金溪蜜梨花期預測及氣候區劃

摘 要：主要利用金溪縣氣象局2013—2022年的氣象數據和梨樹物候觀測資料，運用GIS技術和小網格推算模型推算各氣候要素，建立基于地理關系的蜜梨種植氣候因子空間分析模型，推算各氣候要素，訂正氣候區劃指標殘差。綜合分析了梨樹在金溪縣生長發育的環境條件，制定了切實可行的區劃指標，對其生長區域進行了合理劃分。結果表明：蜜梨開花需要的有效積溫在82.55～96.75 ℃·d，用建立的模型對2020、2021和2022年金溪蜜梨的始花期進行預測，預測準確度較高，可為金溪梨樹始花期的預測提供參考；最適宜區和適宜區面積占金溪縣90%以上，金溪縣西部大部分地區是種植梨樹最適宜的區域，該結果可以為金溪蜜梨種植提供參考依據。

關鍵詞：梨樹；花期預測；GIS；氣候區劃

中圖分類號：S661.2 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

金溪蜜梨是金溪縣特色產業農產品，全國農產品地理標志。利用金溪縣氣象局2013—2022年的氣象數據和梨樹物候觀測資料，通過有效積溫的方法建立金溪蜜梨始花期預測模型，并運用GIS技術對金溪蜜梨的種植進行合理區劃，為金溪梨樹花期觀光產業發展和種植規劃提供科學參考。

1 研究現狀

國內許多學者通過不同的方法對梨樹花期預報進行了研究。郭連云等[1]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。李德等[2]采用隨機森林算法預測碭山酥梨花期。因此，準確預測梨花開始日期是舉辦梨花觀賞活動和防范花期霜凍的重要前提，已成為氣象服務的重要內容。現階段，國內外許多學者對果樹氣候種植適宜性區劃進行研究。杜曉陽等[3]

采用線性趨勢分析、累積距平和反距離權重插值等方法，分析了影響荔枝種植的關鍵氣候因子時空變化特征，以及6個氣候時段的變化特征，研究了氣候變化對廣東省荔枝種植氣候區劃的影響。方曉潔等[4]采用專家打分法和層次分析法對區劃指標進行權重分析，構建臍橙種植適宜性指數算法，對臍橙種植進行氣候適宜性區劃。

2 蜜梨花期預測

2.1 數據資料與來源

金溪縣2013—2022年梨樹發育期觀測數據（其中以開花株數超過5%記作開花始期）；2013—2022年金溪縣氣象局的國家站氣溫數據。觀測地點位于金溪縣秀谷鎮陶家村，多年定點觀測，梨園系2011年定植。

2.2 預測方法

2.2.1 有效積溫計算和生物學下限溫度

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，又稱為生物學下限溫度[5-7]。當日平均氣溫高于生物學下限溫度時，則對作物的生長有效。活動溫度與生物學下限溫度之差稱為有效溫度，作物在某段時間有效溫度的累積總和稱為有效積溫。基于最小二乘法計算梨樹花期的生物學下限溫度B和有效積溫：

Ae=（1）

B=（2）

式（1）和式（2）中，n為觀測年數，x為芽開放期至始花期的天數，y為活動積溫（日平均氣溫與生物學下限溫度之差的累積）。計算時先假設一個B值，將其代入公式求出B值，若求出的B值與假設的B值相差不超過

