翠冠梨生長氣象條件分析及花期預測

鹿翔， 韓芙蓉， 舒素芳

(金華市氣象局，浙江 金華 321000)

影響梨樹物候期和果實品質變化的主要因素是生長地的溫度、光照、水分等，尤其是溫度對梨樹的生長發育起到決定性作用，如氣候變暖會導致梨花期顯著提前[1-4]，花期的低溫和陰雨會影響梨的品質[5]，生長期降水量會影響梨的單果重和直徑[6]。對于梨樹花期預報方法，許多學者都做了一定的研究，主要是用相關分析法和有效積溫法，區勝祥等[7]分別利用積溫法和相關分析法對梨樹的3個品種的花期進行了預報。李曉川等[8]利用統計學方法建立回歸方程預測庫爾勒香梨始花期。郭連云等[9]對影響梨花期的氣象因子進行相關分析，建立花期預報模型。呂清華等[10]通過數學統計和物候法建立了鴨梨的花期預報模型。鄧環等[11]通過統計發現6 ℃左右是老河口市砂梨開花的生物學零度。因此，梨樹花期溫度是最為關鍵的氣象因素，通過計算積溫等相關氣象因素可以有效地預測梨樹始花期。

梨是金華的一個特色水果產業，金華地處浙中丘陵盆地地區，“三面環山夾一川，盆地錯落涵三江”是金華地貌的基本特征，特殊的地形加上本身位于亞熱帶季風帶，熱量條件較好，降水豐富，對于梨樹的生長有著得天獨厚的氣候條件，產出的蜜梨具有個大、汁多、味甜等特點。同時像金華市金東區江東鎮面積較大的梨園每到花開的季節都會吸引游客前往賞花，已成為當地一道亮麗的風景線。農戶大面積種植的翠冠梨為20世紀90年代浙江省農業科學院培育的砂梨系早熟品種[12-14]，其果實肉質細嫩松脆、味甜、汁多，深受消費者歡迎。本文通過對翠冠梨物候期多年觀測資料的分析，對于梨樹生長的氣象因子和花期預報進行一些探討，為實際生產提供科學的依據，對梨花的觀賞提供有效的氣象服務，有助于當地農業和鄉村旅游的發展。

1 材料與方法

1.1 數據資料及來源

金華市2011—2020年梨樹物候觀測資料，包括發育期數據(其中以開花株數超過5%記作開花始期)和產量品質數據(平均單果重、平均單果縱徑、平均單果橫徑和折光糖度)。觀測地點位于金華市金東區江東鎮蓮花塘村，梨樹品種為翠冠，多年定點觀測，梨園系2010年定植，樹齡9 a。

2011—2020年金華市江東自動氣象站氣溫數據、降水數據和金華市國家氣象基本站日照數據。

1.2 方法

1.2.1 果形指數測定

對果形指數(shape index)進行測定，果形指數是指果實縱徑與橫徑的比值。

1.2.2 有效積溫計算

作物開始生長發育要求的下限溫度，實際上是作物生長發育的起始溫度，又稱為生物學零度。當日平均氣溫高于生物學零度時則對作物的生長有效。活動溫度與生物學零度之差稱為有效溫度，作物在某段時間內有效溫度的累積總和稱為有效積溫。

1.2.3 生物學零度和有效積溫計算

基于最小二乘法計算梨樹花期的生物學零度B和有效積溫Ae，即：

式中，n為觀測年數，x為萌芽期至始花期的天數，y為活動積溫(高于生物學零度的日平均氣溫的累積)。在計算活動積溫時先假定一個B值，帶入公式求得B值，用求得的B值與假定的B值進行比較，如果兩者相差不超過1 ℃，就認為求得的B值符合要求，如果兩者相差甚遠，就要重新去假定B值進行統計分析計算，循環往復，直到求出合適的B值。

1.2.4 花期預測

式中，D為萌芽期至開花始期的天數，A為梨樹花期多年有效積溫的平均值，t為預測期內平均溫度，k為花期預測需等到萌芽期過后，根據中期預測來進行。

2 結果與分析

2.1 梨樹物候特征

計算生育期從萌芽期至落葉末期，根據多年的梨樹物候期觀測資料，2011—2019年梨樹的生育期大約從2月底至12月底，平均天數為294 d，最短為291 d(2013年)，最長為303 d(2014年)；而休眠期從12月底至次年2月底，平均天數69 d，最短為60 d(2015—2016年)，最長為86 d(2011—2012年)。

