梨樹始花期與氣象因子的影響分析及預報模型建立

摘要為開展梨屬植物開花期精細化氣象服務，提升梨樹始花期預報精度。本研究基于1999—2023年四川成都新津區梨樹物候觀測數據與氣象資料，采用Julian日換算法分析梨樹始花期特征，運用數理統計方法分析梨樹始花期與氣象因子的相關性。選取1999—2018年數據資料，利用逐步回歸法建立梨樹始花期預報模型，并利用2019—2023年數據進行模型預報檢驗。梨樹始花期特征表明，梨樹始花期在3月上旬至3月下旬，常年平均始花期在3月13日，始花期最早和最晚相差22d，花期持續日數最短與最長相差14d。相關性結果顯示，始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負相關（<0.01），與花前21 d降水日數呈正相關（<0.05），花前14 d的7日滑動平均氣溫穩定通過11.6℃后3～10d為梨樹進入始花期的氣象指標；梨樹花期持續日數與雨日、降水量、日照時數呈正相關（<0.05），小雨天氣有利于延長花期。預報模型建立和檢驗結果表明，通過當年1—2月≥0℃活動積溫和1月最高氣溫能有效預報梨樹始花期，較常年花期提前13d進行預測。本研究為梨花觀賞精準化的氣象服務提供參考。

關鍵詞梨樹；始花期；氣象因子；相關性分析；氣象預報模型

中圖分類號S661.2；S165 文獻標識碼A 文章編號1007-7731（2024）20-0103-06

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.021

Analysis of the influence of meteorological factors and forecasting model building for the flowering phase of pear

DENG Ruijie CHEN Zhilong CAI Xinming ZHAO Guiqiong

（Chengdu Xinjin District Meteorological Bureau， Chengdu 611432， China）

Abstract To develop refined meteorological services for pear plant flowering period and improve the prediction accuracy of pear first flowering period in Xinjin District Chendu of Sichuan Province. Based on the phenological and meteorological data of pear trees in the research area from 1999 to 2023， the Julian day conversion method was used to analyze the characteristics of pear tree first flowering date， and the mathematical statistics method was used to analyze the correlation between pear tree first flowering date and meteorological factors. The stepwise regression method was used to select the data from 1999 to 2018 to establish the prediction model of pear tree first flowering date. The data from 2019 to 2023 was used to test the model prediction. The characteristics of the first flowering date of pear trees showed that the first flowering date of pear trees was from early to late March， and the average annual first flowering date was March 13. The difference between the earliest and latest first flowering date was 22days， and the difference between the shortest and the longest flowering duration was 14days. The correlation analysis results showed that the first flowering stage was negatively correlated with the mean minimum temperature in the 14 days before anthesis （<0.01）， and positively correlated with the rainfall days in the 21 days before anthesis （<0.05）. The 7-day moving average temperature in the 14days before anthesis was stable through 11.6℃， and 3-10days after the 7-day moving average temperature in the 14days before anthesis was a meteorological indicator for pear trees to enter the first flowering stage. The duration of flowering was positively correlated with rain days （<0.05）， rainfall amount and sunshine hours. Light rain was beneficial to prolong flowering period. The establishment and test of the prediction model showed that the accumulated active temperature of January and February （≥0℃） and the maximum temperature of January could effectively predict the first flowering date of pear trees， which was 13days earlier than the annual flowering date. The above studies provided reference for accurate meteorological services of pear flower viewing.

Keywords pear; flowering phase; meteorological factors; correlations analysis; meteorological forecast model

影響梨樹生長發育的因素有氣候、品種、土壤、栽培技術、地勢和生物因子等。在一定的環境下，品種、土壤和栽培技術等變化不大，而氣候條件變化差異較大，是影響梨樹生長發育的主要原因之一^[1]。果樹的開花時間受溫度、空氣相對濕度、光照、土壤養分和水分等環境因素的影響，開花前期氣候條件的積累在一定程度上反映了開花的早遲。目前已有諸多學者開展了植物花期與氣候關系的研究。陳樂等^[2]、闕欣欣等^[3]和趙桂瓊等^[4]分別對不同地區的桂花花期與花前氣象條件進行關聯分析，得出花前溫度是影響桂花開花的關鍵因素之一，相對低溫能促進其花芽分化。董海濤等^[5]、王曉默等^[6]和張惠霞^[7]通過對桃樹始花期與氣象因子的相關性進行分析，成功建立了桃樹花期預報模型，為桃樹始花期預報提供參考。張倩等^[8]分析表明，影響庫爾勒香梨盛花期的最優勢相關氣象因子是3月平均最高氣溫、4月至始花期平均氣溫與4月至始花期合計日照時數。毛明策等^[9]利用蘋果物候觀測資料和相應氣象資料，分析了溫度nBZAK/YOPUSC+HSrdTUqs+6xgkNjcSYAOLUDj2U7YY8=對其初花期的影響，得出當日平均氣溫10℃左右蘋果開始進入初花期。呂清華等^[10]通過數學公式法和物候法成功預報了陽信鴨梨花期。郭連云等^[11]對影響梨樹始花期的氣象因子進行分析，得出影響梨樹始花期的主要氣象因子是氣溫穩定通過5.0℃到3月底的積溫值。李德等^[12]從酥梨始花期和整個花期的日最低氣溫的概率分布入手，建立了酥梨花期低溫冷害風險評估模型。

