全椒縣桃樹始花期預(yù)報模型

張維　洪程　陳經(jīng)緯

摘要 本文通過分析全椒縣1999—2018年桃樹始花期物候資料與氣象因子的關(guān)系，篩選出顯著相關(guān)的氣象因子，采用SPSS軟件逐步回歸建立線性回歸方程模型，并進(jìn)行檢驗和擬合，建立預(yù)報模型?；ㄆ诘念A(yù)報為地方政府和果農(nóng)提供了技術(shù)支撐，對預(yù)防果園可能出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害具有重要意義。研究結(jié)果表明，12月上旬至次年2月下旬的旬平均氣溫、旬平均最高氣溫、旬平均最低氣溫、旬降水量和日照時數(shù)、濕度等氣象因子與桃樹始花期相關(guān)；花期距平與2月下旬的日照、2月中旬的平均氣溫和平均最高氣溫有著負(fù)相關(guān)關(guān)系。12月下旬相對濕度越小，花期的距平相對小，花期提前。

關(guān)鍵詞 桃樹；始花期；氣象因子；預(yù)報模型；全椒縣

中圖分類號 S161? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）07-0157-05

桃樹是全椒縣的重要果樹物種之一，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展起到了重要作用。2009年全椒縣成功舉辦第一屆桃花文化旅游節(jié)，為后期開展文化旅游節(jié)建立了良好基礎(chǔ)。氣候條件的變化多端，導(dǎo)致全椒桃樹每年早春的開花期、夏季的成熟采摘期的不確定性較大。因桃花期需要提前15 d對外公告，所以花期的預(yù)報很有意義。

研究表明，李的花期與積溫有很大關(guān)聯(lián)，梨的花期遲早則受到3月份實時氣溫的影響，3月份的氣溫高，開花早；3月的氣溫低，開花遲[1]。蘋果花期與平均最低氣溫和最高氣溫顯著負(fù)相關(guān)，深入研究發(fā)現(xiàn)，蘋果花期和前40 d的旬平均最高氣溫聯(lián)系最為緊密[2]。氣溫與果樹花期有密切的關(guān)系，是影響最多的因子。有研究通過積溫法計算得出有效積溫是開花的必要條件[3-4]。

1 氣象數(shù)據(jù)來源

因年際跨度較大，部分年份物候觀測資料丟失，數(shù)據(jù)個別缺測。為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可使用性，個別缺測數(shù)據(jù)使用20年平均值代替。氣象因子采用1999—2018年全椒氣象站地面氣象觀測資料，始花期因需要12月數(shù)據(jù)所以采用1999—2018年12月至次年2月的地面觀測數(shù)據(jù)。物候期資料采用農(nóng)業(yè)觀測站1999—2018年桃樹花期（表1）。桃樹始花期因子選擇12月上旬至次年2月下旬的旬平均氣溫、旬平均最高氣溫、旬平均最低氣溫、旬降水量和日照時數(shù)、濕度以及桃樹始花期的物候觀測資料。桃樹始花期因子選擇旬相關(guān)時間段的氣象因子以及桃樹始花期的物候觀測資料。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化方法

將桃樹始花期的物候觀測日期通過設(shè)定起始日轉(zhuǎn)換成日序列數(shù)字。按照全椒當(dāng)?shù)靥覙湮锖蛴^測始花期數(shù)據(jù)，選擇將2月1日設(shè)定為日序數(shù)1，其他數(shù)據(jù)類推。成熟期同理，將5月1日設(shè)定為日序數(shù)1，6月2日則為33。因在方程建立的過程中，需要排除不同氣象因素之間的單位差異，所以將始花期的氣象因子通過公式（1）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2 相關(guān)系數(shù)分析法

一般通過Pearson相關(guān)系數(shù)（普通相關(guān)系數(shù)）來計算2個變量之間的線性關(guān)聯(lián)程度[6]。標(biāo)準(zhǔn)化后的變量氣象因子和物候期因子分別代入，Pearson相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

2.3 逐步回歸分析法

逐步回歸分析屬于多元線性回歸統(tǒng)計分析中常見的分析方法，可以建立最優(yōu)回歸模型。逐步回歸使用自變量選擇方法，一個一個引入變量，引入的條件是其偏回歸平方和經(jīng)驗是顯著的。同時，每引入一個新變量后，對已入選回歸模型的老變量逐個進(jìn)行檢驗，將經(jīng)檢驗認(rèn)為不顯著的變量刪除，以保證所得自變量序列中每一個自變量都顯著。重復(fù)這樣的步驟直到所有變量都已經(jīng)引入，以保證回歸模型中所有自變量對因變量都是顯著的[7]。

