金川县雪梨始花期预报模型研究

2021-05-15朱海云陈志立

中低纬山地气象 2021年2期

朱海云,陈志立

(1.四川省阿坝藏族羌族自治州气象局，四川马尔康 624000；2.四川省金川县气象局，四川金川 624100)

0 引言

享有“中国雪梨之乡”美誉的金川县是集边远山区、贫困地区为一体的高原藏区县,河谷两岸，千亩之地，千树万树梨花构成了一个庞大的梨园群。春夏之际，满园梨花竞相盛开，银装素裹，迎来四方游客驻住停留，“梨花+旅游”成为这里重要经济增长点。

借力梨园盛景，金川县从2014年起举办梨花节吸引大批游客前来观赏梨花，但由于每年冬季和早春气候差异，雪梨始花期存在明显的波动，当地政府和旅游部门都迫切需要提供准确的花期预报以科学调整节庆计划，充分利用资源，取得良好的经济效益和社会影响[1]。

影响梨树始花期的因素繁多，与品种、土壤、气象因子等密切相关，其中气象因子对梨树花期早晚起到最直接的作用[2]，花前气候条件的积累可以反映开花的早迟。目前，我国关于植物始花期与气候条件关系及花期预报已有一些报道，如周美燕等[3]研究了春季气象条件对鸭梨始花期的影响，对花前29种气象要素进行回归筛选，建立了鸭梨初花期预报模型；毛明策等[4]对长武县苹果物候观测数据和相应气象资料进行分析，建立了当日平均气温为10 ℃左右时苹果进入初花期的重要气象指标；尚雷等[5]分析了百里杜鹃始花期与气温的关系，建立了杜鹃始花期预测模型；还有多位学者对梨树、紫丁香、油菜花、桃花、牡丹等系列植物的花期预报也做了一些研究[6-11]。

但是，针对金川县雪梨始花期的预报研究尚属首次，而随着旅游业的快速发展，雪梨花期的预报对金川县旅游观光又有着积极作用。因此，本文对金川县雪梨始花期与气象因子进行相关分析，旨在建立始花期预报模型，以期为金川县雪梨始花期气象预报服务提供依据。

1 资料与方法

1.1 资料

2008—2020年雪梨始花期物候资料由金川县科技局提供；气象资料采用金川县气象局2007—2020年上年12月—当年2月气温、降水、日照逐日资料。

1.2 方法

1.2.1 始花期日期采用JuLian日换算方法，将雪梨始花期出现日期转换为距离1月1日的实际日数，得到雪梨始花期的时间序列。

1.2.2 积温的界限温度采用5 d滑动平均法求得。

1.2.3 应用SPSS软件采用逐步回归分析法建立雪梨始花期预测模型。

2 结果与分析

2.1 雪梨始花期与气象条件的关系

气象因子光照、气温等对植物物候早晚有重要的影响，据前人研究，落叶果树进入休眠后，需要<7.2 ℃条件下200～1 500 h的低温积累，即需冷量来解除芽的自然休眠，恢复果树的生长发育[12-14]；同时果树开花前需要一定的光温积累才能萌芽开花，即需热量，气温稳定在10 ℃以上，梨花开放，14 ℃时开花增快，15 ℃以上连续3～5 d即完成开花[15]。据物候观测，金川雪梨花期常年在3月12日—4月2日间，通常16 d左右，最长年份达27 d。雪梨平均始花期为3月13日，最早3月9日，最晚3月16日，变幅长达7 d。

2.1.1 雪梨始花期与越冬期≥10 ℃积温呈显著负相关。雪梨始花期与≥10 ℃积温的相关系数为-0.934，并通过了0.01的显著性水平检验，说明≥10 ℃积温对雪梨始花期具有显著影响，表明越冬期10 ℃以上温度积累越多，则春季雪梨开花就越早，反之，开花相对较晚。雪梨始花期与积温≥3 ℃、≥5 ℃、≥7 ℃的相关系数分别为-0.061、-0.161、-0.424，说明积温≥3 ℃、≥5 ℃、≥7 ℃对雪梨始花期的影响不明显。

2.1.2 雪梨始花期与越冬期2月气温≥10 ℃天数呈极显著负相关。据研究梨树开花需要10 ℃以上的气温，气温高，光照充足，开花就早[16]。雪梨始花期与≥10.0 ℃天数的相关系数为-0.975，达极显著负相关，并通过了0.01的显著性水平检验，说明2月气温≥10.0 ℃天数对雪梨始花期的影响极显著，即2月气温≥10.0 ℃天数越多雪梨开花越早；始花期与2月平均气温≥9.5 ℃、≥9.0 ℃天数的相关系数分别为-0.761、-0.708均存在显著负相关，并且通过了0.05的显著性水平检验。雪梨始花期与2月平均气温≥8.0 ℃天数的相关系数为-0.446，未通过显著性检验。综上所述，2月份10 ℃以上的高温天数多，能明显加快雪梨开花。

