中国富士系苹果主产区花期模拟与分布*

柏秦凤，霍治国，王景红，梁 轶

中国富士系苹果主产区花期模拟与分布*

柏秦凤1，霍治国2，3**，王景红1，梁 轶1

（1．陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心，西安 710014；2．中国气象科学研究院，北京 100081；3．南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京 210044）

在中国富士系苹果的5个主产区，分别选取花期资料系列较长的山东福山（环渤海湾产区）、河南三门峡（黄河故道产区）、甘肃西峰（黄土高原产区）、云南昭通（西南冷凉高地产区）和新疆阿克苏（新疆产区）作为代表站，利用SPSS统计软件，分析和筛选影响苹果花期的气象要素，构建富士系苹果的花期模拟模型；采用平均绝对误差（MAE）和分级加权满分率计分评判法对模型进行检验，并用代表站周边12个站点的物候观测资料对模型进行外延检验；在此基础上，逐站逐年模拟中国苹果主产区416个气象站1981−2018年富士系苹果始花期和末花期。结果表明：代表站苹果花期模拟模型单站检验满分率66.7%～100.0%，平均绝对误差0.4～3.4d，外延检验平均绝对误差1.2～5.1d。1981−2018年中国不同产区富士系苹果花期时间差异大，并呈提前变化的趋势，提前变化分界点在1997年前后；代表站平均始花期最早与最晚相差27.0d，平均末花期最早与最晚相差18.0d；始花期提前变化幅度1.6～4.5d·10a−1，末花期提前变化幅度1.2～3.8d·10a−1。中国富士系苹果花期空间分布特征表现为由南向北逐渐推迟，平均始花期从西南冷凉高地的3月中旬向北逐渐推迟至环渤海湾产区北部的4月下旬，平均末花期从西南冷凉高地的4月上旬向北逐渐推迟至环渤海湾产区北部的5月上旬。

苹果主产区；富士苹果；始花期；末花期；花期模拟

中国苹果的产量和消费均居世界第一，2018年中国苹果总产3923万t，占世界总产的50%以上，其中富士系苹果占中国苹果栽植总面积的70%[1−2]。苹果产业已经成为陕西、山东、山西、甘肃等苹果主产省农业支柱型产业和果农增收致富的钱袋子[3]。然而，苹果关键物候期花期，正是中国北方春季晚霜冻害多发之际，常造成全国性的苹果花期冻害。如2018年中国苹果产区发生大面积晚霜冻害，红富士苹果减产幅度达25%左右，重灾区苹果绝收，果农损失极为惨重[4]。面对苹果产业巨大的规模，苹果花期高风险的气象灾害，急需获取中国苹果花期模拟模型与时空分布相关研究成果，用以指导中国苹果花期冻害防御工作的集中开展，提高防御能力和时空精度，提升中国苹果产量和品质，保障果农经济收益稳定增长。

国内外有关苹果花期模拟、时空分布的研究报道均较少，尤其国内，仅零星可见黄土高原产区有相关苹果花期预测的研究[5−7]；有关全国苹果花期时空分布的研究更是甚少。国内外有关果树物候期的模拟模型，较为常见的有统计模型[8−14]、热时模型[15−17]、需冷量模型[18]，其中统计模型应用最为广泛。如Darbyshire等[13]首次利用全球14个点的相关数据对苹果花期物候模型进行了评估；Yaacoubi等[14]基于统计方法建立了地中海地区苹果开花推算的温度变化验证模型；姚小英等[19]研究了陇东南“花牛”苹果生长与热量条件的关系，并建立了苹果生长动态模型；刘璐等[3]分析了中国北方苹果主产区苹果始花期与热量条件的关系，并建立了相关统计模型。热时模型是基于某一基础温度与日平均气温差累积的半机理性物候模型，该模型目前多应用于观赏性开花植物的花期模拟，实际应用中因参数误差叠加模型误差，一般模拟结果绝对误差在4～6d，模拟效果不如统计模型[15−16,20]。需冷量模型在树木花期模拟方面亦使用较少，一方面因落叶果树需冷量估算本身存在一定的误差，另一方面，落叶果树春季常常因外界气温回升缓慢而可能发生强迫休眠，客观上需冷量模型无法精确区分自然休眠和强迫休眠，进一步降低了模拟准确性[20−21]。