逐步回歸法選擇變量的過程：一是從回歸模型中剔出經(jīng)檢驗不顯著的變量，二是引入新變量到回歸模型中，常用的逐步型選元法有向前法等[6]。

3 始花期預(yù)報模型的建立

3.1 氣象因子篩選

3.1.1 溫度因子對桃樹始花期的影響。冬季低溫的累積可以讓桃樹得到休息，促進(jìn)桃樹的生長發(fā)育。研究表明，桃樹必須在溫度低于7.2 ℃時，才能達(dá)到休眠的要求。桃芽通常在低于7.2 ℃，并且經(jīng)過持續(xù)30 d以上的休眠期后才能發(fā)芽[8]。桃樹種類的不同，區(qū)域變化范圍也有所區(qū)別。從溫度角度看，花期主要受2個因子控制：需冷量和需熱量。這2個因子缺一不可，代表著落葉果樹的不同時期，也是分辨花期早晚的關(guān)鍵因素。

從圖1可以看出，花期距平與旬平均溫度的相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著性水平。旬平均溫度、旬平均最高及最低溫度的相關(guān)系數(shù)在12月至次年2月趨于一致。從圖1可以看出，花期距平與1月中旬平均溫度、平均最高和最低溫度是正相關(guān)關(guān)系，但是相關(guān)性沒有達(dá)到顯著性水平。說明桃樹休眠期對低溫的累積在花期前期有一定的影響，旬平均最高和最低溫度越高，花期序列值高于平均值，花期越晚。相關(guān)性不顯著是因為全椒縣地理位置特殊，處于江淮分水嶺之間，四季分明，最高低溫的年份在冬季時可以給桃樹足夠的低溫累積，使桃樹得到一定的休眠[9]?；ㄆ诰嗥脚c12月上旬、2月中下旬平均溫度、平均最高和平均最低溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時相關(guān)水平顯著。說明花期前（12月上旬）相關(guān)系數(shù)越高，花期越早，休眠期后氣溫的升高與花期有著至關(guān)重要的關(guān)系。花期前（2月中旬和下旬）相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，說明開花前30 d的熱量迅速累積對花期早晚起到了決定性作用。

3.1.2 光照的影響。桃屬喜光，對光照要求較為嚴(yán)格，光照缺乏會導(dǎo)致根系發(fā)育不良、花芽萌發(fā)少，甚至落花落果、果實品質(zhì)不佳、產(chǎn)量低[10]。熱量的累積在植物生長發(fā)育期過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，熱量絕大多數(shù)來自于太陽的直接輻射，還有一部分來自空氣間的熱量交換[5]。太陽輻射在氣象因子里一般通過日照因子來直觀反映，引入日照因子研究太陽輻射對桃樹開花的關(guān)系。12月至次年2月每旬合計日照時數(shù)與花期距平之間的相關(guān)系數(shù)在2月下旬達(dá)到顯著水平（圖2）。日照因子相關(guān)系數(shù)在12月至次年2月中旬對花期距平的影響不大。越接近花期，日照因子的關(guān)系越大，日照相關(guān)因子與花期距平呈負(fù)相關(guān)，日照因子相關(guān)系數(shù)越大，花期距平越小，花期越早。

3.1.3 地溫的影響。地溫對果樹發(fā)芽、生長發(fā)育有著非常重要的作用。旬平均地面溫度、最高和最低地面溫度3個因子與花期距平的相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，12上旬至次年1月下旬平均地溫和旬最低地溫2個氣象因子與花期距平呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，在12月中旬2個因子的正相關(guān)均達(dá)到了顯著水平，說明冬季地溫的高低會影響花期的遲早，地溫越高，花期越晚。因此，冬季桃樹休眠期的需冷量是一個很重要的因素。后期2月中旬和下旬均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中2月中旬和下旬平均地面溫度達(dá)到了顯著性水平。說明花期前30 d地溫越高，花期越早，春季熱量的累積對花期早晚起著至關(guān)重要的作用。旬地面最高地溫與花期距平一直是負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中在1月下旬的時候達(dá)到了顯著性水平。

