白山市葡萄特色气象服务指标及其产量预测

郭俊廷 胥珈珈 崔忠强 王飞 姜世楠

摘要 基于白山地区蜜汁葡萄主要产地临江市2018——2020年蜜汁葡萄的产量数据和种植区同期气象站观测资料，对白山市蜜汁葡萄特色气象服务指标和产量预测进行研究。确定了白山市蜜汁葡萄7个生育期及对应时间，以及各生育期包括积温、平均气温、平均地温、降水量、日照时数气象要素在内的适宜气象指标，并建立了蜜汁葡萄产量预测模型并通过回代检验。

关键词 蜜汁葡萄；生育期；气象服務指标；产量预测模型

中图分类号：S165+.27 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–00-03

Characteristic Meteor-

ological Service Indicators and Yield Prediction of Grapes in Baishan City

Guo Jun-ting et al（Baishan Meteorological Bureau， Jilin Province， Baishan， Jilin 134300）

Abstract Based on the production data of honey grapes from Linjiang City， the main production area of honey grapes in the Baishan area， from 2018 to 2020， and observation data from meteorological stations in the planting area during the same period， investigated the characteristic meteorological service indicators and yield prediction of honey grapes in Baishan City. Through research， 7 growth stages and corresponding times of honey grape in Baishan City were determined， as well as suitable meteorological indicators for each growth stage， including accumulated temperature， average temperature， average ground temperature， precipitation， and sunshine meteorological elements. A prediction model for honey grape yield was established and tested through backpropagation.

Key words Honey grape; Growth period; Meteorological service indicators; Yield forecasting model

葡萄是我国重要的栽培果树，具有适应性强、结果早、效益高等特点，也是吉林省栽培面积最广的水果之一。在吉林省东部地区表现良好的品种有京亚、蜜汁、着色香等，具有较好的抗病性、抗逆性且成熟期短，可多年保持丰产，因此在吉林省东部地区大面积种植。气象条件是影响葡萄产量高低的重要因素之一，目前许多学者对葡萄与气候的关系进行了深入研究，例如：对葡萄产量与气象因素的相关性进行分析，气象要素主要集中在对温度、日较差、降水量、日照时数等的分析研究[1-6]。

同一品种的葡萄，种植地理位置不同，其产量也不同，对葡萄产量影响较大的气象条件也不同。吉林省白山市属北温带大陆性季风气候，春季昼夜温差大，夏季相对较短且温热多雨。秋季凉爽且多晴朗天气，冬季相对较长且干燥寒冷，种植土壤偏酸性肥沃较黏重。由于其地形复杂，气候多变及种植生产相关研究资料的匮乏，对葡萄和气象指标的研究工作进展相对较为缓慢。结合前期与相关服务对象线上需求调研及临江市气象局开展的特色农业气象服务需求调研，从基本观测资料着手建立葡萄各生育期气象指标及产量预测模型。

1 资料与方法

1.1 资料来源

所用产量资料为白山地区主要产地临江市2018—2020年葡萄的产量数据，因产量数据来源于临江市种植区。因此，所用气象数据为对应同期临江市气象站观测资料，产量资料的收集通过走访调研、线上咨询等方式获取。

1.2 研究方法

统计了种植区气象观测站临江本站的≥10 ℃积温、平均气温、平均地表温度、10 cm平均地温、20 cm平均地温、日照、累计降水量等气象要素。研究选取各大葡萄种植基地种植葡萄作为对象，样本集中、品种相对稳定，因此，以实际产量作为分析对象即可得到较好效果。

2 结果与分析

2.1 葡萄气象服务指标

在白山市葡萄5月上旬萌芽，6月18—22日开花，8月20日左右成熟，从萌芽至成熟约需110 d。根据调研和查阅相关生育期界定文献，将葡萄的生育期分为7个阶段，分别为休眠期、树液流动期、萌芽和新梢生长期、开花坐果期、浆果生长期、浆果成熟期、落叶期，以上各生育期对应时段分别为前一年11月至当年4月中旬、4月21—5月10日、5月11—6月5日、6月6—7月15日、7月16—25日、7月26—8月15日、10月中旬前后。

2018—2020年研究区域平均单产量分别为22.9、21.2、19.7 t/hm2。当某一年产量达到最高产量的80%或以上，即可认为当年气象要素适宜葡萄生长发育，结合调研结果和文献资料进一步确定各生育期气象指标[7]。