2.1.3 越冬期各时段气温、日照、降水对雪梨始花期的影响表现为：气温对始花期的影响显著，日照次之，降水微弱。旬平均气温、最高气温对雪梨始花期的显著影响时段主要集中在冬末2月下旬，旬平均最低气温对始花期的影响主要集中在上年12月上旬—1月上旬。由表1可以发现，上年12月上旬—2月中旬，雪梨始花期与旬平均气温和最高气温相关性较差，以弱相关为主，说明上年12月上旬—2月中旬的平均气温和最高气温对雪梨始花期影响不明显，雪梨始花期与2月下旬平均气温的相关系数为-0.912，负相关极显著，并通过了0.01的显著性水平检验，说明2月下旬平均气温对雪梨始花期的影响极显著，即2月下旬平均气温越高，雪梨始花期越早；始花期与2月下旬平均最高气温的相关系数为-0.648，负相关显著，并通过了0.05的显著性水平检验。雪梨始花期与上年12月上旬—12月下旬平均最低气温的相关系数分别为0.516、0.429、0.556存在较大的正相关，但没有通过显著性检验；始花期与1月上旬平均最低气温的相关系数为0.655，达显著正相关，并通过了0.05显著性水平检验，说明上年12月上旬—1月上旬，最低气温越高，雪梨始花期时间序列值越大，雪梨开花越晚，原因是最低气温偏高削弱了雪梨解除休眠期的需冷量积累，从而导致雪梨不能适时开花。雪梨始花期与上年12月上旬—1月下旬日照时数除12月下旬外均呈负相关，与1月上旬日照时数的相关系数为-0.643，达到显著负相关，并通过了0.05的显著性水平检验，说明，越冬前期光照条件好，会促使雪梨始花期提早。雪梨始花期早晚对降水量不敏感(故在表1中略去)。

表1 雪梨始花期与越冬期气象因子的相关系数Tab.1 Correlation coefficient of meteorological factors between snow pear flowering period and overwintering period

2.2 预报模型

2.2.1 预报因子的选择通过2.1的分析可以看出，越冬期≥10.0 ℃的积温，2月气温≥10.0 ℃天数，2月下旬平均气温与雪梨始花期均存在极显著的负相关；雪梨始花期与2月平均气温≥9.0 ℃、≥9.5 ℃的天数，2月下旬平均最高气温和1月上旬日照时数存在显著负相关；始花期与1月上旬平均最低气温存在显著正相关。说明，雪梨开花前光照和温度的积累对开花早晚的影响显著，开花前光、温积累充足，雪梨开花就早，反之，相对偏晚。因此，选择上述8个气象因子作为预测因子，供建模使用。

2.2.2 预报模型的建立应用SPSS软件对雪梨始花期时间序列值与备选气象因子进行逐步回归，得如下始花期预报方程：

y=83.154-1.111x1-0.823x2-0.03x3

方程的R=0.991，F=104.776，线性回归模型成立。式中，y为始花期日序数，x1为2月平均气温≥10.0 ℃的天数，x2为2月下旬平均气温，x3为1月上旬日照时数。

表2为雪梨始花期预报的回归方差分析，由表2可得：调整R方为0.972,表明该方程能解释上述3个变量97.2%的变化；sig=0.00<0.05,表明该方程显著；F=104.776>F0.05(3，6)，表明该方程成立。

表2 雪梨始花期预报的回归方差分析Tab.2 Regression analysis of variance for prediction of snow pear initial flowering period

从模型入选的因子看，2月下旬平均气温越高，2月平均气温≥10.0 ℃的天数越多，则雪梨开花就越早，反之则相对较晚。2月平均气温≥10.0 ℃的天数和2月下旬平均气温对雪梨始花期早晚起主导作用。

2.2.3 预报模型的检验利用所建立的预报模型，拟合雪梨始花期，结果(图1)显示雪梨始花期年际变化较大，但模型的拟合率较高。

图1 雪梨始花期与拟合值Fig.1 The dates and fitting values of the initial flowering period of snow pear from 2008 to 2017

回代和拟合结果，见表3，拟合值与实际值相关系数为0.982，最大误差为2 d，其中4 a没有误差，误差为1 d的5 a，误差2 d的1 a，回代检验效果比较理想。

2.2.4 试报将2018—2020年气象预报因子代入雪梨始花期预测模型，2018年金川县雪梨始花期预测值为3月13日，当年实际始花期为3月12日；2019年预测值为3月10日，实际始花期为3月11日；2020年预测值为3月12日，实际始花期为3月12日，预报值基本吻合，进一步证明预测模型的可信度。