白山市葡萄特色氣象服務指標及其產量預測

郭俊廷 胥珈珈 崔忠強 王飛 姜世楠

摘要 基于白山地區蜜汁葡萄主要產地臨江市2018——2020年蜜汁葡萄的產量數據和種植區同期氣象站觀測資料，對白山市蜜汁葡萄特色氣象服務指標和產量預測進行研究。確定了白山市蜜汁葡萄7個生育期及對應時間，以及各生育期包括積溫、平均氣溫、平均地溫、降水量、日照時數氣象要素在內的適宜氣象指標，并建立了蜜汁葡萄產量預測模型并通過回代檢驗。

關鍵詞 蜜汁葡萄；生育期；氣象服務指標；產量預測模型

中圖分類號：S165+.27 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–00-03

Characteristic Meteor-

ological Service Indicators and Yield Prediction of Grapes in Baishan City

Guo Jun-ting et al（Baishan Meteorological Bureau， Jilin Province， Baishan， Jilin 134300）

Abstract Based on the production data of honey grapes from Linjiang City， the main production area of honey grapes in the Baishan area， from 2018 to 2020， and observation data from meteorological stations in the planting area during the same period， investigated the characteristic meteorological service indicators and yield prediction of honey grapes in Baishan City. Through research， 7 growth stages and corresponding times of honey grape in Baishan City were determined， as well as suitable meteorological indicators for each growth stage， including accumulated temperature， average temperature， average ground temperature， precipitation， and sunshine meteorological elements. A prediction model for honey grape yield was established and tested through backpropagation.

Key words Honey grape; Growth period; Meteorological service indicators; Yield forecasting model

葡萄是我國重要的栽培果樹，具有適應性強、結果早、效益高等特點，也是吉林省栽培面積最廣的水果之一。在吉林省東部地區表現良好的品種有京亞、蜜汁、著色香等，具有較好的抗病性、抗逆性且成熟期短，可多年保持豐產，因此在吉林省東部地區大面積種植。氣象條件是影響葡萄產量高低的重要因素之一，目前許多學者對葡萄與氣候的關系進行了深入研究，例如：對葡萄產量與氣象因素的相關性進行分析，氣象要素主要集中在對溫度、日較差、降水量、日照時數等的分析研究[1-6]。

同一品種的葡萄，種植地理位置不同，其產量也不同，對葡萄產量影響較大的氣象條件也不同。吉林省白山市屬北溫帶大陸性季風氣候，春季晝夜溫差大，夏季相對較短且溫熱多雨。秋季涼爽且多晴朗天氣，冬季相對較長且干燥寒冷，種植土壤偏酸性肥沃較黏重。由于其地形復雜，氣候多變及種植生產相關研究資料的匱乏，對葡萄和氣象指標的研究工作進展相對較為緩慢。結合前期與相關服務對象線上需求調研及臨江市氣象局開展的特色農業氣象服務需求調研，從基本觀測資料著手建立葡萄各生育期氣象指標及產量預測模型。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用產量資料為白山地區主要產地臨江市2018—2020年葡萄的產量數據，因產量數據來源于臨江市種植區。因此，所用氣象數據為對應同期臨江市氣象站觀測資料，產量資料的收集通過走訪調研、線上咨詢等方式獲取。

1.2 研究方法

統計了種植區氣象觀測站臨江本站的≥10 ℃積溫、平均氣溫、平均地表溫度、10 cm平均地溫、20 cm平均地溫、日照、累計降水量等氣象要素。研究選取各大葡萄種植基地種植葡萄作為對象，樣本集中、品種相對穩定，因此，以實際產量作為分析對象即可得到較好效果。

2 結果與分析

2.1 葡萄氣象服務指標

在白山市葡萄5月上旬萌芽，6月18—22日開花，8月20日左右成熟，從萌芽至成熟約需110 d。根據調研和查閱相關生育期界定文獻，將葡萄的生育期分為7個階段，分別為休眠期、樹液流動期、萌芽和新梢生長期、開花坐果期、漿果生長期、漿果成熟期、落葉期，以上各生育期對應時段分別為前一年11月至當年4月中旬、4月21—5月10日、5月11—6月5日、6月6—7月15日、7月16—25日、7月26—8月15日、10月中旬前后。

2018—2020年研究區域平均單產量分別為22.9、21.2、19.7 t/hm2。當某一年產量達到最高產量的80%或以上，即可認為當年氣象要素適宜葡萄生長發育，結合調研結果和文獻資料進一步確定各生育期氣象指標[7]。