2.1.1 温度 影响葡萄生长品质及物候期长短的重要因素之一是温度，日平均气温≥10 ℃的活动积温可以反映葡萄在主要生育期的生长发育状况，葡萄对热量的要求较高，当活动积温不足时，浆果品质会随之下降。分析得出蜜汁葡萄从树液流动期至浆果成熟期≥10 ℃积温适宜值为21 00～2 300 ℃·d。

树液流动期（4月21—5月10日），平均气温在10 ℃以上，地下20～30 cm处地温达6～10 ℃时，葡萄根系开始从土壤中吸收水分、养分。分析得出该生育期葡萄适宜的平均气温为10～13 ℃，平均地温为14～16 ℃，10 cm平均地温为11～14 ℃，20 cm平均地温为9～14 ℃。

萌芽和新梢生长期（5月11—6月5日），当地温达到12～16 ℃时，地上部开始萌芽抽枝，地温超过28 ℃根系生长受到抑制后迅速木栓化或死亡；当气温达35 ℃以上时停滞生长，当达到高至40 ℃以上且持续较长时间时，新梢开始出现枯萎并且叶片变黄脱落，当气温低至-1 ℃时嫩梢和幼叶开始受冻。分析得出该生育期葡萄适宜的平均气温为14～17 ℃，平均地面温度为14～16 ℃，10 cm平均地温为16～19 ℃，20 cm平均地温为15～18 ℃。

开花坐果期（6月6—7月15日），当气温＜14 ℃时不利于开花和授粉，当气温达到15 ℃以上时有利于开花，该生育期花会出现受冻甚至死亡的不利条件是低于0 ℃，达到该条件时幼果也会受冻脱落；当气温高至35 ℃以上时会影响授粉。分析得出该生育期蜜汁葡萄适宜的平均气温为19～21 ℃，平均地面温度为22～27 ℃，10 cm平均地温为21～24 ℃，20 cm平均地温为21～22 ℃。

浆果生长期（7月16—25日），该生育期持续时间相对较短，当子房开始膨大截至浆果着色前为浆果生长期。分析得出该生育期蜜汁葡萄适宜的平均气温为23～25 ℃，平均地温为24～30 ℃，10 cm平均地温为23～27 ℃，20 cm平均地温为21～26 ℃。

浆果成熟期（7月26—8月15日），当日平均气温＜16 ℃或＞38 ℃时，均不利于葡萄生长成熟品质的形成；当气温低至-3 ℃或以下时，葡萄果实会手动甚至造成落果，当气温高至35 ℃或以上时葡萄品质明显受到不利影响，此时葡萄容易得日灼病，再加上呼吸强度加大，酶的活动受干扰，最终导致浆果品质下降；有利于葡萄成熟且品质更佳的白天最高气温为28～32 ℃，夜间最低气温为10～20 ℃，气温在这一范围内浆果成熟快，着色好，风味浓，品质优。分析得出该生育期蜜汁葡萄适宜的平均气温为23～25 ℃，平均地面温度为26～29 ℃，10 cm平均地溫为25～28 ℃，20 cm平均地温为24～27 ℃。

落叶期（10月中旬前后），0 ℃以下叶片受冻枯死，3～5 ℃正常落叶。该生育期葡萄适宜的平均气温为3～5 ℃，平均地面温度为7～9 ℃，10 cm平均地温为8～11 ℃，20 cm平均地温为9～11 ℃。

休眠期（前一年11月至当年4月中旬），休眠期葡萄根系对温度较敏感，其根系在-7～-5 ℃时受冻，成熟枝芽可耐-20～-18 ℃低温。该生育期葡萄适宜的平均气温为-7～-5℃，平均地面温度为-1～2 ℃，10 cm平均地温为-2～2 ℃，20 cm平均地温为-1～3 ℃。

2.1.2 降水量 降水量及其各季节的分布情况是影响葡萄产量和品质的重要因素之一。葡萄属耐旱作物，但不耐涝，在生长初期，葡萄对水分要求较高，当雨量过多时，新梢不易充分成熟，会影响作物着果和葡萄品质，作物病害较易发生，花期及浆果膨大期、浆果成熟期要求降水适量，土壤保持适当干燥。降水情况会影响空气湿度和土壤湿度，当土壤水分充足时，则有利于葡萄生长发育，若土壤水分过多，会引起葡萄植株根系缺氧，进而影响根系吸收功能导致其窒息死亡，造成不可逆的伤害；如空气干旱，葡萄浆果品质会下降，严重时甚至会导致落花落果，在久旱逢雨时，也会因葡萄生长迅速而出现裂果现象，因此，需要实时监测降水情况，根据实际情况采取合理的田间管理措施。葡萄主要发育期树叶流动期至浆果成熟期适宜降水量为380～520 mm。其中，树液流动期适宜累计降水量为10～40 mm、萌芽和新梢生长期适宜累计降水量为75～95 mm、开花坐果期适宜累计降水量为80～310 mm、浆果生长期适宜累计降水量为20～65 mm、浆果成熟期适宜累计降水量为75～140 mm。