为了获取中国苹果主产区苹果花期的时空分布特征，本研究拟采用统计模型，分产区构建中国主栽富士系苹果花期物候模型，并进行内部检验和外延检验。在此基础上逐站逐年模拟苹果花期物候，并基于地理信息系统插值功能，绘制中国富士系苹果1981−2018年最早、平均、最晚始花期和末花期分布图，以期为中国富士系苹果花期生产管理和冻害防御，产量和品质提升，促进果农收益增长等提供决策参考。

1 资料与方法

1.1 研究区域

按照地理气候条件的差异，中国富士系苹果分5个主产区，涉及11个省份，分别是环渤海湾产区（主要包括山东、河北、辽宁）、黄土高原产区（主要包括山西、陕西秦岭以北、甘肃）、黄河故道产区（主要包括河南、安徽北部、江苏北部）、西南冷凉高地产区（主要包括云南东北部）、新疆产区（主要包括新疆中部）[4,22−23]。区域分布见图1。

1.2 物候资料

共收集到21个县/区的苹果物候资料。其中，始花期、末花期资料均长于10a的站有5个，分别是新疆阿克苏、甘肃西峰、云南昭通、河南三门峡、山东福山。上述5个站物候资料来源于相关省（区）气象局，其余物候资料来源于文献[24−27]。站点分布见图1。

1.3 气象资料

研究区域内11个省份及周边省份416个气象台站1981−2018年逐日地表平均温度资料来源于中国气象局气象信息中心。使用前对所有资料均进行质量控制，个别缺测的日期，采用缺测日前一日和后一日的平均值代替；缺测时段较长的资料，采用多年平均日值代替；缺测超过30d的站，弃用当年资料。

1.4 方法

1.4.1 物候模型构建

以福山（环渤海湾产区）、西峰（黄土高原产区）、三门峡（黄河故道产区）、阿克苏（新疆产区）、昭通（西南冷凉高地产区）5个长物候站，作为各自产区代表站构建物候模型。代表站地理与物候信息见表1。各代表站的物候数据以2015年为界，分为建模数据序列（有物候记录年份−2015年）和检验数据序列（2016−2018年）；其余非代表站物候资料用来检验本产区物候模型的空间拓展应用效果。基于SPSS统计软件分析富士系苹果花期与气象要素的关系，构建富士系苹果花期模拟模型。

图1 中国富士系苹果主产区划分及物候站分布

表1 中国富士系苹果代表站地理与物候信息

1.4.2 物候模型检验

采用内部检验和外延检验两种方法对模型进行检验[5−6,28]。内部、外延检验分别采用各建模站有物候记录年份−2015年物候资料、2016−2018年物候资料进行；准确率评估方法采用平均绝对误差（MAE）和分级加权满分率计分评判法即GWFS方法[28−29]。GWFS方法便于比较样本数不同的模型之间的优劣性，其步骤为，（1）将模拟误差的绝对值即|Yi−Y|按照≤2d、2～5d、＞5d分别划分为Ⅰ级（准确）、Ⅱ级（基本准确）、Ⅲ级（不准确），并分别赋予3分、2分、1分的权重；（2）统计各级别所占的百分率，并计算其与本级别权重分值的乘积，获得各级别的总得分；（3）假设每一次推算结果都是Ⅰ级，则总得分应为100×3分，即满分为300分，用各级别的总得分除以满分300分获得其加权满分率。

1.4.3 模型的空间拓展应用

物候学研究表明，相似的地理气候条件下，同种类树木的物候年际之间是相似的；不同种类树木的物候年际之间存在稳定的顺序性，即物候现象的“先后有序，迟早相随”特点[28,30]。基于上述理论，可推理得出地理气候条件相似的产区，富士系苹果每年的花期物候是相似或相近的。因而本研究用福山站物候模型模拟环渤海湾产区、三门峡站物候模型模拟黄河故道产区、西峰站物候模型模拟黄土高原产区、昭通站物候模型模拟西南冷凉高地产区、阿克苏站物候模型模拟新疆产区，逐站逐年获取中国富士系苹果主产区1981− 2018年的花期物候，并采用同产区内其它非代表站物候数据对结果进行外延检验。

