开花期气象因子对樱桃产量的影响分析

刘春涛，郝翠萍，徐晓亮，侯忠新

（1.青岛市崂山区气象局，山东青岛 266102；2.青岛市气象局，山东青岛 266003）

崂山区位于山东半岛东南部的黄海之滨，地处北纬36。05’～36。19’、东经120。24’～120。42’，属于暖温带大陆性季风气候，同时兼有海洋性气候特点，崂山区素有青岛水果之乡的美誉，樱桃种植有100多年的历史，全区现有樱桃品种30多个，40余万株[1]，自1996年举办樱桃节至今已成功举办了23届，樱桃节已经成为崂山区发展旅游业和城市休闲观光农业的特色品牌。

崂山樱桃树一年之中，经过萌芽、开花、坐果、落叶、休眠等过程。崂山樱桃是喜光、喜温、喜湿、喜肥而不耐寒的落叶果树[2-5]。适宜在土质疏松、通透性好pH值为5.6～7.0的沙壤土质中栽培。年平均气温12.6℃，3月份为樱桃开花期，多年月平均气温为5.5℃。年平均降雨量658.5mm，年日照时数在2 600～2 800h，≥5℃的积温平均为4 322℃，当气温＞5℃时，樱桃树开始萌芽，8～10℃为萌芽的适宜温度，开花期适宜的温度为10～16℃，幼果期适宜的温度为10～22℃，着色期到成熟期日较差越大，越有利于着色和糖分积累，日较差为日最高气温与日最低气温是的差值。

崂山樱桃不同发育期和不同器官遭受低温的临界值不同[6]。冬季休眠期的最低气温≤-20.0℃时，樱桃树会遭受冻害致死。樱桃在花芽膨大期、花蕾期遭受轻霜冻害的最低气温为-1.0～-2.0℃，在初花期遭受轻霜冻害的最低气温为-0.5～-1.5℃，在盛花期、初果期遭受轻霜冻害的最低气温为0.0～-1.0℃，查阅崂山区气象资料，冬季的最低气温低于-20℃及以下的低温40年不遇，因为崂山区濒临黄海，受海洋气候调节，冬季崂山区樱桃一般不会遭受冻害。崂山樱桃遭受的主要气象灾害为开花期的霜冻、大风和连阴雨，成熟期的大风、暴雨、冰雹和干旱等。

多年来农业专家、果树专家、气象专家对樱桃的栽培技术、管理技术、樱桃生长适宜的气候条件等做了深入细致地研究，积累了丰富经验，为本研究提供了借鉴[2-5]，但是针对樱桃开花期气象因子对产量的定量研究尚不多见，本文研究了开花期的气象因子对樱桃产量的影响，从而确定崂山樱桃开花期的主要农业气象指标，为开展樱桃气象服务提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 资料来源

2010～2016樱桃产量资料取自崂山区统计局（单位kg/hm2），用2000～2014年做历史拟合，2015、2016年预报检验。气象资料为崂山区气象局李村站的气象观测资料，选取的气象资料为2000～2016年3月上旬～4月上旬，即从开始萌芽～开花末期的旬平均气温、旬最低气温、旬日照时数和旬降雨量。崂山樱桃通常3月上旬为花芽膨大期、3月中旬为花蕾期、3月下旬为初花期～盛花期、3月下旬～4月5日前后为开花末期～初果期。

1.2 研究方法

对2000～2014年樱桃产量资料进行处理，用分离法[6]把实际产量资料分为时间趋势产量、气象产量和影响产量的噪音项三部分，趋势产量主要是由品种特性、耕作措施、土壤肥力等因素决定，是时间的函数。实际产量减去趋势产量认为是自然因素对产量的影响（主要是气象因素）称为气象产量，即：

式中Y为实际产量，Yt为时间趋势产量，YW为气象产量；△Y为噪音项，即随机误差，通常为了研究问题方便而忽略不计。

处理后的产量资料，都不同程度地消除了农业技术水平的影响，可以定量地分析气象条件与产量的关系，来确定农业气象指标。产量与樱桃各发育期的气象条件都有关系，如果把影响产量的所有气象因子都考虑进去，得到函数关系，目前尚难做到。为了研究问题方便，农业气象中通常把作物或果树关键发育期的关键因子作为研究对象[6]，崂山区樱桃3月上旬～4月上旬正是樱桃发芽～开花期，这一时期是樱桃产量形成的关键发育期，因此研究樱桃发芽～开花期气象因子对气象产量影响的函数关系，从而确定主要农业气象指标，农业气象指标对开展气象服务有指导意义。

利用中国气象局研发的农业气象产量预报业务系统（WAPFOS2015.1.0版本）[7]，建立崂山区樱桃产量与开花期气象因子之间的预报模型。筛选出樱桃开花期影响产量的主要气象因子；再利用樱桃产量的年景资料与气象因子做膨化相关分析，进一步确定影响樱桃年景的气象因子，并对因子进行分析，为开展气象服务提供技术支撑。

