成宁市葛仙山景区原生态樱花群落花期的分析研究

2020-07-14魏华兵李磊罗昱

湖北农业科学 2020年8期

魏华兵李磊罗昱

摘要：采用2011-2019年成宁市葛仙山景区野生樱花9年的花期调查资料和临近区域气象站同期的观测资料，根据作物发育积温基本恒定的理论，利用阶段积温法则、双尺度递推及离散系数统计等方法，分析研究葛仙山景区原生态樱花群落的花期特征及其积温预报指标。结果表明，葛仙山景区樱花的始花期、盛花期的平均日期分别为3月11-12日、3月15-16日，始花期一盛花期的平均间隔为4-5 d。阶段积温方法预报景区樱花的始花期和盛花期的指标为从1月11日起，≥1.1℃的阶段积温分别为316.8、369.7℃，该指标预报花期误差平均为2-3 d。

关键词：葛仙山景区;樱花;花期;预报指标;成宁市

中图分类号：S662.5

文献标识码：A

文章编号：0439-8114（ 2020） 08-0103-04

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.08.023

21世纪初，随着低碳发展理念的崛起，生态旅游成为人们旅游消费的新热点。生态旅游是以有特色的生态环境为主要景观的旅游，具有较强的地域和季节特性[1]。咸宁市春季的生态旅游观赏性高，野樱花普遍分布在咸宁各山区，而葛仙山野樱花群落历史悠久[2]。葛仙山景区以其万亩原生态樱花群落的独特资源成为湖北省旅游发展委员会在2018年乡村赏花游中首推的樱花景观旅游区。连片的樱花群落在整体上能形成“云霞”般的美感，每年3、4月慕名而来赏花、观光、摄影、踏青的游客络绎不绝。

植物的花期变化与其生长的气象条件、土壤条件、栽培管理技术等因素有关[3-9]。樱花的花期具有季节性。程潇筱等[3]指出，光照、温度、营养条件等均可以在文心兰花期调控中发挥作用。刘中新等[9]的研究表明，杜鹃花期与其生长前期的温度条件关系密切。葛仙山景区的原生态樱花群落是自然衍生的野樱花，土壤为山地棕红壤土，气象条件成为影响樱花每年花期变化的主要因素。国内外有关樱花花期与气象条件关系的研究较多[10-17]，日本等国家很早就开展了樱花的花期预测研究[10，11]。张增信等[13]对南京市绿萼梅、绯红晚樱、日本樱花等8种常见观赏树木的初花、盛花和末花期等花期进行特征分析。陈正洪等[14]对武汉大学樱园日本樱花花期的研究中，利用冬季平均气温建立了始花期的（非）线性关系模式。这些研究是基于某地段人工栽培品种的樱花植株进行的，其结论对研究葛仙山旅游景区的野樱花花期有一定借鉴意义。但景区更需要了解大范围樱花群落的花期规律，不局限于地段、植株和品种，通过樱花群落的花期预测来确定最佳观赏期，据此来进行旅游推介发布、协调景区交通安全、接待管理等工作。因此，本研究分析了咸宁市葛仙山原生态樱花群落的花期规律及其与气象条件的关系，以期对开展樱花花期预报的旅游气象服务，指导景区的开发和管理提供参考。

1 资料与方法

1.1 花期调查和气象资料

葛仙山属于幕阜山余脉北麓的分支，位于咸宁中部的赤壁市中坪村境内，距离市区约40 km，114°07' E，29°39'N，面积6 km2。旅游区大部海拔高度为300-700 m，平均海拔高度约500 m，最高峰海拔642.7 m。目前，葛仙山景区0.18万hm2内集中生长着约20万株野樱花树，形成华中地区最大的原生态樱花群落，种群的樱花品种主要有单齿樱桃（华中樱）、樱桃、短尾叶樱、光叶樱、打箭樱桃、尾叶樱6个野生种类，从颜色上看为白、粉、红三色，外形形态有伞状和叠状。每年大约3月进入花期，4月花期结束。

葛仙山是一个开放式的旅游景区，缺乏连续的樱花专业观测资料，采取调查的方法获取了葛仙山景区野生樱花群落2011-2019年共9年的花期资料。葛仙山没有气象观测站，邻近国家气象观测站的下垫面环境和海拔高度与葛仙山都存在较大差异，本研究选用的是同处于幕阜山余脉且海拔高度与葛仙山景区平均高度相近的雪峰山区域气象观测站1-3月的日平均气温、日最高气温资料。

1.2 研究方法

1.2.1 花期调查标准通过对葛仙山景区从事樱花种植、旅游接待、摄影爱好者、户外运动等人员以及旅游管理部门发布的有关樱花花期信息的网上调查、电话咨询和实地考证，得到大量樱花花期的实景照片和文字描述材料，由于资料展现樱花花情的角度不一致，景区的地形地势和樱花品种也存在差异，在确定景区樱花花期的标准上，本研究没有采用常见樱花花期的生育期标准，从景区旅游观赏的角度，选定景区樱花的始花期标准为主景区内有1株以上樱花树的花大部分开放，已开花树所占面积不超过1/5;景区樱花的盛花期标准为景区已开花树所占面积达2/5以上。