近年來，多因子氣象預報模型等方法的引入有效提升了梨樹始花期和盛花期預測的準確性。李煥梅等^[13]分析了氣象因子與黃花梨花期相關性，結果表明，開花期天數與降水量、>5℃積溫、>10℃積溫、日照時數呈明顯正相關關系；其中，>5℃積溫相關性最好，可作為預測黃花梨花期天數的重要依據。各地氣象部門發布的梨樹花期預報，有助于游客安排觀賞梨花的行程，為當地旅游業帶來了良好的經濟效益。同時，梨樹花期預報對農業生產也具有一定的指導意義，有助于種植者合理安排梨樹的栽培和管理。在全球氣候變化背景下，各地梨樹花期呈現不同的變化趨勢，給現有花期預報技術帶來了新的挑戰。準確可靠的梨樹花期預報對開展旅游宣傳、規劃景區接待方案等工作具有重要的現實意義。

本文以四川成都新津梨花溪景區梨花為研究對象，分析1999—2023年該區的梨樹花期特征、梨樹始花期與氣象因子的相關性，選取相關性較大的氣象因子建立始花期預測模型，為研究區開展賞花旅游氣象服務提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區基本情況

研究區屬四川盆地西北部氣候分區，受季風影響較大，雨熱同期，春季濕潤多雨，氣溫回升較快；受地形地貌影響，局地氣候差異較大。內部以丘陵地形為主，平均海拔535m。該區梨樹花期通常在3月上旬開始，4月下旬結束。

1.2 數據來源

1999—2023年梨花物候觀測資料來源于成都新津區文化體育和旅游局，氣溫、降水和日照時數等氣象資料來源于新津區國家氣象觀測站。

1.3 試驗方法

1.3.1 梨樹花期特征分析 采用Julian日換算法對物候期記載時間進行物候期天數轉換，將逐年梨樹花期出現日期轉化成距1月1日的實際日數（日序），設1月1日為1，1月2日為2，1月3日為3，以此類推。統計梨樹1999—2023年花期物候觀測資料，根據其年際變化進行花期特征分析。

1.3.2 梨樹始花期與氣象因子相關性分析 對梨樹開花前1～28 d的氣象要素（日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數、降水量和降水日數）按每7 d為周期進行統計，應用SPSS軟件計算其與始花期的皮爾遜相關系數（），并通過檢驗進行差異性分析，得出影響始花期的花前氣象因子，計算公式如式（1）～（2）；然后對影響始花期的花前氣象因子進行滑動平均分析，得出梨樹進入始花期的氣象指標。滑動平均公式如式（3）所示。對梨樹花期持續日數與花期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時數、降水量和降水日數等氣象要素進行相關性分析。

（1）

式中，為相關系數，、為變量，、為平均值，為序列長度。

（2）

式中，是樣本大小。

（3）

式中為滑動長度，取值7；是樣本數量。

1.3.3 梨樹始花期氣象預報模型建立與檢驗 逐步回歸是一種線性回歸模型自變量選擇方法，其基本思想是將變量依次引入，每引入一個新變量后，對已入選回歸模型的舊變量進行逐個檢驗，將無統計學意義的變量刪除，以保證所得自變量子集中每一個變量都具有統計學意義，直到不能再引入新變量為止。選取1999—2023年梨樹始花期與上年12月至次年2月顯著相關的氣象因子，應用SPSS軟件通過逐步回歸法構建預報模型。將2019—2023年氣象資料代入預報模型，得到梨樹始花期預測值，并與真實值進行比較，驗證其模型準確性。

2 結果與分析

2.1 梨樹花期特征

根據研究區1999—2023年物候觀測資料（表1）統計結果，得知梨樹始花期在3月上旬至下旬，常年平均始花期在3月13日；始花期最早年（2020年）較常年平均早8d，始花期最晚年（2011年）較常年平均晚14d，最早和最晚始花期相差22d。花期持續日數10～24d，平均日數17d，最短年份為2008年，花期10d，最長年份為2004年，花期24d，最短與最長年份相差14d。以上結果表明，梨樹始花期波動較大，花期持續日數存在明顯的年際波動。