1 ℃，就認為求出的B值符合要求；若兩者相差較大，則重新假定一個B值進行計算，循環往復，直到求出符合的B值。

2.2.2 花期預測

根據以下公式預測花期：

D=（3）

式（3）中，D為芽開放期至始花期的天數，A為梨樹芽開放期至始花期多年有效積溫的平均值，t為預測期平均溫度，k為花期預測，需等到萌芽期過后，根據中期預測進行。

2.3 預測過程

先假設生物學下限溫度為5 ℃代入公式，將求出的結果和假設值進行比對，并循環代入假設值求得以下結果。當假設值為8 ℃時，代入公式求出的值為8.75 ℃，

兩者相差為0.75 ℃，＜1 ℃，因此8.75 ℃符合要求，即生物學下限溫度為8.75 ℃（表1）。

再根據公式計算2013—2019年梨樹從芽開放期至始花期所需要的有效積溫（圖1）。根據求出的生物學下限溫度（8.75 ℃）計算出的2013—2019年有效積溫為82.55～96.75 ℃·d，變異系數為0.055，對求出的有效積溫范圍進行擬合得出圖1中的虛線。即梨樹芽開放期至始花期所需要的有效積溫約為90 ℃·d。

2.4 預測模型建立

將求出的有效積溫90 ℃·d代入公式（4）預測2020、

2021和2022年金溪梨樹芽開放期至始花期的天數，然后得出始花期的日期。

D=（4）

如表2所示，三年芽的開放期分別為3月6日、3月1日和3月3日，根據中期天氣預測的溫度數據計算出三年芽的開放期至始花期的天數分別為16、17和11 d，即預測的三年梨樹始花期分別為3月21日、3月22日和3月13日，而三年的實際始花期分別為3月21日、3月18日和3月13日，預測誤差分別為0、4和0 d。從得出的結果可以看出基本符合實際情況。

3 梨樹氣候區劃

3.1 地理環境與氣候概況

江西省金溪縣位于贛東，東枕云林峰，西關靈谷嶺，西南邊沿撫河如帶，東北三港水交錯匯流，地理環境優越。春季多雨，夏季酷熱，秋季干燥，冬季陰冷。常年平均氣溫18.4 ℃，極端最高溫度42.0 ℃，極端最低溫度-11.1 ℃；常年平均降水量為1 927.4 mm，年最大降水量為2 804.3 mm，年最少降水量為1 132.4 mm，

其中，主汛期（4—6月）常年平均降水量為842.3 mm；常年平均日照時數1 655.0 h，最多為2 234.2 h，最少為1 272.1 h；常年平均蒸發量1 383.7 h，最多為1 746.4 mm，最少為1137.1 mm。金溪縣主要氣象災害有暴雨、干旱、雷電、大風、冰雹、臺風、寒潮等。根據1978—2020年歷史氣象災情數據，金溪縣發生次數最多的氣象災害為暴雨、干旱、大風。暴雨主要集中在4—7月，高溫干旱主要集中在8—10月，局地強對流主要集中在3—9月。

3.2 土壤

金溪縣土壤類型多樣，土壤分布存在明顯的地帶性，土壤特點是理化性狀幅度大，以紅壤土、砂壤土分布最廣，土壤pH值在5.8～6.5，有效土層厚至100 cm以上，土層深厚，土質肥沃、透氣、保水、保肥，有機質含量高，富含硅、鉀、鈣、鎂、鐵等有益中微量元素，形成了金溪蜜梨生長良好的土壤條件。

3.3 梨樹氣候條件

金溪縣年平均溫度15～22 ℃。金溪蜜梨適宜溫暖濕潤氣候，適宜的溫度對梨樹的產量起到決定性作用，對開花期的提前也有顯著影響。全年日平均氣溫＜10 ℃的天數140 d以下為好，同一品種不同年份因氣溫差異，花期相差半月左右。蜜梨要求年降雨量

1 100 mm以上，空氣相對濕度60%～80%，土壤田間最大持水量60%～80%。蜜梨屬于喜光類果樹，年需日照1 600～1 700 h。金溪縣近10年總日照時數都在1 800 h以上，能很好地滿足蜜梨生長需要。并且在一定范圍內，隨著光照強度增加，光合作用增強，產生光合產物也多，果實產量增多，品質提高。10 m/s以上風速對梨樹的危害巨大，極其容易造成果樹落果斷枝現象，主要集中在花期和成熟期的大風災害。