2 结果与分析

2.1 崂山区樱桃趋势产量、气象产量的预测模型

利用中国气象局研发的农业气象产量预报业务系统（WAPFOS2015.1.0版本）筛选关键时期的关健气象因子，建立预报模型、预测及检验。WAPFOS系统设定的引入因子的临界值为：单相关系数0.30，滑动方差为0.15，因子引入水平值为2.50，因子剔除水平值为2.5，方程引入的气象因子为4个。

对2000～2014年的崂山区樱桃产量做历史资料拟合，选取气象产量模拟采用绝对差值（Yi-Yt），气象产量预测用逐步回归，趋势产量历史模拟采用灰色模型平滑，趋势产量预测采用以上模拟集成，通过WAPFOS系统分析输出的崂山区樱桃趋势产量预测模型为：

利用建立的预报模型将2015年开花期3月上旬～4月上旬的气象资料输入模型，得到的2015年气象产量预报模型为：

同理将2016年对应的气象资料代入预报模型得到2016年气象产量预报模型为：

（3）、（4）式中X1表示3月上中旬的旬最低气温，X2表示3月中下旬的降雨量，X3表示4月上旬降雨量，X4表示4月上旬的日照时数，气象因子X1、X2、X3、X4均通过了α=0.05的显著性检验。

（3）、（4）式中软件输出的方差值为12.475，复相关系数R=0.912，剩余方差为σ=137.88

2.2 崂山区樱桃产量历史拟合

对2000～2014年崂山区樱桃产量的输出结果见表1，表1中实际产量拟合为实际产量的估算值，气象拟合产量为气象产量的估算值，残差为实际产量与实际产量拟合的差值，残差%为残差与实际产量的百分数，由下表可知最小误差为0.18%，最大误差：10.27%，误差＞10%个数为1（N），误差＞5%个数为3（N）。

2.3 对模型进行历史拟合与预报检验

由表1经计算，2000～2014年历史产量的平均拟合率[8]

对建立的气象产量回归模型进行F检验[9]：本例中样本容量为15，即n=15，气象因子为4个，即p=4根据计算公式：Syy=U+Q（3）（式中Syy表示总的离差平方和，U表示回归平方和，Q表示剩余平方和）

表1 崂山区樱桃产量历史拟合输出结果（kg/hm2）

因为分子自由度f1=4，分母自由度f2=10，在信度α=0.05时，查F分布表可知，Fα=3.48

F＞Fα，因此建立的逐步回归方程效果显著。

分别2015、2016年气象资料代入（2）（3）式和（2）（4）式，得到：

2015年预报产量为5 460.05（kg/hm2），实际产量5 086.50（kg/hm2），误差7.34%

2016年预报产量4 834.04（kg/hm2），实际产量 4 935.00（kg/hm2），误差2.04%

因此以上回归模型选取的4气象因子是影响崂山樱桃开花期产量的主要因子。即X1表示3月上中旬的最低气温，X2表示3月中下旬的降雨量，X3表示4月上旬降雨量，X4表示4月上旬的日照时数。

3 结论与讨论

3.1 开花期影响崂山区樱桃产量的主要气象因子有4个：即3月上中旬的最低气温、3月中下旬的降雨量、4月上旬降雨量和4月上旬的日照时数。开花期影响崂山区樱桃年景的气象因子有1个即历年3月上旬的最低气温。

3.2 气象产量与3月上中旬的最低气温呈正相关，3月上旬～中旬崂山区樱桃处于花芽膨大期～花蕾期，最低气温越高越有利于樱桃发芽，最低气温越低越不利于花芽生长；3月中下旬的降雨量与气象产量呈负相关，3月中下旬樱桃处于花蕾期～开花期，此时遇到强降雨或连续性降雨天气，会影响樱桃正常开花与传粉，从而影响产量[5]；气象产量与4月上旬降雨量呈正相关，4月上旬樱桃处在坐果期，正是樱桃需水的关键期，降雨量愈多愈有利于果实膨大增长、有利于产量的增加；4月上旬的日照时数与气象产量正相关，此时樱桃处在盛花期～初果期，日照充足，光合作用增强会有利于樱桃产量的形成。

3.3 根据崂山区樱桃历史产量资料与气象资料对比分析，2007年、2009年减产的主要原因是3月上中旬樱桃处于花芽膨大期～花蕾期，最低气温均小于-5.0℃，遭受了严重冻害；3月中下旬樱桃处于花蕾期～开花期，温度适宜、日照充足降雨量小于5mm，有利于处于开花期的樱桃受精与传粉，如2002年、2006年，4月上旬的降雨量均大于15.0mm为丰收年，如2008年、2011年。

3.4 由于崂山地区靠近黄海，受海洋气候影响显著，春季气温回升较晚，樱桃的发育期较内陆同纬度地区推迟约1个月左右，气象因子对樱桃产量的影响程度较轻，具体气象指标的影响时段也不同。又由于樱桃产量资料的时间序列比较短，统计分析结果有待在今后的实际工作中进一步验证。