惠水县油菜花盛花期预报

赵 杰，唐红忠，黄桂东，潘启学

(贵州省黔南自治州气象局，贵州 都匀 558000)

1 引言

黔南是农业大州，油菜种植历史悠久且地域分布广，是黔南主要夏收作物之一。油菜生长发育期经历秋季、冬季及春季3个季节，受气象条件影响较大。近年来，以观赏油菜花为载体的乡村旅游活动在各地兴起，在花开时节，各地都迫切想了解油菜花盛花期的时间，以便提前部署相应的活动。因此，油菜花的花期预报及服务在农业、旅游业等方面既有较大需求，也有很大的实用价值。但油菜的抽薹、开花需要适宜的温度、日照等气象条件才顺利发育。如2012年1月—3月上旬，全州出现持续低温阴雨天气，各地的油菜生育期推迟，花期相应推迟。针对油菜，已有学者研究了气温对油菜的影响[1]，以及热量条件对油菜雄性不孕不育系育性的影响[2]，目前黔南州对这方面也有研究，如荔波县油菜花盛花期的预报[3]。花期预报有芽生长量测量统计预报法[4-5]，积温物候预报法[6]、逐步回归方法[3，7-10]等方法。本文采用逐步回归分析方法，建立惠水县油菜花开花、盛花期的预报模型，为今后全州油菜花盛花期研究打下基础。

2 资料和方法

本文采用惠水县农业气象站1981—1988年以及2014—2017年的油菜花观测资料以及逐日降水、平均气温和日照资料。由于1989—2013年惠水县农业气象站改为观测小麦以及迁站等原因，造成缺乏油菜花观测资料。文中旬最高气温指各旬逐日平均气温中最高值，同理可得旬最低气温。

对盛花期资料处理，由下式进行距平分析：

yt=Yt-Y

式中yt为盛花期距平，当yt为正值时，盛花期晚于常年，当yt为负值时，盛花期早于常年；Yt为某年油菜花盛花期时间；Y为盛花期平均时间，黔南常年为3月5日，剔除离散程度较大的年份后，盛花期平均时间修订为3月7日。

为了保证预报时效，建模时段选择12月上旬—次年2月中旬，采用SPSS进行相关性分析和逐步回归分析，建立油菜花的预报模型。

3 结果与分析

3.1 下限温度的确定

研究指出[10]，当环境温度在最低和最适温度之间时,生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快,代谢活动加强,从而加快生长发育速度。统计油菜从抽薹期到盛花期的天数(N)和同期平均气温(T)，以1/N作为发育速率(Y)，与N天内的平均气温T(X)进行回归分析，得到生长速率与平均气温的散点图及其拟合直线(图1a)。从拟合直线看出，发育速率与气温呈反比关系，与事实不符，方程R2=0.185，显著性α=0.163，方程不能通过显著性检验；观察散点图，可以看出有1个点离散程度较大，对拟合结果有较大程度的影响,舍弃该点后得到其拟合直线与散点图(图1b)，由该拟合方程得到下限温度为-0.3 ℃，方程R2=0.168，显著性α=0.21，方程依然不能通过显著性检验，观察散点图可发现仍有1个点离散程度较大，故舍弃这两个离散程度较大的点，重新进行回归分析，得到新的散点图以及拟合直线(图1c)；从图1c看出，发育速率与温度之间具有良好的相关趋势。

图1 油菜发育速率(1/N)与统计时段平均气温(T)的散点图及其拟合直线(a、所有数据，b、舍弃1个离散点，c、舍弃2个离散点)Fig.1 The Scatterplot of rapeseed development rate(1/N) and mean temperature in statistical period(T) and its fitting line(a, all data, b, discard 1 discrete point, c, discard 2 discrete points)

通过SPSS分析，得到发育速率Y与统计时段平均气温X的直线回归方程：Y=0.005X-0.015，其相关系数通过了α=0.005的显著性检验。当温度低于下限温度时，油菜停止发育，即Y=0，此时X=3 ℃ 。由此可知，惠水县油菜发育的下限温度为3 ℃。

3.2 盛花期与同期活动积温的关系

活动温度是指大于生长下限温度的日平均温度[11]，统计惠水逐年12月1日—次年平均盛花期(3月7日)的活动积温，利用SPSS软件求得逐年活动积温与逐年盛花期距平的相关系数为-0.858，通过了0.01的显著性检验，表明二者之间存在明显的负相关关系。这与“越冬期活动积温越高、盛花期就越早，反之，盛花期越晚[7]”结论一致。