3.4 數據來源

利用金溪縣氣象局2013—2022年13個區域自動氣象站點逐日氣象數據，選取3—9月積溫、5—7月降水量、年降水量、年平均溫度等氣候要素作為金溪縣蜜梨氣候區劃因子。

3.5 研究方法與推算過程

氣候要素區域分布與經度、緯度及海拔等地理要素關系密切，氣候要素推算模型如下：

Xi=f（i，g，h）+ε（5）

式（5）中，Xi為氣候要素（3—9月積溫，5—7月降水量等）；i、g、h分別為經度、緯度、海拔；ε為殘差項，是實際觀測值和模型推算值的差。通過該公式對金溪縣各氣候要素進行小網格推算，在SPSS軟件中將上述4個氣候要素作為因變量，將經度、緯度、海拔3個地理要素作為自變量，進行多元線性回歸分析，獲得每個區劃指標的推算模型（表3）。得到推算模型后，利用實測數據計算每個氣象站點不同區劃指標的殘差值，并利用GIS軟件空間分析模塊中的反距離插值法對每個區劃指標的殘差進行插值，得到殘差的空間分布狀況。

利用表3的網格推算模型，在金溪縣范圍內建立分辨率為1 km的網格點，并利用DEM數字高程數據提取對應網格點的海拔，根據表3的推算模型得到每個點所有指標的模擬值，將模擬值與殘差空間分布情況相加，得到金溪縣4個指標的空間分布。

根據氣候區劃因子，采取打分法，對各區劃指標進行分級打分，利用GIS的重分類劃定各個指標分值，并利用柵格計算器對每個區劃因子的分值進行疊加處理得到總分數，根據疊加后總分數的大小（劃分原則見表4），將金溪縣梨樹種植劃分為最適宜區、適宜區、和不適宜區，制作金溪縣梨樹種植氣候區劃圖（圖2）。

4 結果與分析

（1）最適宜區3—9月積溫5 600 ℃·d以上，5—7月降水量＞600 mm，年降水量1 700 mm以上，年平均溫度18 ℃以上，主要分布在金溪縣的南部和西部，如左坊鎮、瑯琚鎮、琉璃鄉等，占金溪縣總面積的40%左右。

（2）適宜區3—9月積溫5 450 ℃·d以上，5—7月降水量＞450 mm，主要分布在金溪縣的北部和東部，如對橋鎮、陸坊鄉、雙塘鎮、陳坊積鄉等，占金溪縣總面積的50%以上。

（3）不適宜區主要位于金溪縣最南部的高海拔山區，3—9月積溫＜5 200 ℃·d，年平均溫度低于15 ℃。

5 結論

利用金溪縣氣象局2013—2022年的氣象數據和梨樹物候觀測資料，通過有效積溫的方法對梨樹始花期進行了預測，通過氣候要素小網格推算模型計算得出金溪梨樹芽開放期至始花期所需要的有效積溫約為90 ℃·d，始花期的生物學下限溫度為8.75 ℃，通過建立的模型預測2020、2021和2022年的始花期誤差分別為0、+4和0 d，準確性較好，誤差較小，證明梨樹始花期與有效積溫存在顯著聯系。由于計算生物學下限溫度所用的年份太短，計算出的結果可能不具有顯著代表性，需要進一步收集20～30年的梨樹氣候觀測資料，優化梨樹花期預測模型，提高梨樹花期預測的準確率。通過GIS區劃分析得出，金溪縣適宜種植蜜梨的面積占縣域面積90%以上，非常適宜梨的生長發育，通過對金溪縣2013—2022年氣象數據和梨樹物候觀測資料的分析，金溪縣日照、降水量、溫度能夠滿足高品質梨的生產，左坊鎮、琉璃鄉、瑯琚鎮和石門鄉東部等是種植梨樹最適宜的區域，在此區域種植梨樹能獲得優質、高產的金溪蜜梨。

參考文獻

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收稿日期：2024-10-19

作者簡介：章晨望（1994—），男，江西撫州人，助理工程師，研究方向為農業氣象服務。