新源县杏花始花期预报模型研究

严华 晏中文

摘要    利用新源国家一般气象站1981—2017年杏花花期记录资料及同期气象要素资料，采用相关系数计算、气候趋势系数、检验方法、逐步回归等统计方法，研究杏花花期特点及影响因子。结果表明，杏花平均始花期为4月8日（闰年为4月7日），始花期以2.6 d/10 a的速度显著性提前，杏花花期基本在3～16 d之间;杏花始花期主要受气温影响，其次是日照，与降水相关性不显著，与当年3月温度和日照时数相关性最显著;0 ℃初日对杏花始期的预测可以作定性分析。据此建立了线性回归方程对杏花始花期预测。

关键词    杏花;始花期;预报模型;新疆新源

中图分类号    S662.2        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）11-0054-03       开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Study  on  Prediction  Model  of  First-flowering  Dates  of  Apricot  in  Xinyuan  County

YAN Hua    YAN Zhong-wen

（Xinyuan Meteorological Bureau，Xinyuan Xinjiang 835800）

Abstract    Based on the records of apricot flowering period in Xinyuan National General Meteorological Station from 1981 to 2017 and the data of meteorological elements in the same period，the characteristics of apricot flowering period and its influencing factors were studied by using statistical methods such as correlation coefficient calculation，climatic trend coefficient，test method and stepwise regression.The results showed that the average first-flowering date of apricot was April 8（April 7 in leap years），which was significantly advanced by 2.6 d/10 a，and the flowering period of apricot was basically 3-16 days.The first-flowering date of apricot was mainly affected by temperature，followed by sunshine，which had no significant linear correlation with precipitation.The correlation between the first-flowering date of apricot and the temperature and sunshine in March of the same year was the most significant.First day at 0 ℃ can be used for qualitative analysis of the first-flowering date of apricot.Based on this，a linear regression equation was established to predict the first-flowering date of apricot.

Key words    apricot flower;first-flowering date;prediction model;Xinyuan Xinjiang

隨着生活水平不断提高，旅游业快速发展，赏花已成为人们喜爱的旅游项目之一。各地政府也举办了具有地方特色的赏花节，如云南“油菜花节”、金华“茶花节”、绍兴“兰花节”、成都“郁金香节”、绵竹“梨花节”等。赏花节既可以增加地方收入、促进经济发展，又增添了生活情趣，但植物花期早晚不一、有长有短，所以准确的花期预报利于人们出行安排，对赏花节的举办非常重要。很多学者对不同植物的花期做过研究，并在此基础上建立了花期预报模型[1-4]。

新疆地域辽阔、地形复杂，伊犁被誉为“塞外江南”，地处伊犁河谷东部的新源县是一颗璀璨的“草原明珠”。新源县总面积9 970 km2，年平均气温9.3 ℃，年降水量526.4 mm，年总日照时数2 752.0 h，降水丰沛，日光充裕，属于温带大陆半干旱气候。杏花谷位于新疆伊犁哈萨克自治州新源县吐尔根乡，距离新源县城区32 km，是因山地河谷的冬季逆温气候而遗存下的一片中世纪最大的原始野杏林，集中分布于巩乃斯河北岸，占地逾2 000 hm2，也是新疆野杏林比较集中的地区之一。近几年，新源县举办了几届“杏花节”，杏花始花期预报是气象服务的重点项目。

物候现象是生物节律和环境条件的综合反映，其一方面反映了当时的天气条件，另一方面反映了过去一段时间气象条件影响的积累情况[5]。张福春[6]研究北京春季树木物候与其前期的气象因子统计学关系，指出影响春季物候的因素主要是前期气温，其次是日照和降水。臧海佳等[7]对山东地区木本植物春季物候研究发现，物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子。徐相明等[8]通过分析新疆莎车县春季首日变化特征及其对果树花期的影响，认为果树开花始期、盛期、末期与春季首日的差值变化基本一致，其中开花始期与春季首日相关性最好。受气候变化影响，新疆库尔勒香梨始花期提前趋势明显，李晓川等[9]利用偏最小二乘法回归分析构建了香梨始花期预测模型。到目前为止，新源杏花花期变化规律及预测模型的建立未见报道。本文对新源国家一般气象站1981—2017年杏花花期特征及前期气象要素等进行初步分析，建立了杏花始花期预报模型，以期提高预报准确性，提升杏花始花期气象服务水平，助力新源杏花节的成功举办。

1    资料来源与分析方法

资料来自于新源国家一般气象站（东经83°18′、北纬43°27′）1981—2017年经新疆维吾尔自治区信息中心审核过的不同时段的气温、降水、日照等地面观测数据及同期的杏树、部分时段榆树物候的农气观测数据。本文将始花期转换成日序数，1月1日日序为1，1月2日日序为2，……，以此类推。文中界限温度初日是通过对日平均气温5日滑动平均法求出。多元线性回归方程用SPSS软件逐步回归求得。

