六盤(pán)山區(qū)油菜花期與氣象條件的關(guān)系研究

田 慧，田倍齊，祁 菲，李化泉，李海濤

（1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏回族自治區(qū)隆德縣氣象局，寧夏 隆德 756300）

隆德縣位于六盤(pán)山西麓、寧南邊陲，年平均氣溫為5.6℃，春季平均氣溫為6.4℃，夏季平均氣溫為16.3℃，秋季平均氣溫為5.8℃，冬季平均氣溫為-5.9℃，最熱月集中在6—8月。年平均日照時(shí)數(shù)為2303.5 h，年均降水量492.0 mm，全年降水量主要集中在6—8月。

近年來(lái)，隆德縣因地制宜，大力發(fā)展旅游鄉(xiāng)村提升項(xiàng)目，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以農(nóng)民增收為核心，立足于隆德縣海拔高、無(wú)霜期短、氣候喜涼、晝夜溫差大等氣候特點(diǎn)以及土壤類(lèi)型、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，2017年以來(lái)，隆德縣選擇成熟期較短的油菜作為群眾增收致富產(chǎn)業(yè)，沿隆張公路一帶，種植油菜面積333.33 hm2以上，發(fā)揮生態(tài)效益，帶動(dòng)村集體經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施，蹚出了一條“靠山增收、靠地致富”的產(chǎn)業(yè)扶貧路，極大的助推鄉(xiāng)村旅游，為隆德縣特色活動(dòng)提供優(yōu)良條件，實(shí)現(xiàn)以旅帶農(nóng)、以農(nóng)促旅，促進(jìn)農(nóng)旅產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。到2020年，全縣油菜種植面積達(dá)1000 hm2以上，延綿隆張公路20余km，是寧夏目前面積最大、分布最廣、海拔最高、花期最長(zhǎng)、開(kāi)花最晚的油菜種植區(qū)。目前隆德縣油菜花觀光旅游已形成一條趨于完整的鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)鏈。為有效延長(zhǎng)油菜花觀賞期，相關(guān)部門(mén)采取錯(cuò)時(shí)播種的方式，但對(duì)油菜花期及最佳觀賞期預(yù)測(cè)不夠精準(zhǔn)，不能最大程度發(fā)揮其旅游經(jīng)濟(jì)效益。

氣候因素、油菜品種、種植技術(shù)及土壤性質(zhì)等對(duì)油菜花期都有不同程度影響，在一定環(huán)境條件下，氣候條件對(duì)油菜始花期的影響尤為明顯。國(guó)內(nèi)已有很多學(xué)者對(duì)植物花期與氣候條件的關(guān)系進(jìn)行了深入研究，如郭連云[1]等（2016年）分析氣象因子對(duì)梨樹(shù)始花期的影響，依此建立始花期預(yù)報(bào)模型；廖碧婷、王四化[2]等通過(guò)分析氣溫?cái)?shù)據(jù)與同一時(shí)段的梅花花期觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)廣州地區(qū)梅花花期進(jìn)行了預(yù)報(bào)。以上研究證明，植物花期在很大程度上受氣候變化影響，根據(jù)前期氣候變化預(yù)測(cè)花期，能夠有效服務(wù)賞花旅游。但是西北地區(qū)特別是寧夏區(qū)內(nèi)針對(duì)寧南山區(qū)油菜花期與氣象條件的關(guān)系研究較少。因此，本文利用六盤(pán)山區(qū)2017—2020年油菜發(fā)育期觀測(cè)資料以及同一時(shí)間段相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，對(duì)油菜始花期進(jìn)行初步預(yù)報(bào)，基于油菜始花期預(yù)報(bào)開(kāi)展油菜花期旅游氣象服務(wù)，對(duì)提升隆德縣鄉(xiāng)村旅游項(xiàng)目有重要作用。

1 資料來(lái)源

2017—2021年油菜歷史觀測(cè)資料來(lái)自隆德縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心、涇源縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、西吉縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。觀測(cè)油菜為春油菜，根據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[3]開(kāi)展油菜出苗、抽薹、開(kāi)花等發(fā)育期的觀測(cè)記錄。始花期標(biāo)準(zhǔn)為開(kāi)花植株數(shù)占總株數(shù)比例達(dá)到10%。氣溫、日照、降水等氣象資料均來(lái)自隆德、涇源、西吉3縣氣象局。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)處理

六盤(pán)山區(qū)油菜為春油菜，種植一般在4月下旬到5月初，開(kāi)花始期一般在6月中下旬。為便于數(shù)據(jù)處理，將始花期出現(xiàn)的時(shí)間利用Julian日換算方法，轉(zhuǎn)換為距離6月1日的日數(shù)，可以得到一個(gè)時(shí)間序列（如6月1日可以記為1，6月2日記為2，……，以此類(lèi)推）[4]。

2.2 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理軟件采用Excel、Origin等，對(duì)2017—2020年油菜發(fā)育期觀測(cè)資料及同一時(shí)間段的相關(guān)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用相關(guān)分析法判斷氣溫、降水、日照等因子對(duì)油菜始花期的影響程度，然后采用逐步回歸分析法找出對(duì)油菜始花期影響最為明顯的因子，計(jì)算出預(yù)報(bào)模型。用2021年的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)建立的模型進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)果與分析

3.1 六盤(pán)山區(qū)油菜花期特征分析

根據(jù)2017—2020年油菜物候資料（表1），六盤(pán)山區(qū)油菜始花期最早為6月13日，最晚為6月24日，平均始花期為6月19日。油菜始花期的穩(wěn)定程度可以通過(guò)均方差的大小來(lái)判定，計(jì)算2017—2020年油菜始花期日序數(shù)均方差為3.9，可見(jiàn)油菜始花期波動(dòng)不明顯，相對(duì)穩(wěn)定。