1.2.2 积温计算方法樱花花芽的发育与气温有关，樱花花期的相关研究[10-15]均表明温度是影响樱花花期的主要气象因子，也需要一定的总热量，总热量常用总积温或者有效积温来表示。张增信等[13]、陳正洪等[14]、马晶吴等[16]就是通过“日序”与花前期平均气温的关系式，计算有效积温的方法来预报樱花花期。对樱花花前期总热量的表述除了日平均有效积温外，日本比较有名的“樱花开花600度法则”采用日最高气温累加值的方法来表示。

为了分析樱花群落的花期温度影响指标，本研究采用一定温度条件下的日平均气温或日最高气温积温来分别表示樱花开花前期的总热量，其计算公式如下。

式中，Q为花前期一定条件的阶段积温，m为一定温度条件下的发育历期，T为发育历期间的阶段温度值，c为影响发育的温度阈值。

1.2.3 离散系数离散系数也称为变异系数，是标准差与平均数的比值，用百分数表示。它表示的是各观测值离其平均值的离散程度[18]，其公式为：

通过对式（4）数据进行三维描图，在离散系数的低值区域中，分析确定葛仙山景区樱花花前期热量的适宜积温指标。

2 结果与分析

2.1 花期资料分析

根据2011-2019年葛仙山景区樱花花期的调查资料（表1），计算得到葛仙山景区樱花始花期平均日期为3月11-12日，盛花期平均日期为3月15-16日，始花期与盛花期间隔平均为4-5 d。2011-2019年葛仙山景区樱花的始花期和盛花期年际间的变化较大、趋势一致，始花期最早为3月4日，最迟为3月27日，年际相差最多达23 d;盛花期最早为3月7日，最迟为4月1日，年际相差最多达25 d;花期的年际波动频繁，花期在平均日期2d以内的只有2年。

2.2 花期热量指标分析

2.2.1 离散系数分析花期热量指标的稳定性直接影响花期预测的结果，为了分析气温对野生樱花花期的影响阀值和起始计算日期，分别对2011-2019年葛仙山景区樱花始花期和盛花期的日平均气温和日最高气温累积温序列值，用双尺度递推的模式从1月1日起到野樱花的始花期和盛花期止，温度以0.1℃为间隔，日序以ld为间隔进行了离散系数计算，得到了4个cv数矩阵，用三维曲面图可以直观地观察其分布情况，见图1至图4。

2.2.2 花期熱量指标分析作物完成发育阶段所需积温基本恒定的积温理论[19.20]是用离散系数分析积温指标的基础，从4个cv数据矩阵的分布可以看出，每个分布都有1个cv的低值区域，且分布位置大体相近，说明影响樱花花期生长发育的阀值温度和起始日期是存在的;时间变化对离散系数的影响较大，特别是在1月20日以后，cv的值都有快速增加并出现波动的情况，而温度变化对离散系数的影响相对平缓。植物的物候是植物长期与气候和自然环境相适应形成的生长节律[21]，樱花每年落叶后进入休眠期，树体在自然休眠后需要一定时长的低温，才能解除休眠进入萌芽开花过程[22]。cv低值区域对应的日期应该是葛仙山景区樱花花芽的平均复苏期。对给定的樱花花期生长下限温度，从花芽复苏计算到开花阶段的累年积温数据序列，其离散系数一定在接近cv数据矩阵的最低值。表3给出了4个cv数据矩阵中最低值的计算情况。

从表3可知，2011-2019年樱花花期的日平均气温积温和日最高气温积温序列的离散系数最低值差异在一个量级上，下限温度阀值除盛花期日最高气温积温指标不同外，其他基本相同，在起始计算日期上，两类指标分别在始花期、盛花期接近。说明两类指标均可以在樱花花期预测中采用。从cv最低值原则来看，日最高气温积温指标在始花期积温指标中略占优，日平均气温积温指标在盛花期积温指标中略占优。

2.2.3 花期积温指标验证为了便于始花期和盛花期积温指标计算的统一，选用日平均气温积温序列的离散系数矩阵中最低值对应的积温平均值作为葛仙山景区樱花花期积温指标。具体指标为从1月11日起，≥1.1℃的日平均气温累积值≥316.8℃时，景区樱花进入始花期;日平均气温累积值≥369.7℃时，景区樱花进入盛花期。利用该指标，对2011-2019年葛仙山景区樱花的始花期和盛花期情况进行验证，其结果为预报樱花始花期偏早、偏晚的年份各占50%，平均误差为2.0 d，最大误差偏早5d、偏迟4d;预报樱花始花期偏晚的年份居多，有5年，偏早只有1年，平均误差为偏早不到1.0 d，偏晚2.4 d，具体情况见表4。

3 小结与讨论

根据2011-2019年葛仙山景区樱花花期的调查资料分析，景区樱花始花期平均在3月11-12日，盛花期平均在3月15-16日，但花期的年际波动大，超过75%以上的年份都偏离平均日期2d以上。

