bào)模型建立與檢驗(yàn) 逐步回歸是一種線性回歸模型自變量選擇方法，其基本思想是將變量依次引入，每引入一個(gè)新變量后，對(duì)已入選回歸模型的舊變量進(jìn)行逐個(gè)檢驗(yàn)，將無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量刪除，以保證所得自變量子集中每一個(gè)變量都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，直到不能再引入新變量為止。選取1999—2023年梨樹始花期與上年12月至次年2月顯著相關(guān)的氣象因子，應(yīng)用SPSS軟件通過逐步回歸法構(gòu)建預(yù)報(bào)模型。將2019—2023年氣象資料代入預(yù)報(bào)模型，得到梨樹始花期預(yù)測(cè)值，并與真實(shí)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證其模型準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨樹花期特征

根據(jù)研究區(qū)1999—2023年物候觀測(cè)資料（表1）統(tǒng)計(jì)結(jié)果，得知梨樹始花期在3月上旬至下旬，常年平均始花期在3月13日；始花期最早年（2020年）較常年平均早8d，始花期最晚年（2011年）較常年平均晚14d，最早和最晚始花期相差22d?；ㄆ诔掷m(xù)日數(shù)10～24d，平均日數(shù)17d，最短年份為2008年，花期10d，最長(zhǎng)年份為2004年，花期24d，最短與最長(zhǎng)年份相差14d。以上結(jié)果表明，梨樹始花期波動(dòng)較大，花期持續(xù)日數(shù)存在明顯的年際波動(dòng)。

2.2 梨樹始花期與氣象因子的相關(guān)性

2.2.1 梨樹始花期與花前氣象因子 花前溫度、降水和日照時(shí)數(shù)等氣象因子對(duì)梨樹開花有重要影響。對(duì)梨樹開花前1～28 d的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量和降水日數(shù)按每7 d為周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)其始花期進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負(fù)相關(guān)（<0.01），與花前21 d降水日數(shù)呈正相關(guān)（<0.05），說明花前14 d平均最低氣溫越高，開花越早；花前21 d降水日數(shù)越多，花期將推遲。

梨樹開花前14 d平均氣溫如圖1所示，花前7 d平均氣溫11.8℃，日平均氣溫在4.9～18.2℃，平均最低氣溫8.6℃?；ㄇ?4 d平均氣溫11.8℃，日平均氣溫在5.7～17.8℃，平均最低氣溫8.4℃，反映出花前1～7 d平均最低氣溫略高于花前8～14 d。對(duì)開花前1～14 d日平均氣溫進(jìn)行7日滑動(dòng)平均分析，結(jié)果如圖1所示，經(jīng)滑動(dòng)后的日平均氣溫在花前第8天至第7天呈上升趨勢(shì)，花前第7天至第4天呈下降趨勢(shì)，期間起伏明顯，花前第4天至第1天較為穩(wěn)定，花前第4天平均氣溫為11.6℃。將花前14 d 7日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定通過11.6℃作為界限溫度進(jìn)行回代，發(fā)現(xiàn)平均氣溫穩(wěn)定通過11.6℃后3～10d進(jìn)入始花期的年份出現(xiàn)概率82%。說明可將7日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定通過11.6℃后的3～10d定為梨樹進(jìn)入始花期的氣象指標(biāo)。

2.2.2 梨樹花期持續(xù)日數(shù)與氣象因子 通過對(duì)梨樹花期持續(xù)日數(shù)與花期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量、降水日數(shù)等氣象要素進(jìn)行相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)見表3。降水日數(shù)與日照時(shí)數(shù)通過0.01水平差異性檢驗(yàn)，降水量通過0.05水平差異性檢驗(yàn)，說明花期持續(xù)日數(shù)與降水日數(shù)、日照時(shí)數(shù)和降水量呈正相關(guān)。

選取梨樹花期最長(zhǎng)年份及最短年份的氣象資料進(jìn)行對(duì)比。由表4可知，花期最長(zhǎng)年份（2004年）開花期間以雨晴相間天氣為主，平均氣溫14.5℃，較平均偏高0.2℃，降水量較平均偏多2倍，降水日數(shù)較平均偏多10d。而花期最短年份（2008年）平均氣溫15.1℃，較平均偏高0.8℃，降水量較歷年偏多1.5倍，日照時(shí)數(shù)和降水日數(shù)均偏少。說明梨樹花期長(zhǎng)短與溫度、降水和日照各因子相互配合、相互影響。

對(duì)1999—2023年梨樹花期階段的雨日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表5），得知小雨（0 mm≤降水量<10 mm）雨日占花期降水日數(shù)的95%，中雨（10 mm≤降水量<25 mm）占4%，大雨（降水量≥25 mm）占1%，說明梨樹花期降雨以小雨為主。由于花期持續(xù)日數(shù)與降水日數(shù)呈正相關(guān)，降水日數(shù)越多花期持續(xù)越長(zhǎng)，但降水量過大過急將引起大量落花，造成花期縮短。因此梨樹花期喜雨濕相間，小雨天氣有利于延長(zhǎng)花期。

