天水蘋果盛花期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

姚曉琳

(天水市氣象局,甘肅 天水 741000)

從植物物候現(xiàn)象來(lái)看,它們的發(fā)生都要求一定的生態(tài)條件,特別是天氣、氣候條件,植物物候現(xiàn)象不僅反映了當(dāng)時(shí)的天氣,而且也反映了過(guò)去一個(gè)時(shí)期內(nèi)天氣的積累,再加上植物本身的生長(zhǎng)、發(fā)育也具有階段性的特點(diǎn),這使得各種植物物候現(xiàn)象的發(fā)生,不但在一定時(shí)段內(nèi),一些植物物候現(xiàn)象之間,前一種物候現(xiàn)象出現(xiàn)的早遲與后一種物候現(xiàn)象發(fā)生的早遲有著密切的關(guān)系,此即物候現(xiàn)象發(fā)生的順序相關(guān)性規(guī)律。目前,植物物候期預(yù)報(bào)大多通過(guò)觀測(cè)其他植物已經(jīng)顯現(xiàn)的物候現(xiàn)象來(lái)預(yù)測(cè)某種果樹的花期[1-3],或運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析某種果樹花期和花期之間或越冬期的光照、溫度、降水等氣候因子的相關(guān)性并建立回歸預(yù)測(cè)模型[4-5]。

蘋果(Maluspumila)屬仁果類,薔薇科落葉喬木。天水市蘋果種植面積202萬(wàn)hm2,產(chǎn)量247萬(wàn)t,產(chǎn)值68.8億元,以蘋果為主的經(jīng)濟(jì)林果已成為天水主要支柱產(chǎn)業(yè)。天水地處黃土高原與西秦嶺交錯(cuò)區(qū),地形地貌復(fù)雜,大陸性季風(fēng)氣候特征明顯,蘋果花期遭遇低溫凍害的風(fēng)險(xiǎn)大。近年來(lái),隨著氣候變暖,蘋果花期提前,遭遇低溫凍害的幾率和強(qiáng)度增加,使得蘋果生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大[6-7]。開花期是蘋果產(chǎn)量形成的重要生長(zhǎng)期之一,花期一旦遭受低溫凍害,可直接造成蘋果雌蕊壞死,坐果率下降而帶來(lái)巨大的產(chǎn)量損失。為提供蘋果花期預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)和物候?qū)W兩種預(yù)報(bào)方法,建立最佳盛花期預(yù)測(cè)模型,進(jìn)行蘋果盛花期預(yù)報(bào),為果業(yè)管理和生產(chǎn)部門提供準(zhǔn)確的花期預(yù)報(bào)信息,提前進(jìn)行凍害防御管理,對(duì)有效防御花期凍害,提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì),促進(jìn)蘋果產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)、健康發(fā)展具有明顯的指導(dǎo)意義。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 資料來(lái)源

物候現(xiàn)象觀測(cè)對(duì)象為蘋果和蒲公英,蘋果品種為元帥系(樹齡10～15年)、蒲公英為多年生,物候資料取自天水農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站1990-2019年實(shí)際觀測(cè)資料,其中1990-2011年為渭河河谷區(qū)資料,2012-2019年為陰濕高山區(qū)實(shí)際觀測(cè)資料;相應(yīng)的氣象資料取自氣象觀測(cè)站和區(qū)域站實(shí)況觀測(cè)資料。

1.2 研究方法

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)和物候分析兩種方法,進(jìn)行蘋果盛花期預(yù)報(bào)。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行果樹花期與越冬后的光照、溫度、降水等氣象因子的相關(guān)性并建立回歸預(yù)測(cè)模型。相關(guān)氣象因子主要選取冬后——盛花期前≥0 ℃活動(dòng)積溫、≥3 ℃、5 ℃、6 ℃有效積溫;芽膨大、芽開放、現(xiàn)蕾到開花盛期≥3 ℃、5 ℃、6 ℃有效積溫,運(yùn)用SPSS 11.0 統(tǒng)計(jì)軟件,并對(duì)相關(guān)氣象因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,建立蘋果盛花期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。

物候分析法,主要通過(guò)觀測(cè)其他植物已經(jīng)顯現(xiàn)的物候現(xiàn)象來(lái)預(yù)測(cè)果樹的盛花期。本文選取當(dāng)?shù)孛黠@早于蘋果顯現(xiàn)的蒲公英物候現(xiàn)象,即萌芽期、開花始期及盛期,與蘋果盛花日期進(jìn)行相關(guān)分析,得出蘋果盛花期預(yù)測(cè)模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果主要物候期分布

根據(jù)近30年天水蘋果物候期實(shí)地監(jiān)測(cè)資料的平均分布(見表1)表明:天水低海拔渭河谷川區(qū)蘋果花芽萌動(dòng)平均日期出現(xiàn)在3月31日,花芽開放出現(xiàn)在4月3日,現(xiàn)蕾出現(xiàn)在4月6日,盛花期4月16日;陰濕高山區(qū)花芽膨大出現(xiàn)在4月2日,花芽開放出現(xiàn)在4月6日,現(xiàn)蕾出現(xiàn)在4月10日,盛花期出現(xiàn)在4月23日,比河谷川區(qū)偏遲2～7 d。

