李 楠，李雪源，宋 波

(1.山东省气象防灾减灾重点实验室，济南 250000；2.聊城市气象局，聊城 252000)

0 引言

在植物的生长发育进程中，气温作为重要的影响因子之一，与植物的物候期存在显著的相关性[1]。根据农业生产和作物所处的气象条件等问题，人们提出了界限温度的概念，用以标志某些重要农事活动的开始和终止[2]。农业气象学中常用的界限温度有0 ℃、3 ℃、5 ℃、10 ℃、15 ℃和20 ℃[3]。其中逐日平均气温稳定通过3 ℃、5 ℃的初日预示早春作物播种和树木开始生长[4]。在鲁西地区，日平均气温稳定通过0 ℃时，树木生理开始活动；日平均气温稳定通过5 ℃时，树木的叶芽开始萌动。同时，大量文献表明，植物花期预测建模的过程中，温度因子的相关性优于其他气象要素[5]。

冠县地处华北平原南部，黄河古道河滩高地，其土壤为冲击固定草甸风沙土，为鸭梨栽培提供了优越的自然条件[6]。冠县鸭梨不仅享有“鸭梨甲天下”的美称，其花期、采摘期也成为当地鸭梨文化旅游品牌的重点，因此对开展花期预测提出了更高要求[7]。文章拟在气候变化的背景下，以冠县近61 a的日平均气温数据与梨花始花期观测资料为基础，分析界限温度0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃与梨花始花期的相关性，并进行预测[8]。该研究成果可为当地的农业生产管理及旅游业提供科学依据[9]。

1 资料与方法

主要资料来自冠县国家气象观测站1961—2021年的逐日平均气温数据和2012—2021年冠州梨园内鸭梨始花期物候观测资料。

以1月1日为日序列数起点，将冠县日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃初日数据和鸭梨始花期数据转化为日序资料。分析冠县日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃初日及鸭梨始花期日序列数变化特征。采用线性回归趋势分析法，利用时间与变量的相关系数对上述变化特征进行显著性检验[10]。

2 结果与分析

2.1 冠县日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃初日与鸭梨始花期的关系

根据冠县国家气象观测站资料计算出历年日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃初日，同2012—2021年冠县鸭梨始花期物候数据统一转换为日序列数，进行相关性分析，进一步探讨日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃等不同界限温度初日对鸭梨始花期的影响。

结果显示：鸭梨始花期与日平均气温稳定通过3 ℃、5 ℃初日日期均呈现较为明显的相关性(表1)，冠县鸭梨始花期日序与日平均气温稳定通过5 ℃初日日序相关性系数为0.819，回归方程系数的F检验值对应的显著性概率0.004(<0.05)，表示线性回归具有显著性，系数t检验值对应的显著性概率0.004(<0.05)，即线性假设也是显著的。冠县鸭梨始花期日序与日平均气温稳定通过0 ℃、7 ℃初日日序的相关系数，均未通过P<0.05的显著性检验。即鸭梨始花期日序与日平均气温稳定通过5 ℃初日日序的相关性最好，与日平均气温稳定通过3 ℃初日日序的相关性次之。故文章选取日平均气温稳定通过5 ℃初日作为高影响因子，以此探讨其对鸭梨始花期的影响[11]。

表1 冠县日平均气温稳定通过0 ℃、3 ℃、5 ℃、7 ℃初日日序(X)与鸭梨始花期日序的相关性

2.2 日平均气温稳定通过5 ℃初日日序变化趋势

根据冠县国家气象观测站1961—2021年历年观测资料统计显示，日平均气温稳定通过5 ℃的初日，历年平均为3月3日；最早为2月3日，出现在2002年；最晚为4月1日，出现在1991年。

日平均气温稳定通过5 ℃的初日整体呈现提前趋势，线性倾向率为-2.5/10 a(R=0.413，P=0.001)。年代际变化特征分析显示(图1)，1961—1970年为不显著的推后趋势，线性倾向率2.3/10 a(R=0.518，P=0.125)；1971—1980年为提前趋势，线性倾向率为-9.7/10 a(R=0.458，P=0.183)；1981—1990年为不明显的提前趋势，线性倾向率为-2.4/10 a(R=0.135，P=0.711)；1991—2000年为-17.4/10 a(R=0.376，P=0.284)；2001—2010年线性倾向率为7.9/10 a(R=0.215，P=0.551)；2011—2021年线性倾向率为-16.4/10 a(R=0.57，P=0.06)。

图1 冠县日平均气温稳定通过5 ℃初日日序变化趋势

各年代日平均气温稳定通过5 ℃初日日期与1961—2021年61 a平均值对比显示，近10 a的日平均气温稳定通过5 ℃初日与历年平均基本持平；20世纪70年代偏晚8 d，80年代偏晚2.5 d，90年代偏晚3.5 d；1991—2000年提前1.6 d，2001—2010年提前11.3 d。

2.3 冠县鸭梨始花期变化趋势

2012—2019年冠县鸭梨始花期物候观测资料分析显示，日平均气温稳定通过5 ℃的初日历年平均为3月30日；最早为3月22日，出现在2020年；最晚为4月8日，出现在2012年；始花期日期极差为17 d。鸭梨始花期整体呈现明显的提前趋势，线性拟合倾向率为-14.4/10 a(R=0.86，P=0.001)。该趋势与日平均气温稳定通过5 ℃初日日序列数的变化特征一致。

2.4 构建冠县鸭梨始花期预测模型

利用2012—2019年冠县日气温稳定通过5 ℃初日(X)与鸭梨始花期的日序资料，建立鸭梨始花期(Y)预测模型：

Y=0.412X+63.141

(1)

检验结果显示，2020—2021年鸭梨始花期的预测准确率[12](公式2)为97%、99%，预测效果较好。

(2)

式中，Pv预测值；Av实际值；Ac预测准确率。

3 结束语

文章利用相关分析法和回归分析法对界限温度与梨花始花期的相关性进行分析，得出以下结论：

1)冠县鸭梨始花期与日平均气温稳定通过3 ℃、5 ℃初日之间存在较为明显的正相关性，与日平均气温稳定通过5 ℃初日的相关性更好。

2)1961-2021年冠县日平均气温稳定通过5 ℃初日总体呈提前趋势，该趋势表现不明显。

3)冠县鸭梨始花期与日平均气温稳定通过5 ℃初日的变化趋势总体一致，均表现为提前。日平均气温稳定通过5 ℃初日的年代际变化呈现波动性特征，20世纪70年代和21世纪初期呈现不明显的推后趋势，20世纪80、90年代和21世纪20年代呈现提前趋势。

4)基于冠县鸭梨始花期日序与日平均气温稳定通过5 ℃初日日序，建立鸭梨始花期预测模型，回代检验显示2020年和2021年的始花期日序预测准确率为97%、99%，拟合效果较好。可为当地梨花始花期的预测提供服务依据。