2    结果与分析

2.1    杏花花期规律

新源县杏花开花始期基本出现在3月下旬至4月下旬，最早是3月24日（2016年），最晚为4月22日（1996年），相差近1个月。1981—2017年的记录中有6年始花期出现在3月下旬，占16.2%;81%的始花期在4月上、中旬;4月下旬仅出现过1次。杏花平均始花期是4月8日（日序为98 d），盛期是4月10日（日序为100 d），末期是4月14日（日序为104 d）。以2000年为界限（图1），2000年之前，杏花开花始期大多晚于平均始花期，出现在4月8日之后;2000年之后，杏花始花期多出现在4月8日之前;始花期在3月下旬的6年均为2000年后的年份。

杏花平均花期為7 d，花期天数年较差较大（图2）。最长花期16 d，出现在1989年;1983年、1986年、2007年花期最短，仅3 d就完成了始期、盛期至末期。37年间杏花花期距平值仅15年为正，花期较短。

新源县杏花花期各阶段均显著提前（表1），盛花期提前尤为显著（P<0.01），这与王言鑫等[10]研究的南京木本植物始花与末花出现时间总体呈提前趋势一致。始—盛花期间隔基本在1～3 d之间，盛—末花期间隔在1～13 d之间，花期长短主要取决于盛—末花期间隔。

2.2    杏花始花期对气象要素的响应

2.2.1    杏花始花期对旬月温度、降水、日照时数的响应。计算杏花始花期与开花前半年内的旬、月气象要素（平均气温、降水、日照时数）相关系数发现，始花期与2月之前的气象要素相关关系不明显，与始花期前1～2个月及当月气温、日照时数相关关系较明显（表2）。始花期与2月下旬至4月上旬的旬平均气温、3—4月的月平均气温以及3月上、下旬及3月的日照时数呈极显著负相关关系（P<0.01），与2月中旬及2月日照时数呈显著负相关关系（P<0.05），即始花期前1～2个月平均温度越高、日照越长，始花期越早。

始花期与花期前1～2个月降水总体呈正相关关系，即前期降水多，始花期推迟;反之亦然，但相关性不明显。

用PCA分析通过显著性检验的12个因子所占权重，列出权重≥0.1的6个因子（表3），可知温度是对杏花始花期影响最大的因素，其次是日照时数。各因子对杏花始花期的影响以4月上旬平均气温影响最大，其次是3月中旬与3月上旬平均气温，3月是杏花开花关键期。

闫少峰等[11]研究南京气温认为，极端温度与平均气温之间有明显的相关性，极端低温影响更大。天气过程的发展在一定时间间隔内常具有连续性[12]，极端温度出现一般持续几日，导致旬平均甚至月平均温度升高或降低。计算37年杏花始期与3月极端最高、最低温度的相关系数，结果表明，3月极高气温、极低气温越高，杏花开花越早（P<0.01）。

2.2.2    杏花始花期对0 ℃初日的响应。日平均气温稳定通过0 ℃的初日（简称0 ℃初日）表示土壤开始解冻，可以给草木提供能量、营养物质，树木萌发。0 ℃初日出现的早，利于树木早日萌发。新源县0 ℃初日大多出现在2月中旬至3月23日之间，平均日期为3月11日，呈提前趋势（图3），但不明显（P>0.1）。0 ℃初日年变化较杏花始花期大，总体上二者变化趋势一致。1993年与2015年因3月底至4月初发生倒春寒，导致0 ℃初日出现在4月初。除去倒春寒影响的年份，其他年份0 ℃初日出现后21～46 d内杏花始开，二者的线性关系极显著（P<0.001）。

由图4可知，杏花始花期出现在3月下旬有6年，其中5年的0 ℃初日出现在2月中、下旬（日序<59 d，闰年为60 d）。2013年0 ℃初日是3月2日，始花期为3月29日，是6年中的例外，分析原因可能是该年3月中、下旬旬平均气温均为1981—2017年37年间同期最高温度。

2.3    杏花始花期与榆树始花期的关系

不同植物的物候期之间往往有着相关性，如农谚“飞杨花，种棉花”“荷花开，秧正栽。菊花黄，种麦忙”就揭示了同一地点2种不同作物物侯期之间的联系。对于同一个观测站点，可以用前期的物候预报后面的物候期[13]。新源县榆树平均始花期是3月27日，一般出现在3月7日至4月11日之间，较杏花始期早5～18 d（平均11.4 d）。榆树与杏树在气候条件相同的情况下出现相同的变化趋势，故可尝试用榆花始期预测杏花始期。因新源县榆树观测始于1983年，1992—2002年、2009年观测中断，本文对1983—2017年同时有杏花花期与榆树花期观测资料的23年数据进行分析。图5建立了榆花始期与杏花始期的线性关系，榆花始期每提前1 d，杏花始期提前0.67 d（P<0.001）。

2.4    杏花始花期预报模型

2.4.1    模型建立。根据以上分析，尝试建立杏花始期与各要素之间的线性回归方程。本文用1981—2005年共25年数据建立模型，用2006—2017年共12年数据验证模型，用2018—2019年2年数据作预测。因杏花始期与0 ℃初日、榆树始花期等分别建立的一元线性模型因子数目少，效果不太理想，故建立多元线性回归方程。