從表1中可以看出，梨樹物候期主要分為春季物候期和秋季物候期，萌芽期發生在2月底至3月初，從芽膨大期至芽開放期大約需要9 d左右；由于浙中地區初春升溫較快，梨樹開花和展葉幾乎同時進行，發生于3月中旬至下旬，但展葉始期比開花始期大約早5 d左右，3月末謝花；果實成熟期大約在7月中旬至下旬。之后進入秋季物候期，葉變色一般開始于9月下旬，完全變色在11月中旬至下旬，而落葉期基本上從10月初持續至12月底，持續50 d左右。

2.2 物候期氣象條件分析

根據梨物候期的各項特征，運用5 d滑動平均法[15]計算梨物候期穩定通過溫度，進行翠冠梨主要物候期氣象條件分析。

2.2.1 抽梢期

翠冠梨在3月中旬左右進入抽梢期，大約在5月底至6月初停止生長，整個枝條生長時間在2個月左右。抽梢穩定通過的溫度為13.9 ℃，新枝條的生長量與氣象因素尤其是溫度密切相關。通過對2016、2017年2 a的新枝長度數據的4 d滑動平均可以分析梨樹新枝生長的趨勢(圖1)。整個新枝的生長速度總體比較平均，僅在4月上旬和5月中旬出現了增長加快的趨勢，但趨勢不明顯。

2.2.2 果實膨大期

翠冠梨一般在4月下旬進入果實膨大期，7月中上旬果實基本成熟，整個膨大期歷時2個半月左右，果實開始膨大穩定通過的溫度為19.9 ℃，果實膨大的快慢及果實的品質與溫度、降水和日照等氣象因素關系密切。由表2可以看出，果實縱徑和橫徑生長量(即兩次橫縱徑觀測數據的差值)在5月10日至6月10日比較慢，平均每10 d分別增加0.53 cm和0.6 cm；在6月10日至6月30日增長速度明顯變快，平均每10 d分別增加1 cm和1.25 cm。

通過表3結果可以看出，梨的果實增長量和前10 d累計降水、平均相對濕度呈極顯著正相關，其中以降水量的影響最大，其次是相對濕度，由此可見果實進入膨大期以后充足的水分條件有利于果實的膨大，雨量充足導致果實膨大速度加快。所以干旱是果實膨大期的重要氣象災害，果實進入膨大后應該根據天氣條件及時灌溉，確保果實獲得充足水分。而金華地區6月進入梅雨期，此時翠冠梨正處于果實膨大期，正常年份降水比較充足，氣候條件非常有利于翠冠梨的生長。果實膨大期增長量和溫度呈負相關，但未達顯著水平，影響作用較小。

表3 果實膨大期增長量和氣象因子相關系數

2.3 果實產量和品質分析

從表4中可以看出，2011—2020年，翠冠梨的折光糖度為8.5%～12.3%，其中2015年最低，只有8.5%，2017年最高，達到12.3%。平均單果重在236.3～358.8 g，差異較大，其中2014年最低，2019年最高。單果縱、橫徑分布在6.79～8.72 cm，果形指數為0.88～0.96，其中2017年最低，只有0.88,但總體差異不大。總體來說，在金華江東鎮栽培的翠冠梨糖度高、果實較大、果形端正，綜合品質較高。

表4 翠冠梨產量與品質

翠冠梨的果實品質受多種氣象因子影響，利用皮爾遜相關分析方法對翠冠梨果實的糖度、平均單果重和果形指數與不同氣象因子的相關性進行分析,并建立相關模型(表5)。結果表明，氣溫日較差和日照時數對翠冠梨折光糖度的影響達到顯著水平，果實膨大期(5—7月)的氣溫日較差與折光糖度呈現顯著的正相關，相關系數達到0.72，日照時數也與折光糖度呈現顯著的正相關，相關系數達到0.76。

通過回歸分析可以發現(圖2)，翠冠梨果實膨大期氣溫日較差在8.25～9.50 ℃，日照時數在300～450 h，氣溫日較差每升高0.1 ℃，翠冠梨糖度提升0.2百分點，而累積日照時數每增加10 h，翠冠梨糖度只提升0.1百分點。

表5 翠冠梨品質與氣象因子的相關性分析

圖2 翠冠梨折光糖度與氣象因子的相關性

6—7月的氣溫日較差和日照時數對平均單果重的影響較為顯著，氣溫日較差和日照時數與平均單果重都呈現顯著的負相關。對其進行回歸分析得到圖3，當日照時數每增加10 h，平均單果重減少6 g，氣溫日較差每升高0.1 ℃，平均單果重減少5 g。

圖3 翠冠梨單果重與氣象因子的相關性

根據黃娟[16]相關研究，花期氣溫影響果實形狀，計算梨花期平均氣溫和果形指數的相關性，為顯著正相關關系。如圖4所示，翠冠梨花期的平均氣溫升高，果形指數也隨之升高。

