鹽池縣黃花菜始花期預測及氣候影響因子分析

劉娟霞，蔣伊澤，吳海英

（鹽池縣氣象局，寧夏 751500）

黃花菜（Hemerocallis citrinaBaroni）又名金針菜，隸屬阿福花科萱草屬，為多年生宿根植物。黃花菜食為佳肴、醫為良藥、觀為名花。寧夏吳忠市鹽池縣黃花菜色澤為淡黃或金黃色，肉質肥厚均勻、有光澤，頗受顧客的喜愛，被鹽池縣人民政府列為鄉村振興特色產業項目。近年來，鹽池縣圍繞黃花菜特色優勢產業發展，大力推進“生態+旅游”“產業+旅游”等旅游新模式，農業、旅游業相互促進、共同發展。鹽池縣每年7 月舉辦的黃花菜觀賞采摘節活動，有利于加速提升當地文化旅游產業發展水平，同時對黃花菜花期的準確預報提出了更高要求，精準預報黃花菜始花期可為采摘節的日程提供參考，打響鹽池縣鄉村旅游品牌知名度。

國內很多學者對草本植物的花期預報進行了廣泛深入的研究，豆青芳等經過統計分析，建立基于ForcTT 模型的有效積溫法則和逐步回歸兩種不同的油菜花預測模型并進行了評估[1-2]；鄒家祥通過氣象指標分析，進行了干旱與黃花菜落蕾關系的初步探討[3]；李海鳳等通過2016 年黃花菜生育期觀測，確定了黃花菜種植氣象條件及災害防御對策[4]。以上研究成果，為建立黃花菜花期預報模型提供了思路和方法。目前，關于黃花菜始花期預報模型的研究在國內尚未見更多、更深入的報道，而當前鹽池縣關于黃花菜始花期的研究也處于空白，開展黃花菜始花期預報模型研究，精準預測始花期，是氣象為農服務的有效策略。

利用鹽池縣氣象局2012 年以來黃花菜始花期資料和同期的氣象資料，對影響鹽池縣黃花菜始花期的氣象因子進行相關分析，嘗試找出影響鹽池縣黃花菜始花期的氣象因子，建立黃花菜始花期預報模型，準確預報始花期，切實發揮氣象在鄉村振興中的重要作用。

1 材料與方法

1.1 資料來源

2012—2022 年黃花菜物候觀測資料來源于當地農業部門和鹽池縣國家農業氣象觀測站。按《農業氣象觀測規范》要求開展生育期觀測，黃花菜種植方式屬于條播密植，開花期以觀測植株開花≥10%為發育始期、≥50%為普遍期、≥80%為末期。

2012 年3 月下旬至2022 年7 月上旬的逐日氣象觀測資料來自鹽池縣國家基本氣象觀測站，包括降水量、日照時間、平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、0～50 cm 平均淺層地溫、地面平均最高溫度和地面平均最低溫度，以及花前≥10 ℃、≥11 ℃、≥12 ℃、≥13 ℃、≥14 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃的有效積溫值等。

1.2 分析方法

1.2.1 數據處理

鹽池縣黃花菜開花最早時間在6 月下旬，為計算處理方便，采用Julian 日換算方法，即將生育期出現日期轉換為距離6 月1 日的實際日數，得到各生育期的時間序列（6 月1 日記為1，6 月2 日記為2，……，依此類推）[5]。由于樣本量小于30，用計算無偏相關系數加以校正。

1.2.2 統計分析

應用SPSS 19.0 軟件對數據進行統計分析，用相關分析法分析黃花菜始花期與氣溫、日照等氣象因子的相關性，找出對始花期有顯著作用的關鍵氣象因子，利用一元回歸分析法建立預報模型[6]。其中，利用2012—2021 年資料建立模型，2022 年資料進行模型檢驗。

2 結果與分析

2.1 黃花菜始花期特征分析

黃花菜適宜開花溫度為20～25 ℃，當平均氣溫達到20 ℃，開始開花。黃花菜開花前也需要一定的溫度積累，歷年統計資料顯示，≥0 ℃累計積溫在2 100.0 ℃以上。根據2012—2021 年的觀測資料，黃花菜花期（始花至終花）為6 月25 日至8 月10 日，45 d 左右。平均始花期為6 月27 日，變幅長達13 d，可見黃花菜始花期極不穩定。