2.1.3 日照时数 日照时数累计长短对葡萄的品质和产量有直接和间接影响。葡萄是喜光树种，对光照要求较为敏感[8]。充足的光照有利于葡萄品质和产量的提高，光照不足，葡萄叶片薄而色淡，光合作用减弱，萌芽分化不好。为了解决光照不足的问题，可以采取一些措施延长光照时间或提高光照强度，如在葡萄园中安装额外的灯光延长光照时间；还可以通过修剪葡萄树改善其光照条件，并定期检查葡萄树的生长情况，确保其得到充足的光照。树液流动期适宜累计日照时数为150～200 h、萌芽和新梢生长期适宜累计日照时数为200～250 h、开花坐果期适宜累计日照时数为150～200 h、浆果生长期适宜累计日照时数为180～420 h、浆果成熟期适宜累计日照时数为150～210 h。

2.2 葡萄产量预测模型

在研究葡萄适宜气象指标的基础上，得出每年各生育期对应不同时段的温度、降水量、日照时数统计值，共有43个因子。在建立产量和气象要素因子之间的回归方程时，参数越多，建立的回归方程结果越不准确，因此需要减少参数。逐步回归方法是一种常见的建立回归方程的方法，该方法可以自动筛选出相关性最好的重要参数，从而有效地减少参数的数量，提升建立的回归方程的准确性，因此采用逐步回归方法建立回归方程[9-12]。预测模型用逐步回归分析法，利用SPSS统计分析软件，因变量为葡萄产量，自变量为各气象要素。其中，0.1和0.11将设置为模型引入和移出因子的条件为F值的概率P，最终只有休眠期20 cm平均地温和重要生育期树叶流动期到浆果成熟期积温2个要素被引入方程，得到回归模型为：

y=-11.418+0.015T积﹣0.354T20 cm（1）

式（1）中，y为产量，T积为树叶流动期到浆果成熟期≥10 ℃积温，T20 cm为休眠期20 cm平均地温。模型显著水平为P=0.00，＜0.05，达极显著。

利用蜜汁葡萄2018—2020年产量和气象观测数据，根据两者产量预测模型，回带检验预测效果。

为验证模型是否能有效对产量进行预测，选择常用的绝对偏差进行评价，见计算公式（2），其中y预与y实代表预测产量与实际产量：

BLAS=y预-y实（2）

蜜汁葡萄产量预测结果见表1和图1。通过计算统计得出绝对偏差绝对值均不超过0.6 t/hm2，预测效果较好。

3 白山市特色气象服务平台的建立

为实现成果共享和应用，在业务实践中不断更新完善研究成果，建立了包括蜜汁葡萄在内的本地特色气象服务平台。平台建立主要技术路线如下：

平台用B/S架构方式、使用vue2开发（vue是一款渐进式的JavaScript框架），基于W3C标准构建白山市特色气象服务平台。具体内容为利用Local Storage本地存儲数据；采用W3C标准，使用行为标准JS、表现标准CSS、结构标准HTML；使用ElementUI框架搭建页面，该框架提供了多个组件，能快速搭建页面整体架构；用可执行文件“.bat”文件调用网页。最终平台可实现输入保存各生育期适宜指标数据、根据气象要素预测结果对蜜汁葡萄进行产量预测等主要功能。

4 结论

（1）确定白山市葡萄7个生育期及对应时间，分别为休眠期，对应时段为前一年11月至当年4月中旬；树液流动期，对应时段为4月21—5月10日；萌芽和新梢生长期，对应时段为5月11—6月5日；开花坐果期，对应时段为6月6—7月15日；浆果生长期，对应时段为7月16—25日；浆果成熟期，对应时段为7月26—8月15日；落叶期，对应时段为10月中旬前后。

（2）利用2018—2020年葡萄产量数据和气象观测数据确定各生育期适宜气象指标，其中气象指标包含温度（≥10 ℃积温、平均气温、平均地面温度、10 cm平均地温、20 cm平均地温）、降水、日照气象要素。

（3）建立了葡萄的产量预测模型并通过显著性检验，通过回代检验模型预测效果较好。以研究成果为基础建立了包括蜜汁葡萄在内的白山市特色农业气象服务平台。

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