2 结果与分析

2.1 代表站富士系苹果花期物候模型构建

由表1可见，由于地理位置及海拔等的差异，各代表站富士系苹果始花期存在明显差异，其中以昭通站最早，平均日序（以1月1日为1，下同）为77（3月18日），变化范围在64～88（3月5−29日）；三门峡站平均日序为98（4月8日），变化范围在89～109（3月30日−4月19日）；阿克苏站平均日序为101（4月11日），变化范围在94～108（4月4−18日）；西峰站平均日序为110（4月20日），变化范围在97～126（4月7日−5月6日）；福山站最晚，平均日序为111（4月21日），变化范围在93～125（4月3日−5月5日）。初步对比5个代表站富士系苹果始花时间可见，各站始花主要分布时段存在较大区别，说明其开花期与各自地理气候环境下开花前热量积累有关。因此，选择各代表站富士系苹果始花前第1−第n旬地表0℃、3℃、5℃、10℃活动或有效积温分别与其始花期进行相关分析，选择相关性较高的因子进行多元回归，建立各代表站富士系苹果始花期模拟模型，结果见表2。由表2可见，5个代表站富士系苹果始花模拟模型决定系数R2在0.544（昭通）～0.792（三门峡），福山、三门峡、西峰、阿克苏4站相关系数均通过0.01水平的显著性检验，昭通站相关系数通过0.05水平的显著性检验。

同理，各代表站富士系苹果末花期亦存在明显差异，仍然以昭通站最早，末花期平均日序为94（4月4日），变化范围在78～106（3月19日−4月16日）；三门峡站平均日序为107（4月17日），变化范围在97～117（4月7−27日）；阿克苏站平均日序为110（4月20日），变化范围在104～118（4月14−28日）；福山站平均日序为120（4月30日），变化范围在101～132（4月11日−5月12日）；西峰站最晚，平均日序为121（5月1日），变化范围在109～139（4月19日−5月19日）。对比5个代表站富士系苹果末花时间可见，各站主要分布时段有较大区别，说明其末花时间与各自地理气候环境下末花前热量累积有关。因此，选择各代表站富士系苹果末花前第1−第n旬地表0℃、3℃、5℃、10℃活动或有效积温分别与其末花期进行相关分析，选择相关性较高的因子进行多元回归，建立各代表站富士系苹果末花期模拟模型，结果见表2。由表2可见，5个代表站富士系苹果末花模拟模型决定系数R2在0.494（阿克苏）～0.728（三门峡），福山、三门峡、西峰、阿克苏4站相关系数均通过0.01水平的显著性检验，昭通站相关系数通过0.05水平的显著性检验。

表2 5个代表站富士系苹果始花期、末花期模拟模型

注：因变量X的下角标“数字1+字母+数字2”：“数字1”表示开始计算积温的温度阈值，字母“a”表示活动积温，“e”表示有效积温，“数字2”表示旬序。如，“X5e10”表示“第1−10旬的5℃有效积温”，“X10a7”表示“第1−7旬的10℃活动积温”。*表示P＜0.05，**表示P＜0.01。下同。

Note: The lower corner sign of dependent variable X is “number 1 + letter + number 2”. The “number 1” indicates the temperature threshold at which the integrated temperature begins to be calculated. The letter“a”indicates the active integrated temperature. “e” indicates the effective integrated temperature. The “number 2” indicates the ten day order. For example, “X5e10”means “5℃ effective integrated temperature from the first ten days to the tenth ten days”, and “X10a7” means “10℃ active integrated temperature from the first ten days to the seventh ten days”.*is P＜0.05，**is P＜0.01. The same as below.