2.1.1 溫度 影響葡萄生長品質及物候期長短的重要因素之一是溫度，日平均氣溫≥10 ℃的活動積溫可以反映葡萄在主要生育期的生長發育狀況，葡萄對熱量的要求較高，當活動積溫不足時，漿果品質會隨之下降。分析得出蜜汁葡萄從樹液流動期至漿果成熟期≥10 ℃積溫適宜值為21 00～2 300 ℃·d。

樹液流動期（4月21—5月10日），平均氣溫在10 ℃以上，地下20～30 cm處地溫達6～10 ℃時，葡萄根系開始從土壤中吸收水分、養分。分析得出該生育期葡萄適宜的平均氣溫為10～13 ℃，平均地溫為14～16 ℃，10 cm平均地溫為11～14 ℃，20 cm平均地溫為9～14 ℃。

萌芽和新梢生長期（5月11—6月5日），當地溫達到12～16 ℃時，地上部開始萌芽抽枝，地溫超過28 ℃根系生長受到抑制后迅速木栓化或死亡；當氣溫達35 ℃以上時停滯生長，當達到高至40 ℃以上且持續較長時間時，新梢開始出現枯萎并且葉片變黃脫落，當氣溫低至-1 ℃時嫩梢和幼葉開始受凍。分析得出該生育期葡萄適宜的平均氣溫為14～17 ℃，平均地面溫度為14～16 ℃，10 cm平均地溫為16～19 ℃，20 cm平均地溫為15～18 ℃。

開花坐果期（6月6—7月15日），當氣溫＜14 ℃時不利于開花和授粉，當氣溫達到15 ℃以上時有利于開花，該生育期花會出現受凍甚至死亡的不利條件是低于0 ℃，達到該條件時幼果也會受凍脫落；當氣溫高至35 ℃以上時會影響授粉。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為19～21 ℃，平均地面溫度為22～27 ℃，10 cm平均地溫為21～24 ℃，20 cm平均地溫為21～22 ℃。

漿果生長期（7月16—25日），該生育期持續時間相對較短，當子房開始膨大截至漿果著色前為漿果生長期。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為23～25 ℃，平均地溫為24～30 ℃，10 cm平均地溫為23～27 ℃，20 cm平均地溫為21～26 ℃。

漿果成熟期（7月26—8月15日），當日平均氣溫＜16 ℃或＞38 ℃時，均不利于葡萄生長成熟品質的形成；當氣溫低至-3 ℃或以下時，葡萄果實會手動甚至造成落果，當氣溫高至35 ℃或以上時葡萄品質明顯受到不利影響，此時葡萄容易得日灼病，再加上呼吸強度加大，酶的活動受干擾，最終導致漿果品質下降；有利于葡萄成熟且品質更佳的白天最高氣溫為28～32 ℃，夜間最低氣溫為10～20 ℃，氣溫在這一范圍內漿果成熟快，著色好，風味濃，品質優。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為23～25 ℃，平均地面溫度為26～29 ℃，10 cm平均地溫為25～28 ℃，20 cm平均地溫為24～27 ℃。

落葉期（10月中旬前后），0 ℃以下葉片受凍枯死，3～5 ℃正常落葉。該生育期葡萄適宜的平均氣溫為3～5 ℃，平均地面溫度為7～9 ℃，10 cm平均地溫為8～11 ℃，20 cm平均地溫為9～11 ℃。

休眠期（前一年11月至當年4月中旬），休眠期葡萄根系對溫度較敏感，其根系在-7～-5 ℃時受凍，成熟枝芽可耐-20～-18 ℃低溫。該生育期葡萄適宜的平均氣溫為-7～-5℃，平均地面溫度為-1～2 ℃，10 cm平均地溫為-2～2 ℃，20 cm平均地溫為-1～3 ℃。

2.1.2 降水量 降水量及其各季節的分布情況是影響葡萄產量和品質的重要因素之一。葡萄屬耐旱作物，但不耐澇，在生長初期，葡萄對水分要求較高，當雨量過多時，新梢不易充分成熟，會影響作物著果和葡萄品質，作物病害較易發生，花期及漿果膨大期、漿果成熟期要求降水適量，土壤保持適當干燥。降水情況會影響空氣濕度和土壤濕度，當土壤水分充足時，則有利于葡萄生長發育，若土壤水分過多，會引起葡萄植株根系缺氧，進而影響根系吸收功能導致其窒息死亡，造成不可逆的傷害；如空氣干旱，葡萄漿果品質會下降，嚴重時甚至會導致落花落果，在久旱逢雨時，也會因葡萄生長迅速而出現裂果現象，因此，需要實時監測降水情況，根據實際情況采取合理的田間管理措施。葡萄主要發育期樹葉流動期至漿果成熟期適宜降水量為380～520 mm。其中，樹液流動期適宜累計降水量為10～40 mm、萌芽和新梢生長期適宜累計降水量為75～95 mm、開花坐果期適宜累計降水量為80～310 mm、漿果生長期適宜累計降水量為20～65 mm、漿果成熟期適宜累計降水量為75～140 mm。

