库尔勒香梨盛花期预报模型初探

2012-09-15李新建吉春容吴新国

山西农业科学 2012年11期

张倩，李新建，吉春容，吴新国

（1.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐830054；2.新疆维吾尔自治区农业气象台，新疆乌鲁木齐830002；3.中国气象局沙漠气象研究所，新疆乌鲁木齐830002；4.库尔勒市气象局，新疆库尔勒841000）

库尔勒香梨是新疆名、特、优水果之一，它以香味浓郁、皮薄酥脆、汁多味甘、清爽可口等特点深受人们的喜爱，在国际市场上素有“中华蜜梨、梨中珍品”等美称，具有极高的经济价值。经过近10 a的跨越式发展，香梨种植业已经成为巴州地区农业增效、农民增收以及出口创汇的主要渠道。

物候的季节变化特征反映了过去一段时间为气候条件的积累对作物生长、发育的综合影响[1-2]。花期是植物发育过程中一个重要的物候期，是植物从营养生长转向生殖生长的关键环节[3]。盛花期是香梨授粉、受精的关键时期，准确的盛花期预报，可以指导农户及早加强花期的管理以及适时采取人工辅助授粉或蜜蜂传粉措施，以提高香梨坐果率和香梨品质。目前，对于库尔勒香梨花期的预报已有一些研究。李晓川等[4-5]分别采用基于matlab语言的偏最小二乘回归分析法和自适应模糊神经推理系统（ANFIS）构建了库尔勒香梨始花期的预测模型，认为影响库尔勒香梨开花早晚的主要气象因子为始花前期的气温、地温和日照。

本研究拟选用库尔勒市近32 a香梨物候观测资料和气象资料，应用相关分析找出影响香梨盛花期的关键气象指标，采用多元线性逐步回归法，建立库尔勒香梨盛花期预报模型，旨在为香梨花期预报提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

库尔勒市地处亚欧大陆腹心地区，北为南天山中段支脉霍拉山，南为塔里木盆地内的世界第2大沙漠——塔克拉玛干大沙漠，孔雀河流域上中游。属于中温带大陆性干燥气候，年平均气温11.7℃，年平均日照时数2 854.0 h，年平均降水量57.4 mm，年平均蒸发量2 714.7 mm，全年盛行东北风。

1.2 资料处理

库尔勒香梨物候资料为库尔勒市气象局提供的1981—2012年共32 a的资料，气象数据为库尔勒市气象局同期不同时段的气温、日照等地面观测资料。

库尔勒香梨盛花期是指全树半数以上花序的花瓣开放[6]。将各年香梨盛花日期转换为日序数（从每年1月1日起记为1，2月1日记为32，……，依此类推），从而得到32 a香梨盛花期的时间序列。经统计，库尔勒市香梨近32 a平均盛花期日序数为99.8，对应日期平年为4月10日，闰年为4月9日。最早盛花日期为4月2日（1997年），最迟为4月20日（1996年），变幅长达18 d。

其中，1981—2007年共27 a资料用于香梨盛花期的模型建立，2008—2012年的资料用于模型的预报检验。采用相关分析法分析香梨盛花期与气温、日照等气象因子的相关性，利用逐步回归分析法找出对盛花期早晚有显著作用的关键气象因子，建立预报模型。模型验证时应用回代和预报2种方法。

1.3 建模方法

采用逐步回归分析法建立香梨盛花期预测模型。在自变量比较多而且有的因素对因变量的影响不大，并且自变量之间有种种互作关系时，通常选用逐步回归分析法进行自变量的筛选。

在建立多元回归方程的过程中，按偏相关系数的大小次序将自变量逐个引入方程，对引入方程中的每个自变量偏相关系数进行统计检验，效应显著的自变量留在回归方程内，循此继续遴选下一个自变量。如果效应不显著，停止引入新自变量。由于新自变量的引入，原已引入方程中的自变量由于变量之间的相互作用其效应有可能变得不显著，经统计检验确证后要随时从方程中剔除，只保留效应显著的自变量。直至不再引入和剔除自变量为止，从而得到最优的回归方程。

2 结果与分析

2.1 影响香梨盛花期的气象因子分析

温度、光照和水是植物重要的生存因子[7]。据研究，影响香梨开花的主要环境因素是温度[8]，香梨根系一般在5℃以上时开始活动，7～8℃时新根开始生长，花芽发育的临界温度为8～10℃，开花始期要求温度在10℃以上，影响花期的主要温度与开花前一个月内10℃以上的积温有关[9]。日照时数是表征一个地区光照条件优劣和热量大小的重要指标[10]，香梨是喜光植物，良好的光照条件能使香梨树体生长健壮、花芽分化良好。南疆属于干旱地区，年降水量仅为0～30 mm，香梨所需水分主要靠灌溉补给[5]。因此在气象因子选取上，主要倾向于选取3月至始花期之间不同阶段的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、合计日照时数和3月至始花期之间≥5℃以及≥10℃积温等气象因素。

利用相关分析法，分析库尔勒香梨盛花期与所选气象因素之间的相关性，结果（表1）显示，相关性较高的有3月平均气温、3月平均最高气温、3月平均最低气温、3月下旬平均气温、3月下旬平均最高气温、3月下旬平均最低气温、3月到始花期合计日照时数以及4月1日至始花期的合计日照时数，最大的相关系数为0.922**。

表1 库尔勒香梨盛花期与气象因子的相关关系

将库尔勒市1981—2007年（2008—2012年进行预报检验，不参与模型构建）香梨盛花期日序数选为因变量（y），所选气象因子作为自变量（x），采用逐步回归分析法，从一个自变量开始，视自变量对因变量作用的显著程度，选出对香梨盛花期（因变量y）作用显著的气象因子，结果如表2所示。

表2 变量进入模型的顺序及检测结果

由表2可知，对香梨盛花期出现早晚作用最显著的气象因子是4月1日至始花期合计日照时数（x22）、3月平均最高气温（x4）以及 4月 1日至始花期平均气温（x15）。

2.2 预测模型构建

以库尔勒市1981—2007年（2008—2012年进行预报检验，不参与建模）及相关气象因子为基础，采用逐步回归分析法建立库尔勒香梨盛花期的最优预测模型如下：y＝109.756＋0.087x22－0.958x4－0.130x15。（R＝0.956，F＝80.699）。式中，y为香梨盛花期日序数，x22为4月1日至香梨始花期合计日照时数，x4为3月平均最高气温，x15为4月1日至始花期平均气温。