3.1.4 濕度對花期影響。桃樹的生長過程與濕度息息相關(guān)，包括葉片的蒸騰作用，枝葉的光合作用，桃樹各個部位營養(yǎng)元素的吸收。過高的空氣濕度會妨礙桃樹樹體的蒸騰作用，蒸騰不足會影響根系的養(yǎng)分輸送和分配?；ㄆ跐穸冗^大會導(dǎo)致花藥開裂緩慢，花粉敗育、破裂甚至落花。發(fā)芽期的空氣濕度相對較高，為70%～80%；花期濕度相對低點，為50%～60%；枝葉生長期低于60%。從圖4中桃樹花期距平與相對濕度的單相關(guān)分析可以看出，花期距平與旬平均相對濕度均呈正相關(guān)關(guān)系（2月下旬除外）。其中，12月中旬至1月中旬均達(dá)到了顯著水平（P<0.01）。說明濕度越大，花期越晚。進(jìn)一步說明了12月中旬至此年1月中旬低濕度不利于花期前需冷量的累積。

3.2 氣象因子的確定

通過桃樹花期與氣象因子的相關(guān)性顯著性水平分析可知，12月上旬和2月中下旬的旬平均溫度，旬平均最高和最低溫度、2月下旬的日照因子和2月中旬、下旬平均地面溫度相關(guān)系數(shù)與桃樹花期達(dá)到負(fù)相關(guān)顯著性水平，意味著開花前溫度和光照對花期起著關(guān)鍵性作用，足夠的積溫和日照的累積意味著開花時間早，否則開花時間延緩；12月中旬至次年1月上旬的相對濕度因子，12月中旬的平均和最低地面溫度因子，則與花期距平的正相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著性水平，意味著桃樹在花期前冬季需要低溫的維持，花期前冬天的低溫不足導(dǎo)致桃樹休眠期不夠，花期會偏晚[3]。一般來說，預(yù)報選擇在前20 d更有時效性和精細(xì)性，更能為果園的開放提供便利。所以，氣象預(yù)報因子從相關(guān)性顯著因子中選擇12月上旬、2月中下旬的氣溫、2月下旬日照因子、12月至次年2月相對濕度、氣溫作為氣象預(yù)報備選因子，開始建立回歸方程。

4 始花期回歸方程構(gòu)建

利用SPSS軟件對備選的氣象因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，然后與花期距平數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步回歸操作[3]。將相關(guān)性顯著的氣象因子一個個代入方程，剔除相關(guān)性弱的因子后，根據(jù)表2系數(shù)計算出桃樹的花期預(yù)報回歸方程：

根據(jù)花期預(yù)報方程可以在每年的3月1日之前做出桃樹的花期預(yù)報，最后方程中相關(guān)的氣象因子及其系數(shù)得出結(jié)論?；ㄆ诰嗥脚c2月下旬的日照、2月中旬的平均氣溫和平均最高氣溫有著負(fù)相關(guān)關(guān)系，日照越強，溫度的積累越多，花期距平越小，開花提前。若是花期前出現(xiàn)低溫寡照，熱量累積不足，花期距平偏大，花期推遲。12月下旬相對濕度越小，意味著天氣干燥，花期距平相對小，花期提前，進(jìn)一步說明冬季的低濕度有利于冬季桃樹休眠期的維持；反之相對濕度大，則不利于休眠期的需冷量要求，花期延遲，花期距平大[11]。

4.1 始花期預(yù)報模型檢驗

對新建的花期預(yù)報模型與全椒縣桃樹實際始花期進(jìn)行擬合，從表5可以看出，擬合后的花期與實際花期變化趨勢基本一致，說明擬合率較高。將標(biāo)準(zhǔn)化后的氣象因子帶回回歸方程，模擬出1999—2018年桃樹始花期距平值并推算出模擬始花期（表4），對比擬合值與實際值，得出相關(guān)系數(shù)為0.979，平均誤差為1 d，最大相差是3 d且只有1年，有6年是零誤差，說明該回歸方程預(yù)報模型對全椒1999—2018年桃樹始花期擬合率高，差異不大。

4.2 試報

對全椒縣2020年桃樹始花期做試報，將當(dāng)年的氣象標(biāo)準(zhǔn)化因子回代花期回歸方程，得出2020年全椒縣桃樹始花期為3月8日，實際桃樹始花期為3月9日，擬合性較好，試報成功。

5 結(jié)論與展望

花期距平與2月下旬的日照、2月中旬的平均氣溫和平均最高氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，日照越強，溫度的積累越多，花期距平越小，開花提前。若是花期前出現(xiàn)低溫寡照，熱量累積不足，花期距平偏大，花期推遲。12月下旬相對濕度越小，意味著天氣干燥，花期距平相對小，花期提前，進(jìn)一步說明冬季的低濕度有利于冬季桃樹休眠期的維持；反之，則不利于休眠期的需冷量要求，花期距平大花期延遲。

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（責(zé)編：何 艷）