2.2 黃花菜始花期氣象因子的相關分析

對鹽池縣2012—2021 年黃花菜始花期與各氣象要素進行相關分析，由表1 可知，影響黃花菜開花的氣候因子較多，具有復雜性，相對來說與花前90 d 的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、地面平均最低溫度、0～50 cm 淺層地溫等5 個因子的相關性最為顯著，相關系數絕對值均在0.722 以上，均通過0.05的顯著性檢驗。

表1 黃花菜始花期與各時段氣候因子累積值之間的相關系數

2.2.1 溫度因子的影響

相關分析結果表明（見表1），影響黃花菜花期的主要單因子為溫度要素，花前80～90 d 在0.01 水平下顯著。黃花菜花期與氣溫的相關性表明黃花菜始花前溫度積累充足，易打破植株休眠，促使黃花菜早開花，溫度積累不足，開花就晚，適宜的溫度成為加速花芽發育的主導因子。

2.2.2 不同界限積溫的影響

根據黃花菜花期與不同界限積溫的相關系數可以得出（見表2），黃花菜始花期與≥11 ℃積溫的相關性最為顯著，相關系數為0.814，呈正相關，通過顯著性水平檢驗。

表2 黃花菜始花期與不同界限積溫的相關性

2.2.3 光照和降水量的影響

黃花菜是喜光植物，全生育期需要光照2 600～2 700 h。若光照不足，會影響黃花菜現蕾開花。由表1可知，花前60 d 黃花菜始花期與日照時間相關系數為0.660，通過0.05 水平的顯著性檢驗。水分條件是作物生長的決定性因子，但因為鹽池縣灌溉條件不足，水分因子多依賴于生長期降水量，致使黃花菜始花期與降水量的相關性不是很明顯，未通過顯著性檢驗。

2.3 黃花菜始花期預報模型的建立

在利用相關性分析找到與黃花菜花期顯著的氣象因子之后，綜合表1、表2 分析分別構建了黃花菜花期與地溫、氣溫、積溫之間的線性模型，從表3 來看，不同要素構建的模型均通過顯著性檢驗。

表3 主要氣象要素與黃花菜花期的關系模型

2.4 黃花菜始花期預報模型檢驗

2.4.1 預報擬合檢驗

利用（見表2）建立的預報方程，對2012—2021年黃花菜始花期進行擬合檢驗。研究結果顯示（見圖1～5），以平均氣溫構建的預測模型預測準確率趨勢與實際值吻合度較高。

圖1 平均氣溫預測值與實際值比較

圖2 最低氣溫預測值與實際值比較

圖3 地面最低溫度預測值與實際值比較

圖4 0～50 cm 淺層地溫預測值與實際值比較

圖5 ≥11 ℃積溫預測值與實際值比較

2.4.2 預報效果檢驗

為了便于比較，本文采用分級加權百分數計分評判法進行預報準確性評定，利用上述資料，對5 個不同要素預報模型效果進行檢驗（見表4）。其中，以平均氣溫構建的模型滿分率為92.5%，平均誤差為1.2 d，預報準確性最高，預報效果整體較好[7]。綜合分析結果，最終選擇以平均氣溫為主要影響因子構建的模型作為黃花菜始花期預報模型。

表4 黃花菜始花期預報模型準確性

2.5 2022 年黃花菜始花期預報檢驗

以平均氣溫為主要影響因子構建的黃花菜始花期預報方程（Y=3.620X-31.787）中，X值是花前90 d 內平均氣溫（歷年平均值為16.4 ℃），花前90 d 約是3 月下旬，即為黃花菜返青期。為了預報和服務效果，需要提前7～10 d 進行始花期預測，根據氣溫實測值和預測值類推至平均氣溫達到16.4 ℃的日期，即為始花期。2022 年黃花菜始花期出現在6 月22 日，預測日期為6 月24 日，預報值與實測值基本吻合。

3 結論

通過分析影響黃花菜始花期的各類氣象要素，表明黃花菜始花期與3 月下旬至6 月下旬平均氣溫的相關性最顯著，溫度越高，黃花菜始花期出現的時間越早。

利用相關分析法對黃花菜始花期與氣象影響因子進行相關分析，采用一元回歸分析法建立影響較大的5 個氣象因子的黃花菜始花期預測模型，通過預報模擬檢驗，以及分級加權百分數計分評判法，對5 個模型進行預報準確性評定，選出以平均氣溫為主要影響因子構建的模型為最佳模型，預測效果較為理想。預報花期時，以花前90 d 平均氣溫≥16.4 ℃的指標為主。