表1 蘋果主要物候期(月.日)

2.2 蘋果盛花期氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究

2.2.1 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行蘋果盛花期氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

多年研究中,統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行果樹物候預(yù)報(bào)廣泛采用了積溫[8-9]、經(jīng)緯度和海拔高度[10]等因素,統(tǒng)計(jì)并建立預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。統(tǒng)計(jì)表明:諸多氣候影響因子以溫度對(duì)蘋果開花進(jìn)程影響最大[11-12],其中以花芽膨大-盛花期、花芽開放-盛花期、現(xiàn)蕾-盛花期3 ℃、5 ℃、6 ℃以上有效積溫影響最為顯著(表2), 相關(guān)性均通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)。

表2 天水蘋果盛花期距平與氣象因子的相關(guān)系數(shù)

統(tǒng)計(jì)表明(表2),在對(duì)蘋果開花盛期影響最為顯著的花芽膨大-盛花期、花芽開放-盛花期、現(xiàn)蕾-盛花期3個(gè)發(fā)育時(shí)段,以果樹花芽膨大-盛花期≥5 ℃、花芽開放-盛花期≥6 ℃、現(xiàn)蕾-盛花期≥3 ℃以上有效積溫最為明顯。根據(jù)當(dāng)?shù)?月上旬進(jìn)行果樹花期預(yù)報(bào)服務(wù)的業(yè)務(wù)要求,選擇花芽開放-盛花期≥6 ℃有效積溫進(jìn)行蘋果盛花期預(yù)報(bào)(見式1)

p=-0.002-2.869∑T

(1)

N=30,R=0.738,F=17.885>F0.01=8.86

P:為蘋果盛花期距平值。∑T:花芽開放-盛花期≥6 ℃有效積溫。

式(1)表明,蘋果花芽開放-盛花期≥6 ℃有效積溫越大,蘋果盛花期距平值越小,即該年蘋果盛花期較歷年越早。

2.2.2 物候分析法進(jìn)行蘋果盛花期氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

利用當(dāng)?shù)匾吧压⑶捌诎l(fā)生的物候現(xiàn)象,對(duì)蘋果盛花期進(jìn)行預(yù)報(bào)。當(dāng)?shù)仄压⒚妊科谝话愠霈F(xiàn)于2月中旬,開花初期出現(xiàn)在3月下旬,開花盛期出現(xiàn)在4月上旬,將當(dāng)年草本植物蒲公英萌芽期、開花初期及開花盛期3個(gè)發(fā)育期距平與蘋果開花盛期距平進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì),其相關(guān)系數(shù)分別為0.371、0.554和0.566,綜合兩種植物物候期相關(guān)性和蘋果開花期預(yù)報(bào)時(shí)效,用蒲公英開花初期距平與蘋果盛花期距平建立如下模型(見式2),

p=0.000023+0.909Td

(2)

p=0.056+0.366Td

N=30,R=0.554,F=12.416>F0.01=7.64

P:為蘋果盛花期距平值。Td:蒲公英開花初期距平。

式(2)表明,蒲公英開花初期距平值越大,蘋果盛花期距平值亦越大,既蒲公英開花初期越遲,該年蘋果盛花期也越遲。

2.3 試報(bào)檢驗(yàn)

試報(bào)過(guò)程將蘋果盛花期預(yù)報(bào)按照正常(距平值在-2～2)、偏遲(3～5)、特遲(≥6)、偏早(-5～-3)、特早(≤-6)進(jìn)行試報(bào)檢驗(yàn)(見表3)。

表3 2004-2020年蘋果盛花期預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

由表3中可以看出,統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)法預(yù)報(bào)蘋果盛花期與實(shí)況一致年份14年,準(zhǔn)確率為82%,除2013年、2014年、2015年預(yù)報(bào)與實(shí)況有一定差異,其余年份預(yù)報(bào)與實(shí)況一致。物候預(yù)報(bào)蘋果盛花期與實(shí)況一致年份15年,準(zhǔn)確率為88%。除2012年、2018年預(yù)報(bào)與實(shí)況不一致外,其余年份預(yù)報(bào)與實(shí)況一致。

從試報(bào)效果看,兩種預(yù)報(bào)方法預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均達(dá)80%以上,對(duì)合理安排管理、生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論與討論

1)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)和物候期預(yù)報(bào)法預(yù)報(bào)蘋果盛花期,其預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別達(dá)到82%和88%,統(tǒng)計(jì)意義明顯,對(duì)合理安排管理、生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

2)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與物候?qū)W方法是農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)常用的技術(shù)方法,從果樹盛花期的預(yù)報(bào)看,該方法同樣適用于果樹的物候期預(yù)報(bào),但物候預(yù)報(bào)法準(zhǔn)確率高于統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)報(bào)法,究其原因,統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)報(bào)法主要采用的資料是花芽開放-盛花期≥6 ℃有效積溫,部分?jǐn)?shù)據(jù)為氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù),而物候預(yù)報(bào)法是另一種物候植物已經(jīng)出現(xiàn)的物候期來(lái)預(yù)報(bào)另一種未出現(xiàn)植物的物候期,因此,準(zhǔn)確率相對(duì)高一些,提高統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)法準(zhǔn)確率主要途徑是提高氣象預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度。