圖4 翠冠梨果形指數與氣象因子的相關性

綜上所述，氣溫日較差、日照時數和平均氣溫都是影響翠冠梨品質和產量的關鍵氣象因子，果實膨大期較大的氣溫日較差和較長時間的日照有助于翠冠梨糖分的累積，這與周青等[17]的結論相符，原因在于較大的氣溫日較差和較長時間的日照有助于果實光合作用的加強和呼吸作用的抑制，從而合成更多的糖分，但較大的氣溫日較差和較長時間的日照也抑制了翠冠梨果重的增長；花期及花期過后的氣溫會影響果形指數。

2.4 翠冠梨花期預測

2.4.1 始花期生物學零度及有效積溫計算

根據公式首先假設生物學零度為5 ℃，計算結果和假設值比較，并進行循環得到以下結果：當假設值為9 ℃時，帶入公式計算出的結果為9.27 ℃，兩者相差為0.27 ℃，符合定義兩者相差不超過1 ℃，所以認為9.27 ℃符合要求，即梨樹始花期的生物學零度為9.27 ℃(表6)。

表6 梨樹始花期生物學零度假設值和計算值

計算得生物學零度為9.27 ℃以后，再根據公式計算歷年梨樹從芽開放期至始花期所需要的有效積溫(圖5)。根據生物學零度計算所得的歷年有效積溫為76.58～83.76 ℃·d，變異系數為0.04，并對芽開放至始花期的有效積溫進行擬合得到圖1中的虛線。由此可見，從梨樹芽開放期至始花期所需要的有效積溫大約為80 ℃·d。

圖5 梨樹始花期所需要的有效積溫

2.4.2 始花期預測模型建立

得到梨樹芽開放期至始花期所需要的有效積溫80 ℃·d帶入公式得：

根據上述公式預測2018年、2019年和2020年金華梨樹芽開放期至始花期的天數，然后推算出始花期的日期。如表7所示，根據觀測數據2018年、2019年和2020年的芽開放期分別為3月6日、3月10日和3月2日，根據中期天氣預測的溫度預測數據得到2018年、2019年和2020年達到始花期有效積溫的天數分別為17、12和17 d，則預測的2018年、2019年和2020年梨樹始花期分別為3月23日、3月22日和3月20日，而3 a的實際始花期分別為3月20日、3月22日和3月20日，預測誤差為+3、0和0 d。從結果可以看出，運用有效積溫預測梨樹始花期，得到的結果基本符合實際觀測值，但由于觀測年份所限，生物學零度的計算可能存在誤差。

表7 梨樹始花期預測值和實際值比較

3 小結

本文主要利用金華2011—2020年梨樹物候期觀測資料和氣象資料，分析了梨樹物候期特征和氣象因子對果實品質的影響，并利用最小二乘法計算梨樹始花期生物學零度和有效積溫來進行花期預測。翠冠梨樹花芽和葉芽的萌動主要發生在2月底至3月初，開花始期基本在3月下旬，和展葉期同時進行，4月下旬進入果實膨大期，7月中旬果實成熟。

翠冠梨大約在3月中旬開始抽梢，穩定通過溫度為13.9 ℃；4月下旬進入果實膨大期，穩定通過溫度為19.9 ℃，果實膨大速度在前50 d比較慢，以后的20 d增長速度明顯變快。果實膨大速度與氣象因子關系密切，與累計降水和相對濕度呈正相關，且相關關系達到極顯著水平；與平均溫度呈負相關。

翠冠梨的果實品質和氣象因子密切相關。果實膨大期的日照時數和氣溫日較差與果實的糖度具有顯著的正相關關系，隨著日照時數和氣溫日較差的增加，翠冠梨糖度也隨之增加；果實膨大期的日照時數和氣溫日較差與果實的平均單果重具有顯著的負相關關系，隨著日照時數和氣溫日較差的增加，翠冠梨平均單果重隨之減少；果形指數則與花期的平均氣溫有顯著的相關性。總體來說，金華3—7月熱量條件較好，雨量充沛，光照充足，氣溫日較差條件較好，適合生長出高品質的翠冠梨。

根據計算，金華梨樹始花期的生物學零度大約為9.27 ℃，芽膨大期至始花期所需的有效積溫為80 ℃·d，通過該模型預測2018年、2019年和2020年的始花期誤差分別為+3、0和0 d，準確性較好，證明運用有效積溫的方法預測梨樹始花期具有一定的可行性。由于梨樹物候期的觀測時間較短，在統計時可能存在一定的誤差，需要進一步觀測、收集梨樹物候期資料，優化預測模型，從而提高花期預測的準確率。