2.3 梨樹始花期氣象預(yù)報(bào)模型建立

2.3.1 選取氣象因子 將1999—2023年梨樹始花期與上年12月至次年2月降水量、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、月最高氣溫、月最低氣溫≥0、≥5和≥8℃活動(dòng)積溫等氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析，其顯著因子及相關(guān)系數(shù)見表6。結(jié)果表明，通過0.01差異性檢驗(yàn)的有1、2月≥0、≥5和≥8℃活動(dòng)積溫；1—2月≥0、≥5和≥8℃總活動(dòng)積溫；1、2月平均氣溫、最高氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫；2月最低氣溫；12月至次年2月降水日數(shù)。通過0.05差異性檢驗(yàn)的有2月總降水量；12月和1月日照時(shí)數(shù)。

2.3.2 構(gòu)建預(yù)報(bào)模型 選取以上與梨樹始花期顯著相關(guān)的氣象因子為預(yù)報(bào)因子，通過逐步回歸法建立預(yù)報(bào)方程，結(jié)果如式（4）所示。

（4）

式中，表示始花期預(yù)報(bào)日序，₁表示1—2月≥0℃總活動(dòng)積溫，₂表示1月最高氣溫。因此，可以運(yùn)用1—2月≥0℃總活動(dòng)積溫、1月最高氣溫兩個(gè)因子建立始花期預(yù)報(bào)模型。

2.3.3 預(yù)報(bào)檢驗(yàn) 將2019—2023年氣象資料代入預(yù)報(bào)模型，得到梨樹始花期預(yù)測(cè)值，分別為3月16日、3月4日、3月6日、3月16日和3月7日，絕對(duì)誤差的平均值為1.2 d（表7），具有良好的預(yù)報(bào)效果。說明可以通過1—2月的氣象資料，在2月最后1天建立模型進(jìn)行預(yù)報(bào)，較常年平均始花期3月13日，能提前約13d進(jìn)行較精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，為梨花觀賞提供精準(zhǔn)化的氣象服務(wù)。

3 結(jié)論與討論

周美燕等^[14]根據(jù)物候資料及春季氣候特點(diǎn)，利用榆樹初花期與鴨梨初花期≥0℃的積溫，預(yù)報(bào)鴨梨初花期；根據(jù)花前生育期特點(diǎn)，利用逐步回歸的方法，對(duì)開花前的29種氣象要素進(jìn)行回歸篩選，成功建立鴨梨初花期統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式。本研究方法與上述方法相似，通過篩選成功建立了梨樹始花期預(yù)測(cè)模型。

本研究基于1999—2023年研究區(qū)梨樹物候觀測(cè)數(shù)據(jù)與氣象資料，分析梨樹花期特征，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析梨樹始花期與氣象因子之間的關(guān)系，選取1999—2018年數(shù)據(jù)資料建立梨樹始花期預(yù)測(cè)模型，利用2019—2023年數(shù)據(jù)進(jìn)行模型檢驗(yàn)，得出以下結(jié)論。

（1）梨樹始花期在3月上旬至下旬，常年平均始花期在3月13日；最早和最晚始花期相差22d。花期持續(xù)日數(shù)最短與最長(zhǎng)相差14d。表明梨樹始花期波動(dòng)較大，花期持續(xù)日數(shù)存在明顯的年際波動(dòng)。

（2）始花期與花前氣象條件密切相關(guān)，始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負(fù)相關(guān)，與花前21 d降雨日數(shù)呈正相關(guān)，且花前14 d 7日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定通過11.6℃后3～10 d為梨樹進(jìn)入始花期的氣象指標(biāo)。

（3）梨樹花期持續(xù)日數(shù)與雨日、降水量和日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)。降雨日數(shù)越多，花期持續(xù)日數(shù)越長(zhǎng)，但降水量過大過急將引起大量落花，造成花期縮短。梨樹花期喜雨濕相間，小雨天氣有利于延長(zhǎng)花期。

（4）針對(duì)梨樹始花期歷年上年12月至次年2月的氣象因子，用逐步回歸方法建立的梨樹始花期預(yù)報(bào)模型具有良好的預(yù)報(bào)效果，其影響因子均在1、2月，能較常年平均花期提前13d進(jìn)行預(yù)測(cè)，為梨花觀賞提供精準(zhǔn)化的氣象服務(wù)。

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（責(zé)任編輯：胡立萍）

作者簡(jiǎn)介鄧銳捷（1991—），男，四川成都人，碩士，工程師，從事綜合氣象業(yè)務(wù)與服務(wù)研究。

通信作者趙桂瓊（1969—），女，四川梓潼人，高級(jí)工程師，從事綜合氣象業(yè)務(wù)與服務(wù)研究。