2.2 梨樹始花期與氣象因子的相關性

2.2.1 梨樹始花期與花前氣象因子 花前溫度、降水和日照時數等氣象因子對梨樹開花有重要影響。對梨樹開花前1～28 d的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數、降水量和降水日數按每7 d為周期進行統計，對其始花期進行相關性分析，結果見表2。始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負相關（<0.01），與花前21 d降水日數呈正相關（<0.05），說明花前14 d平均最低氣溫越高，開花越早；花前21 d降水日數越多，花期將推遲。

梨樹開花前14 d平均氣溫如圖1所示，花前7 d平均氣溫11.8℃，日平均氣溫在4.9～18.2℃，平均最低氣溫8.6℃。花前14 d平均氣溫11.8℃，日平均氣溫在5.7～17.8℃，平均最低氣溫8.4℃，反映出花前1～7 d平均最低氣溫略高于花前8～14 d。對開花前1～14 d日平均氣溫進行7日滑動平均分析，結果如圖1所示，經滑動后的日平均氣溫在花前第8天至第7天呈上升趨勢，花前第7天至第4天呈下降趨勢，期間起伏明顯，花前第4天至第1天較為穩定，花前第4天平均氣溫為11.6℃。將花前14 d 7日滑動平均氣溫穩定通過11.6℃作為界限溫度進行回代，發現平均氣溫穩定通過11.6℃后3～10d進入始花期的年份出現概率82%。說明可將7日滑動平均氣溫穩定通過11.6℃后的3～10d定為梨樹進入始花期的氣象指標。

2.2.2 梨樹花期持續日數與氣象因子 通過對梨樹花期持續日數與花期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時數、降水量、降水日數等氣象要素進行相關性分析，其相關系數見表3。降水日數與日照時數通過0.01水平差異性檢驗，降水量通過0.05水平差異性檢驗，說明花期持續日數與降水日數、日照時數和降水量呈正相關。

選取梨樹花期最長年份及最短年份的氣象資料進行對比。由表4可知，花期最長年份（2004年）開花期間以雨晴相間天氣為主，平均氣溫14.5℃，較平均偏高0.2℃，降水量較平均偏多2倍，降水日數較平均偏多10d。而花期最短年份（2008年）平均氣溫15.1℃，較平均偏高0.8℃，降水量較歷年偏多1.5倍，日照時數和降水日數均偏少。說明梨樹花期長短與溫度、降水和日照各因子相互配合、相互影響。

對1999—2023年梨樹花期階段的雨日數進行統計（表5），得知小雨（0 mm≤降水量<10 mm）雨日占花期降水日數的95%，中雨（10 mm≤降水量<25 mm）占4%，大雨（降水量≥25 mm）占1%，說明梨樹花期降雨以小雨為主。由于花期持續日數與降水日數呈正相關，降水日數越多花期持續越長，但降水量過大過急將引起大量落花，造成花期縮短。因此梨樹花期喜雨濕相間，小雨天氣有利于延長花期。

2.3 梨樹始花期氣象預報模型建立

2.3.1 選取氣象因子 將1999—2023年梨樹始花期與上年12月至次年2月降水量、日照時數、相對濕度、平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、月最高氣溫、月最低氣溫≥0、≥5和≥8℃活動積溫等氣象因子進行相關性分析，其顯著因子及相關系數見表6。結果表明，通過0.01差異性檢驗的有1、2月≥0、≥5和≥8℃活動積溫；1—2月≥0、≥5和≥8℃總活動積溫；1、2月平均氣溫、最高氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫；2月最低氣溫；12月至次年2月降水日數。通過0.05差異性檢驗的有2月總降水量；12月和1月日照時數。

2.3.2 構建預報模型 選取以上與梨樹始花期顯著相關的氣象因子為預報因子，通過逐步回歸法建立預報方程，結果如式（4）所示。

（4）

式中，表示始花期預報日序，₁表示1—2月≥0℃總活動積溫，₂表示1月最高氣溫。因此，可以運用1—2月≥0℃總活動積溫、1月最高氣溫兩個因子建立始花期預報模型。

2.3.3 預報檢驗 將2019—2023年氣象資料代入預報模型，得到梨樹始花期預測值，分別為3月16日、3月4日、3月6日、3月16日和3月7日，絕對誤差的平均值為1.2 d（表7），具有良好的預報效果。說明可以通過1—2月的氣象資料，在2月最后1天建立模型進行預報，較常年平均始花期3月13日，能提前約13d進行較精準的預測，為梨花觀賞提供精準化的氣象服務。

