全椒縣桃樹始花期預報模型

張維　洪程　陳經緯

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系，篩選出顯著相關的氣象因子，采用SPSS軟件逐步回歸建立線性回歸方程模型，并進行檢驗和擬合，建立預報模型?；ㄆ诘念A報為地方政府和果農提供了技術支撐，對預防果園可能出現的農業氣象災害具有重要意義。研究結果表明，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、濕度等氣象因子與桃樹始花期相關；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相關關系。12月下旬相對濕度越小，花期的距平相對小，花期提前。

關鍵詞 桃樹；始花期；氣象因子；預報模型；全椒縣

中圖分類號 S161? ?文獻標識碼 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，對當地經濟發展起到了重要作用。2009年全椒縣成功舉辦第一屆桃花文化旅游節，為后期開展文化旅游節建立了良好基礎。氣候條件的變化多端，導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，所以花期的預報很有意義。

研究表明，李的花期與積溫有很大關聯，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相關，深入研究發現，蘋果花期和前40 d的旬平均最高氣溫聯系最為緊密[2]。氣溫與果樹花期有密切的關系，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 氣象數據來源

因年際跨度較大，部分年份物候觀測資料丟失，數據個別缺測。為保證數據的連續性和可使用性，個別缺測數據使用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月數據所以采用1999—2018年12月至次年2月的地面觀測數據。物候期資料采用農業觀測站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、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 標準化方法

將桃樹始花期的物候觀測日期通過設定起始日轉換成日序列數字。按照全椒當地桃樹物候觀測始花期數據，選擇將2月1日設定為日序數1，其他數據類推。成熟期同理，將5月1日設定為日序數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）進行標準化。

2.2 相關系數分析法

一般通過Pearson相關系數（普通相關系數）來計算2個變量之間的線性關聯程度[6]。標準化后的變量氣象因子和物候期因子分別代入，Pearson相關系數的計算公式為：

2.3 逐步回歸分析法

逐步回歸分析屬于多元線性回歸統計分析中常見的分析方法，可以建立最優回歸模型。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行檢驗，將經檢驗認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。重復這樣的步驟直到所有變量都已經引入，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，促進桃樹的生長發育。研究表明，桃樹必須在溫度低于7.2 ℃時，才能達到休眠的要求。桃芽通常在低于7.2 ℃，并且經過持續30 d以上的休眠期后才能發芽[8]。桃樹種類的不同，區域變化范圍也有所區別。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鍵因素。

從圖1可以看出，花期距平與旬平均溫度的相關關系達到顯著性水平。旬平均溫度、旬平均最高及最低溫度的相關系數在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關系，但是相關性沒有達到顯著性水平。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]。花期距平與12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相關關系，同時相關水平顯著。說明花期前（12月上旬）相關系數越高，花期越早，休眠期后氣溫的升高與花期有著至關重要的關系。花期前（2月中旬和下旬）相關系數達到顯著水平，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，對光照要求較為嚴格，光照缺乏會導致根系發育不良、花芽萌發少，甚至落花落果、果實品質不佳、產量低[10]。熱量的累積在植物生長發育期過程中發揮著至關重要的作用，熱量絕大多數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系。12月至次年2月每旬合計日照時數與花期距平之間的相關系數在2月下旬達到顯著水平（圖2）。日照因子相關系數在12月至次年2月中旬對花期距平的影響不大。越接近花期，日照因子的關系越大，日照相關因子與花期距平呈負相關，日照因子相關系數越大，花期距平越小，花期越早。

3.1.3 地溫的影響。地溫對果樹發芽、生長發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系數分析結果如圖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正相關關系，在12月中旬2個因子的正相關均達到了顯著水平，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負相關關系，其中2月中旬和下旬平均地面溫度達到了顯著性水平。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重要的作用。旬地面最高地溫與花期距平一直是負相關關系，其中在1月下旬的時候達到了顯著性水平。

3.1.4 濕度對花期影響。桃樹的生長過程與濕度息息相關，包括葉片的蒸騰作用，枝葉的光合作用，桃樹各個部位營養元素的吸收。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分輸送和分配。花期濕度過大會導致花藥開裂緩慢，花粉敗育、破裂甚至落花。發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分析可以看出，花期距平與旬平均相對濕度均呈正相關關系（2月下旬除外）。其中，12月中旬至1月中旬均達到了顯著水平（P<0.01）。說明濕度越大，花期越晚。進一步說明了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系數與桃樹花期達到負相關顯著性水平，意味著開花前溫度和光照對花期起著關鍵性作用，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關系達到顯著性水平，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致桃樹休眠期不夠，花期會偏晚[3]。一般來說，預報選擇在前20 d更有時效性和精細性，更能為果園的開放提供便利。所以，氣象預報因子從相關性顯著因子中選擇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、氣溫作為氣象預報備選因子，開始建立回歸方程。

4 始花期回歸方程構建

利用SPSS軟件對備選的氣象因子進行標準化，然后與花期距平數據進行逐步回歸操作[3]。將相關性顯著的氣象因子一個個代入方程，剔除相關性弱的因子后，根據表2系數計算出桃樹的花期預報回歸方程：

根據花期預報方程可以在每年的3月1日之前做出桃樹的花期預報，最后方程中相關的氣象因子及其系數得出結論?；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相關關系，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 始花期預報模型檢驗

對新建的花期預報模型與全椒縣桃樹實際始花期進行擬合，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。將標準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，得出相關系數為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，將當年的氣象標準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相關關系，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。

6 參考文獻

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（責編：何 艷）