以日平均气温作为阶段积温的累加要素，分析得到的葛仙山景区樱花花期指标为从1月11日起，≥1.1℃的日平均气温累积值≥316.8℃时，进入始花期;日平均气温累积值≥369.7℃时，进入盛花期。该指标2011-2019年验证结果为始花期预报平均误差为+2 d，盛花期预报平均误差为-3 d

积温方法作为研究植物花期与气象关系的常用方法，除了下限温度会影响花期发育的积温指标外，不同的起始日期也会影响花期积温指标的稳定性。本研究通过积温数据序列进行离散系数分析方法，发现cv数据矩阵均存在明显的集中低值区域，也证实了下限温度和起始日期会影响樱花花期的积温指标;从樱花生长发育过程来看，樱花必须从休眠转入花芽复苏才能进入开花阶段，也能就起始日期对积温指标的影响给出合理解释。

葛仙山景区原生态樱花群落所占的面积较大，海拔高度、地形和樱花品种的差异会造成樱花花期的错时开放，本研究基于旅游观赏的角度确定的樱花花期划分标准有一定的合理性，但不能对樱花的花期进行精准分析。采用平均海拔高度和下垫面环境相似的临近区域自动站气象资料，是无资料地区的常用方法，但没有对不同海拔高度的樱花积温指标及积温垂直递减率进行分析，制约了积温指标的应用范围。本研究中还发现，樱花在1月花芽复苏后期，持续的<5℃以下的低温天气或短期的>20℃的高温天气，不仅会影响花期的推迟或提前，而且积温指标对这些年份的花期预报误差都大于误差平均值，其原因有待进一步研究。

参考文献：

[1]唐承财，钟林生，成升魁.我国低碳旅游的内涵及可持续发展策略研究[J].经济地理，2011，31（5）：862-867.

[2]杨云飞，葛仙山野樱花群落的科普与旅游价值[J].科协论坛，2017（1）：35.

[3]程潇筱，尹俊梅，杨光穗.文心兰花期调控技术的现状与展望[J]热带生物学报，2007，13（4）：55-57.

[4]王连喜，陈怀亮，李琪，等.植物物候与气候研究进展[J].生态学报，2010，30（2）：447-454.

[5]徐雨晴，陆佩玲，于强气候变化对植物物候影响的研究进展[J]资源科学，2004，26（1）：129-138.

[6]张福春.气候变化对中国木本植物物候的可能影响[J].地理学报，1995 .50（5）：402-410.

[7]叶海龙，吴海镇.气象因子预测油菜盛花期的探讨[J]浙江农业科学，2013（9）：1080-1081.

[8]李苇洁，聂忠兴.百里杜鹃自然保护区血凝灾情分析及重建思考花花期预报方法的探讨[J].林业科学，2008（ 11）：113-116.

[9]刘中新，朱慧丽，李建平，等.麻城龟峰山卉杜鹃花期滚动预报方法探讨[J].气象科技，2016，44（1）：130-135.

[10] MILLER-RUSHINC A J，KATSUKI T，PRIMACK R B，et al.Im-pact of global warming on a group of related species and their

hvbrids： cherrv tree（ Rosaceae） flowering atMt. Takao， Japan[J]American journal of botany .2007， 94： 1470 -1478.

[11] CHUNC U， JUNG JE，SEOH C，et al.Using urban effect correct—ed temperature data and a tree phenology model to project geo一graphical shift of cherrv flowering date in South Korea[J].Climat-ic change， 2009， 93：447-463.

[12]尹文昱，肖日光，王宗敏，等.大連地区大樱桃始花期预报模式研究[J].安徽农业科学，2011，39（3）：1346-1347，1350.

[13]张增信，王言鑫，杨艳蓉，等.南京地区8种常见观赏树木花期可预报研究[J]生态科学，2014（4）：642-648.

[14]陈正洪，肖玫，陈璇.樱花花期变化特征及其与冬季气温变化的关系[J].生态学报，2008，28（11）：5209-5217.

[15]舒斯，肖玫，陈正洪.樱花始花期预报方法[J].生态学报，2018. 38（2）：405-411.

[16]马晶昊，谭诗琪，龙帅，等.长沙植物园樱花花期预报方法[J]江西农业，2017（17）：118-119.

[17]饶红欣，彭信海，王萍，等.日本樱花花期观测与规律分析[J]经济林研究，2014（2）：133-135.

[18]夏圣亭.关于离散系数的探讨[Jl.大学数学，1997（2）：140-142.

[19]吴玉洁，叶彩华，姜会飞，等.不同积温计算方法作物发育期模拟效果比较[J]中国农业大学学报，2016，21（10）：117-126.

[20]叶彩华，周孝煌，姜会飞，等.下限温度对北京樱花盛花始期模拟效果的影响[J].中国农业气象，2018，39（1）：1-8.

[21]王连喜，陈怀亮，李琪，等.植物物候与气候研究进展[J].生态学报，2010，30（2）：447-454.

[22]张艳芳.樱花花期早知道[J].花木盆景（花卉园艺），2009（3）：8.

基金项目：湖北省气象局科技发展基金市县专项资助项目（2020J09）