从惠水县油菜花盛花期距平与活动积温变化趋势(图2)看出，活动积温与盛花期距平呈明显的负相关性。冬季活动积温越高，温度累积越充足，油菜花盛花期越早；反之，冬季活动积温越低，越不利于油菜花正常开花生长。

图2 惠水县油菜花盛花期距平与活动积温变化趋势Fig.2 Full flowering period anomalies and active accumulative temperature charts of rapeseed in Huishui county

3.3 盛花期与同期各类气象因子的关系

油菜花越冬期不同时段的气象因子对盛花期的影响各不相同，由表1看出：气温因子影响较大，尤其是12月下旬—次年1月中旬温度影响最为明显；降水、日照因子影响较小。由表1还可以看出，惠水油菜花盛花期距平与大部分气温因子呈负相关，其中12月下旬—次年1月上旬的旬最低气温、旬最高气温和旬平均气温的负相关达到显著水平(α=0.05)，同时1月中旬的旬最低气温的负相关性也达到了显著水平(α=0.05)。但12月上旬的旬最高气温、旬平均气温与盛花期距平均呈现出正相关关系，而与旬最低气温呈现出负相关关系，这主要是油菜花在休眠期需要一定的低温来解除芽的自然休眠，该时期内最高气温、平均气温偏高，影响(甚至是抑制)油菜花休眠期的需冷量累积，使得盛花期延迟[7]。

降水和日照与盛花期的距平相关性不太敏感，但是盛花期距平与各旬降水大多数为弱的正相关，盛花期距平与各旬日照时数大多数呈负相关性(见表1)。这主要是降水偏多时，日照也相应地偏少，气温偏低；活动积温越低，盛花期距平值就越大。

表1 惠水县油菜花盛花期距平与气象因子的相关系数分布Tab.1 Correlation coefficient of full flowering period anomalies and meteorological factors of rapeseed in Huishui County

注：*为通过0.05显著性水平检验

3.4 预报模型的建立

利用SPSS软件对盛花期距平与40个备选气象因子做逐步回归。备选因子包含12月上旬—次年2月中旬的旬平均气温、旬最低气温、旬最高气温、旬降水、旬日照，最后得到预报方程：

Y=19.16-1.998X1-3.122X2-1.678X3+0.269X4+1.302X5+0.345X6

式中Y为盛花期距平，X1为12月下旬平均气温，X2为1月下旬最低气温，X3为1月中旬最高气温，X4为1月中旬日照，X5为1月下旬平均气温，X6为12月下旬降水。

方程调整后R2=0.99，F=1 189.099，拟合方程回归平方差847.744，剩余平方差0.356，总平方差848.1。

利用模型可以在2月21日做出当年的油菜花盛花期预报，从模型入选因子来看，温度、日照和降水对油菜盛花期都有影响，从方程各项系数可以看出，温度因子明显比降水因子和日照因子更敏感。

3.5 预报模型的检验

利用建立的预报模型，拟合油菜花盛花期距平，得出油菜花盛花期预报模型的模拟效果很好，拟合距平与实际距平相关系数高达0.999，平均绝对误差0.1，除了1982年存在1 d误差外，其余9 a没有误差(见表2)。

4 结论与讨论

①惠水县油菜生长下限温度为3 ℃，当温度低于此下限温度时停止发育。油菜花的盛花期与越冬期活动积温有明显的相关性，相关系数为-0.858，越冬期活动积温越高，盛花期越早，反之，越冬期活动积温越低，盛花期越晚。

②盛花期与冬季各旬的气温、日照、降水也有一定的关系，气温因子影响较大，降水、日照因子影响较小，盛花期距平与温度因子和日照因子呈负相关，与降水因子呈正相关，其中12月下旬—1月中旬的旬最低气温、旬最高气温和旬平均气温的负相关达到显著水平(α=0.05)，同时1月上旬的旬最低气温的负相关性也达到了显著水平(α=0.05)。

表2 惠水县油菜花盛花期拟合距平、实际距平以及拟合误差(单位：d)Tab.2 The simulation Anomalies、real Anomalies and deviation of the flowering period of rapeseed in Huishui County(Unit:d)

③盛花期预报模型对样本具有较高的拟合，拟合距平与实际距平相关系数高达0.999，从模型入选因子来看，盛花期与温度、日照和降水因子均有相关性，从方程各项系数可以看出，温度因子明显比降水因子和日照因子更敏感。

12月上旬的旬最高气温和旬平均气温与盛花期距平呈现正相关性，这可能与休眠期的需冷量累积有关[7]。预报模型所选因子与高相关系数因子存在一定的差异[3,7]，还需要以后进一步探讨。本文数据具有间断性以及样本数较少，所得结论还需进一步检验。