小時(shí)尺度積溫在灞橋櫻桃始花期預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

雷 宇 劉延莉 張宏利 白雨升

（西安市灞橋區(qū)氣象局，陜西 西安 710038）

0 引言

陜西省西安市灞橋區(qū)作為我國西北地區(qū)最大的櫻桃產(chǎn)業(yè)基地，被確立為隴海線東段重點(diǎn)早熟櫻桃栽培區(qū)。灞橋櫻桃先后獲得國家地理標(biāo)志認(rèn)證、“中華名果”稱號。近年來，灞橋區(qū)氣象災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，特別是櫻桃花期凍害，對櫻桃產(chǎn)業(yè)造成了重大影響，輕則導(dǎo)致櫻桃減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)則造成絕收。做好櫻桃始花期預(yù)報(bào)，可以提前采取推遲花期、花期防凍等技術(shù)措施，將花期凍害帶來的損失降至最低。

目前，國內(nèi)已經(jīng)有對櫻桃花期預(yù)報(bào)的相關(guān)研究，如趙春生利用回歸分析方法建立了魯中東部丘陵地區(qū)大櫻桃花期的預(yù)報(bào)模型；尹文昱等通過統(tǒng)計(jì)模式進(jìn)行遼寧省大連市大櫻桃始花期預(yù)報(bào)，但采用的積溫?cái)?shù)據(jù)均為日尺度數(shù)據(jù)，未考慮到氣溫的日變化，可能存在一定缺陷。而小時(shí)尺度積溫相較日尺度積溫時(shí)間尺度更小，能更細(xì)致地反映出溫度條件對櫻桃花期的影響。因此，筆者通過分析小時(shí)尺度積溫與櫻桃始花期之間的關(guān)系，對比小時(shí)尺度和日尺度積溫在預(yù)報(bào)櫻桃始花期中的優(yōu)劣性，初步建立灞橋櫻桃始花期預(yù)測模型，為準(zhǔn)確預(yù)報(bào)櫻桃始花期提供一種思路。

1 資料與方法

1.1 資料來源

櫻桃始花期數(shù)據(jù)使用2013—2021 年西安市灞橋區(qū)席王街道毛西村櫻桃始花期記錄資料。席王街道毛西村為灞橋櫻桃主要種植區(qū)，海拔510 m。

氣象資料使用2013—2021 年西安市藍(lán)田縣國家氣象觀測站的氣溫資料。該站距灞橋區(qū)毛西村櫻桃園直線距離為15 km，且海拔都在500 m 左右。

1.2 資料處理方法

將櫻桃解除休眠期和始花期轉(zhuǎn)化為日序數(shù)。由于解除休眠期可能在櫻桃始花期的前一年，故將櫻桃解除休眠期為1 月1 日的日序數(shù)定為0（1 月2 日計(jì)為1，1 月3 日計(jì)為2，以此類推），解除休眠期為前一年 12 月 31 日的日序數(shù)定為負(fù)數(shù) -1（12 月 30 日計(jì)為-2，以此類推）。例如，2021 年櫻桃始花期為2021 年3 月19 日的日序數(shù)為77，解除休眠期為2020年12 月26 日的日序數(shù)為-6。

1.3 研究方法

首先根據(jù)櫻桃解除休眠的需冷量指標(biāo)（見表1）計(jì)算櫻桃開花當(dāng)年解除休眠的時(shí)間。灞橋櫻桃的主要品種為紅燈和美早，其解除休眠的需冷量指標(biāo)為700 h。然后計(jì)算櫻桃解除休眠到始花期之間的小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫。筆者采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用的＞0 ℃積溫（也稱正積溫）、≥5 ℃積溫和≥10 ℃積溫分別計(jì)算小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫。小時(shí)尺度積溫的計(jì)算方法參照日尺度積溫，即＞0 ℃、≥5 ℃和≥10 ℃的小時(shí)尺度積溫為櫻桃解除休眠到始花期之間逐小時(shí)平均氣溫＞0 ℃、≥5 ℃和≥10 ℃小時(shí)平均氣溫的總和。

表1 不同櫻桃品種需冷量指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫比較

2013—2021 年，灞橋櫻桃解除休眠至始花期的小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫如表2 所示。由表2 可知，2013—2021 年灞橋櫻桃始花期均在3 月中下旬，最早為 3 月 19 日（2021 年），最晚為 3 月 30 日（2017 年），平均始花期在3 月23—24 日。 結(jié)合表2 數(shù)據(jù)分析得出2013—2021 年灞橋櫻桃解除休眠至始花期小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫變異系數(shù)如表3所示。由表3可知，2013—2021 年灞橋櫻桃解除休眠至始花期小時(shí)尺度積溫的變異系數(shù)整體小于日尺度積溫的變異系數(shù)，小時(shí)尺度積溫的值離散程度更小，更趨近于平均值。這表明灞橋櫻桃始花期與小時(shí)尺度積溫的關(guān)聯(lián)性更高。

無論是小時(shí)尺度積溫還是日尺度積溫，＞0 ℃積溫的離散程度都最小，≥10 ℃積溫的離散程度都最大，≥5 ℃積溫的離散程度居中。所有積溫計(jì)算結(jié)果中＞ 0℃的小時(shí)尺度積溫的變異系數(shù)最小，為0.059，表示歷年＞ 0℃的小時(shí)尺度積溫?cái)?shù)據(jù)最穩(wěn)定，適合應(yīng)用于灞橋櫻桃始花期的預(yù)報(bào)。而≥10 ℃的小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫的變異系數(shù)均大于0.100，≥10 ℃日尺度積溫的變異系數(shù)更是達(dá)到0.309，表示≥10 ℃的積溫?cái)?shù)據(jù)不具有代表性，不適合應(yīng)用于灞橋櫻桃始花期的預(yù)報(bào)。