表1 2017—2020年六盤(pán)山區(qū)油菜發(fā)育期

3.2 氣象因子對(duì)油菜始花期的影響

光照、溫度和濕度對(duì)植物生長(zhǎng)有著極其重要的作用，植物開(kāi)花需要一定的光溫積累，油菜開(kāi)花前溫度、光照、濕度的變化在一定程度上能夠反映始花期的早遲[5]。

對(duì)六盤(pán)山區(qū)氣溫、日照、降水等氣象因子與油菜花期進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)油菜始花期與始花期前期平均氣溫、最低氣溫有明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，前期平均溫度及最低氣溫偏高會(huì)使始花期提前；充足的光照條件有利于油菜在苗期進(jìn)行光合作用，積累養(yǎng)分，進(jìn)而在花期增加花朵開(kāi)放量；降水量對(duì)油菜始花期影響較小，無(wú)明顯相關(guān)性，因此降水量暫不作為預(yù)測(cè)六盤(pán)山區(qū)油菜始花期的一個(gè)氣象因子。

計(jì)算油菜出苗、抽薹、開(kāi)花等關(guān)鍵發(fā)育期穩(wěn)定通過(guò)0℃、5℃、7℃、10℃的積溫，分析不同積溫對(duì)油菜各發(fā)育期的影響。發(fā)現(xiàn)播種后溫度回升快、保持較高溫度將縮短出苗期，有利于出苗；穩(wěn)定通過(guò)10℃的積溫對(duì)抽薹期影響較小，相關(guān)性不顯著，而穩(wěn)定通過(guò)5℃的積溫對(duì)抽薹期有較大影響，抽薹期的油菜對(duì)溫度的需求較低，相對(duì)低溫可在一定程度上延長(zhǎng)油菜的抽薹期，進(jìn)而使油菜有效分枝數(shù)增加。高溫不僅不宜于油菜生長(zhǎng)期養(yǎng)分積累，還可能會(huì)造成土壤水分缺失、濕度降低以及誘發(fā)一系列病蟲(chóng)害；穩(wěn)定通過(guò)10℃的積溫對(duì)開(kāi)花期有較大影響，因?yàn)樽魑镄枰e累一定的熱量和溫度才能正常開(kāi)花授粉。因此，穩(wěn)定通過(guò)10℃的積溫可作為預(yù)測(cè)六盤(pán)山區(qū)油菜開(kāi)花始期的重要因素[6]。

3.3 油菜花期預(yù)報(bào)模型的建立與檢驗(yàn)

3.3.1 預(yù)報(bào)模型建立 通過(guò)上述分析，從影響油菜發(fā)育期的各種氣象因子中挑選出對(duì)油菜始花期日序數(shù)有較大影響的因子，利用Origin 8.0軟件對(duì)挑選的氣象因子進(jìn)行逐步回歸分析，計(jì)算出油菜始花期預(yù)報(bào)模型：

式中，Y為始花期日序數(shù)，X1為6月上中旬平均氣溫，X2為6月上中旬日照時(shí)數(shù)。方程復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.9988，P=0.000048 1，顯著性概率小于5%，因此回歸方程可用。

3.3.2 預(yù)報(bào)模型檢驗(yàn) 利用2017—2020年實(shí)際觀測(cè)到的六盤(pán)山區(qū)油菜始花期，對(duì)得到的預(yù)報(bào)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示（表2），始花期模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值相差在0.1～1.2 d，平均準(zhǔn)確率達(dá)97%，證明此模型能夠?qū)τ筒耸蓟ㄆ谶M(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。

表2 2017—2020年六盤(pán)山區(qū)油菜發(fā)育期

利用油菜始花期預(yù)報(bào)模型，將2021年的各氣象因子預(yù)測(cè)值代入得到Y(jié)值為23.78003，換算成日期，則2021年油菜始花期預(yù)報(bào)日期為6月24日，而實(shí)際觀測(cè)始花期為6月22日，兩者相差1.78 d，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為92.5%，進(jìn)一步證明驗(yàn)證了預(yù)報(bào)模型是可信的。

4 討論

在實(shí)際應(yīng)用此模型預(yù)報(bào)油菜始花期時(shí)，要結(jié)合始花期前期氣象因子的變化情況，對(duì)預(yù)報(bào)模型進(jìn)行相應(yīng)訂正。由于六盤(pán)山區(qū)海拔較高且冷空氣活動(dòng)頻繁，氣溫變化明顯，對(duì)油菜始花期有很大的影響，始花期會(huì)隨氣溫升高而提前，氣溫降低會(huì)使始花期延遲。因此，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)油菜始花期預(yù)報(bào)進(jìn)行相應(yīng)修正，可以使預(yù)報(bào)結(jié)論與實(shí)際花期更相符。

油菜始花期不只受氣象因素影響，還受油菜品種、種植技術(shù)及土壤性質(zhì)等影響，且油菜發(fā)育期是人工觀測(cè)，有一定人為因素影響，觀測(cè)記錄的人為誤差也會(huì)影響油菜始花期預(yù)報(bào)模型的準(zhǔn)確性。

六盤(pán)山油菜物候觀測(cè)時(shí)間短、記錄少，因此預(yù)報(bào)模型代表性較差。需進(jìn)一步觀測(cè)油菜物候資料，收集相關(guān)氣象因子，對(duì)預(yù)報(bào)模型加以訂正優(yōu)化，使其能更好地預(yù)報(bào)油菜始花期。