2.1.3 日照時數 日照時數累計長短對葡萄的品質和產量有直接和間接影響。葡萄是喜光樹種，對光照要求較為敏感[8]。充足的光照有利于葡萄品質和產量的提高，光照不足，葡萄葉片薄而色淡，光合作用減弱，萌芽分化不好。為了解決光照不足的問題，可以采取一些措施延長光照時間或提高光照強度，如在葡萄園中安裝額外的燈光延長光照時間；還可以通過修剪葡萄樹改善其光照條件，并定期檢查葡萄樹的生長情況，確保其得到充足的光照。樹液流動期適宜累計日照時數為150～200 h、萌芽和新梢生長期適宜累計日照時數為200～250 h、開花坐果期適宜累計日照時數為150～200 h、漿果生長期適宜累計日照時數為180～420 h、漿果成熟期適宜累計日照時數為150～210 h。

2.2 葡萄產量預測模型

在研究葡萄適宜氣象指標的基礎上，得出每年各生育期對應不同時段的溫度、降水量、日照時數統計值，共有43個因子。在建立產量和氣象要素因子之間的回歸方程時，參數越多，建立的回歸方程結果越不準確，因此需要減少參數。逐步回歸方法是一種常見的建立回歸方程的方法，該方法可以自動篩選出相關性最好的重要參數，從而有效地減少參數的數量，提升建立的回歸方程的準確性，因此采用逐步回歸方法建立回歸方程[9-12]。預測模型用逐步回歸分析法，利用SPSS統計分析軟件，因變量為葡萄產量，自變量為各氣象要素。其中，0.1和0.11將設置為模型引入和移出因子的條件為F值的概率P，最終只有休眠期20 cm平均地溫和重要生育期樹葉流動期到漿果成熟期積溫2個要素被引入方程，得到回歸模型為：

y=-11.418+0.015T積﹣0.354T20 cm（1）

式（1）中，y為產量，T積為樹葉流動期到漿果成熟期≥10 ℃積溫，T20 cm為休眠期20 cm平均地溫。模型顯著水平為P=0.00，＜0.05，達極顯著。

利用蜜汁葡萄2018—2020年產量和氣象觀測數據，根據兩者產量預測模型，回帶檢驗預測效果。

為驗證模型是否能有效對產量進行預測，選擇常用的絕對偏差進行評價，見計算公式（2），其中y預與y實代表預測產量與實際產量：

BLAS=y預-y實（2）

蜜汁葡萄產量預測結果見表1和圖1。通過計算統計得出絕對偏差絕對值均不超過0.6 t/hm2，預測效果較好。

3 白山市特色氣象服務平臺的建立

為實現成果共享和應用，在業務實踐中不斷更新完善研究成果，建立了包括蜜汁葡萄在內的本地特色氣象服務平臺。平臺建立主要技術路線如下：

平臺用B/S架構方式、使用vue2開發（vue是一款漸進式的JavaScript框架），基于W3C標準構建白山市特色氣象服務平臺。具體內容為利用Local Storage本地存儲數據；采用W3C標準，使用行為標準JS、表現標準CSS、結構標準HTML；使用ElementUI框架搭建頁面，該框架提供了多個組件，能快速搭建頁面整體架構；用可執行文件“.bat”文件調用網頁。最終平臺可實現輸入保存各生育期適宜指標數據、根據氣象要素預測結果對蜜汁葡萄進行產量預測等主要功能。

4 結論

（1）確定白山市葡萄7個生育期及對應時間，分別為休眠期，對應時段為前一年11月至當年4月中旬；樹液流動期，對應時段為4月21—5月10日；萌芽和新梢生長期，對應時段為5月11—6月5日；開花坐果期，對應時段為6月6—7月15日；漿果生長期，對應時段為7月16—25日；漿果成熟期，對應時段為7月26—8月15日；落葉期，對應時段為10月中旬前后。

（2）利用2018—2020年葡萄產量數據和氣象觀測數據確定各生育期適宜氣象指標，其中氣象指標包含溫度（≥10 ℃積溫、平均氣溫、平均地面溫度、10 cm平均地溫、20 cm平均地溫）、降水、日照氣象要素。

（3）建立了葡萄的產量預測模型并通過顯著性檢驗，通過回代檢驗模型預測效果較好。以研究成果為基礎建立了包括蜜汁葡萄在內的白山市特色農業氣象服務平臺。

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