2.2 建立灞橋櫻桃始花期預(yù)測模型

筆者應(yīng)用灞橋區(qū)2013—2021 年櫻桃始花期和＞0 ℃小時(shí)尺度積溫?cái)?shù)據(jù)，初步建立以小時(shí)尺度積溫?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的灞橋櫻桃始花期預(yù)測模型：

式（1）中為櫻桃始花期的日序數(shù)，為櫻桃解除休眠的日序數(shù)，為櫻桃解除休眠之后＞0 ℃小時(shí)尺度積溫達(dá)到9 375.8 ℃（＞0 ℃櫻桃解除休眠至始花期小時(shí)尺度積溫的平均值，該值可隨著年份的變化進(jìn)行調(diào)整）的日數(shù)。

將該公式運(yùn)用到櫻桃始花期預(yù)報(bào)時(shí)，需要對花期預(yù)報(bào)當(dāng)天之后的氣溫進(jìn)行比較準(zhǔn)確的預(yù)測，這樣得出的值才能接近實(shí)際值，花期的預(yù)報(bào)結(jié)果才能更準(zhǔn)確。由于在實(shí)際工作中，預(yù)報(bào)提前時(shí)間越長，預(yù)報(bào)結(jié)果的誤差就越大。根據(jù)表2 可知，灞橋櫻桃的初花期普遍在3 月下旬，因此，該公式建議在3 月上中旬使用，以得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。

表2 2013—2021 年灞橋櫻桃解除休眠至始花期的小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫 ℃

由表3 可知，＞0 ℃日尺度積溫的變異系數(shù)為0.063，說明該數(shù)據(jù)雖然比＞0 ℃小時(shí)尺度積溫離散程度大，但也同樣具有代表性，所以也可以建立以＞0 ℃日尺度積溫?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的灞橋櫻桃始花期預(yù)測模型：

表3 2013—2021 年灞橋櫻桃解除休眠至始花期小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫變異系數(shù)

式（2）中，為櫻桃始花期的日序數(shù)，為櫻桃解除休眠的日序數(shù)，為櫻桃解除休眠之后＞0 ℃日尺度積溫達(dá)到356.0 ℃（＞0 ℃櫻桃解除休眠至始花期日尺度積溫的平均值，該值可隨著年份的變化進(jìn)行調(diào)整）的日數(shù)。

雖然理論上使用日尺度積溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算的櫻桃花期精確度稍差，但在實(shí)際工作中，日平均氣溫的預(yù)報(bào)比小時(shí)平均氣溫的預(yù)報(bào)更加簡單和準(zhǔn)確，根據(jù)預(yù)報(bào)得到的也就更準(zhǔn)確。因此，筆者建議根據(jù)實(shí)際情況選擇使用何種公式。

3 結(jié)論與討論

筆者以灞橋櫻桃物候觀測數(shù)據(jù)和氣象資料為基礎(chǔ)，根據(jù)當(dāng)?shù)刂髟詸烟移贩N的需冷量指標(biāo)計(jì)算了灞橋區(qū)2013—2021 年櫻桃解除休眠的日期，然后計(jì)算了歷年櫻桃解除休眠到始花期＞0 ℃、≥5 ℃和≥10℃的小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫，并進(jìn)行了分析對比，得出以下結(jié)論。

①灞橋櫻桃始花期與小時(shí)尺度積溫的關(guān)聯(lián)性更高。無論是小時(shí)尺度積溫還是日尺度積溫，利用＞0 ℃積溫進(jìn)行灞橋櫻桃始花期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度最高?！? ℃積溫與櫻桃始花期的關(guān)聯(lián)性不如＞0 ℃積溫，但比≥10 ℃積溫穩(wěn)定，≥10 ℃積溫不適合用于灞橋櫻桃始花期預(yù)報(bào)。

②應(yīng)用2013—2021 年灞橋櫻桃始花期和積溫?cái)?shù)據(jù)，可以分別建立以小時(shí)尺度積溫和日尺度積溫?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的2 個(gè)灞橋櫻桃始花期預(yù)測模型。開展花期預(yù)報(bào)的時(shí)間距離開花時(shí)間越近，精確度越高。理論上使用小時(shí)尺度積溫計(jì)算的櫻桃花期更準(zhǔn)確，但使用日尺度積溫更易做出預(yù)測，可根據(jù)實(shí)際情況選擇公式。

③筆者采用的藍(lán)田縣國家氣象觀測站的氣溫?cái)?shù)據(jù)基本能代表灞橋櫻桃種植區(qū)的實(shí)際情況，但由于兩地有一定距離，所以還存在一定誤差。另外，由于灞橋櫻桃物候期數(shù)據(jù)有限，僅采用2013—2021 年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出的結(jié)論和預(yù)報(bào)模型有一定局限性，仍需進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

④雖然對北半球中高緯度地區(qū)的研究表明，在影響植物物候期的諸多環(huán)境要素中（氣溫、光照、降水、養(yǎng)分等），氣溫所起的作用最大，但是其他要素的影響仍不能忽視。因此，今后筆者還需深入分析始花期前期降溫、降水及光照、養(yǎng)分等其他因素的影響，進(jìn)一步優(yōu)化櫻桃始花期預(yù)報(bào)模型。