3 結論與討論

周美燕等^[14]根據物候資料及春季氣候特點，利用榆樹初花期與鴨梨初花期≥0℃的積溫，預報鴨梨初花期；根據花前生育期特點，利用逐步回歸的方法，對開花前的29種氣象要素進行回歸篩選，成功建立鴨梨初花期統計預報模式。本研究方法與上述方法相似，通過篩選成功建立了梨樹始花期預測模型。

本研究基于1999—2023年研究區梨樹物候觀測數據與氣象資料，分析梨樹花期特征，運用數理統計方法分析梨樹始花期與氣象因子之間的關系，選取1999—2018年數據資料建立梨樹始花期預測模型，利用2019—2023年數據進行模型檢驗，得出以下結論。

（1）梨樹始花期在3月上旬至下旬，常年平均始花期在3月13日；最早和最晚始花期相差22d。花期持續日數最短與最長相差14d。表明梨樹始花期波動較大，花期持續日數存在明顯的年際波動。

（2）始花期與花前氣象條件密切相關，始花期與花前14 d平均最低氣溫呈負相關，與花前21 d降雨日數呈正相關，且花前14 d 7日滑動平均氣溫穩定通過11.6℃后3～10 d為梨樹進入始花期的氣象指標。

（3）梨樹花期持續日數與雨日、降水量和日照時數呈正相關。降雨日數越多，花期持續日數越長，但降水量過大過急將引起大量落花，造成花期縮短。梨樹花期喜雨濕相間，小雨天氣有利于延長花期。

（4）針對梨樹始花期歷年上年12月至次年2月的氣象因子，用逐步回歸方法建立的梨樹始花期預報模型具有良好的預報效果，其影響因子均在1、2月，能較常年平均花期提前13d進行預測，為梨花觀賞提供精準化的氣象服務。

參考文獻

[1] 張利華，任曙霞，張永強，等. 梨樹始花期預報[J]. 氣象科技，2012，40（3）：485-488.

[2] 陳樂，陳林，王明田. 成都市秋桂開花早晚的氣象影響因子分析[J]. 氣象科技，2020，48（5）：774-778.

[3] 闕欣欣，黃瑩，白先達. 桂林市桂花花期與氣候因子關系研究[J]. 南方農業學報，2013，44（11）：1831-1834.

[4] 趙桂瓊，鄧銳捷，陳志龍，等. 成都市秋桂開花期氣象指標及預測[J]. 中國農學通報，2022，38（29）：135-139.

[5] 董海濤，單璐璐，譚麗靜，等. 基于最佳回歸方法的丹東桃樹花期預報研究[J]. 安徽農業科學，2019，47（1）：232-238.

[6] 王曉默，李憲光，董寧，等. 濟寧桃花盛花期預報模式[J]. 農學學報，2014，4（12）：104-106.

[7] 張惠霞. 桃樹始花期與氣象因子的相關分析及預報模型[J]. 安徽農業科學，2013，41（10）：4513-4515.

[8] 張倩，李新建，吉春容，等. 庫爾勒香梨盛花期預報模型初探[J]. 山西農業科學，2012，40（11）：1211-1213，1225.

[9] 毛明策，劉敏茹，姜創業，等. 蘋果初花期與溫度的關系研究[J]. 中國農業氣象，2005，26（2）：123-124，128.

[10] 呂清華，張紅霞，潘愛芳. 陽信鴨梨花期預測方法初報[J]. 山西果樹，2008（1）：14-15.

[11] 郭連云，趙年武. 貴德縣梨樹始花期與氣象因子的相關分析及預報模型[J]. 中國農學通報，2016，32（7）：147-151.

[12] 李德，楊太明，戚尚恩，等. 黃河故道碭山酥梨花期低溫冷害風險的評估方法初探[J]. 中國農業氣象，2009，30（4）：611-615.

[13] 李煥梅，吳平原，章元橋，等. 重慶永川地區氣象因子與黃花梨花期關系分析[J]. 南方農業，2014，8（12）：53-54，58.

[14] 周美燕，高清民，崔曉霞，等. 鴨梨初花期預報模式的研究[J]. 山東氣象，2005，25（3）：32，34.

（責任編輯：胡立萍）

作者簡介鄧銳捷（1991—），男，四川成都人，碩士，工程師，從事綜合氣象業務與服務研究。

通信作者趙桂瓊（1969—），女，四川梓潼人，高級工程師，從事綜合氣象業務與服務研究。