2.2 代表站富士系苹果花期物候模型检验

2.2.1 同站花期模拟检验

对5个代表站富士系苹果花期物候模型分别进行内部回代和外部检验。检验结果见表3。由表3可见，5个代表站富士系苹果始花模型GWFS内部检验满分率76.8%（西峰）～90.5%（三门峡），MAE在1.9（三门峡）～3.3d（西峰）；GWFS外部检验满分率66.7%（昭通）～100.0%（福山），MAE在0.4（阿克苏）～3.4d（昭通）。5个代表站富士系苹果末花期模型GWFS内部检验满分率74.1%（昭通）～85.7%（三门峡），MAE在2.5（阿克苏）～3.2d（昭通）；GWFS外部检验满分率77.8%（西峰、三门峡、昭通）～100.0%（福山），MAE在0.8（阿克苏）～2.9d（昭通）。除昭通站始花期模型外部检验满分率＜70.0%、MAE为3.4d，模拟效果略差，其余代表站始花、末花期检验满分率均＞70.0%，MAE≤3.3d，可见5个代表站富士系苹果始花、末花期模拟结果基本准确。

2.2.2 邻近站花期模拟检验

基于相似地理气候条件区域，树木物候“先后有序、迟早相随”的现象与原理，用阿克苏站富士系苹果花期模型模拟本产区伊宁站富士系苹果花期物候并检验；用西峰站富士系苹果花期模型模拟本产区洛川、白水、旬邑、礼泉、太原、万荣、吉县7站富士系苹果花期物候并检验；用福山站富士系苹果花期模型模拟本产区保定、秦皇岛、抚顺、聊城4站富士系苹果花期物候并检验，结果见表4，黄河故道产区、西南冷凉高地产区因缺物候数据未做检验。

表3 5个代表站富士系苹果始花期、末花期模拟模型内部、外部检验误差和得分评价结果

表4 利用各产区内邻近站点资料对富士系苹果花期模型进行空间拓展检验的误差

注：太原站用秦冠订正富士苹果花期，秦皇岛、抚顺站用国光订正富士苹果花期，订正资料采用白水苹果试验站2015−2018年不同苹果品种物候差异观测资料；民勤、天水、张家口、建平4站因苹果品种不详，花期物候仅作参考，未作检验。−表示无数据。

Note: Taiyuan adopted the Fuji apple flower stage revised by Qinguan apple. Qinhuangdao and Fushun adopted the Fuji apple flower stage revised by Guoguang apple. The revised data were from the observation data of phenological difference of different apple varieties in Baishui Apple Experimental Station from 2015 to 2018. Minqin, Tianshui, Zhangjiakou, Jianping were not tested because the apple varieties were not known. − is no data.

由表4可见，12个外延检验站富士系苹果始花期最大误差为8.8d（抚顺，1987年），最小误差为0.2d（白水2016年，旬邑2017年，秦皇岛1988年），MAE在1.5（白水）～5.1d（抚顺）；末花期最大误差为7.6d（万荣，2013年），最小误差为0.0d（抚顺，1982年），MAE在1.2（太原）～4.3d（秦皇岛）。可见，在无更多物候数据可用的情况下，用各产区代表站富士系苹果花期物候模型，模拟本产区富士系苹果花期物候，MAE略大于代表站，在大部分年份具有一定的准确性，对指导本产区富士系苹果生产和花期冻害防御等具有参考意义。

2.3 模拟富士系苹果花期的时空变化

2.3.1 代表站花期变化趋势

以阿克苏、西峰、三门峡、福山、昭通5个代表站的富士系苹果花期模型，分别模拟其1981−2018年富士系苹果始花期、末花期。模拟结果见图2。

注：福山站1990−1991年气象数据缺失；y1为始花期日序，y2为末花期日序。

Note: The meteorological data in Fushan from 1990 to 1991 were missing. y1is the ordinal day from Jan.1 of the first flower stage, y2is the ordinal day from Jan.1 of the terminal flower stage.

由图2可见，1981−2018年中国不同产区代表站的富士系苹果花期分布规律和变化趋势具有3个特点。首先，5个代表站富士系苹果花期时间差异大，具体表现为始花期以昭通站最早，平均日序为82.3（约3月23日），其余4站三门峡为101.4（约4月11日），阿克苏为103.8（约4月14日），福山为106.4（约4月16日），西峰站最晚，为109.2（约4月19日）；末花期也以昭通站最早，平均日序为100.9（约4月11日），其余4站三门峡为111.6（约4月22日），阿克苏为112.2（约4月22日），福山为115.8（约4月26日），西峰站最晚，为119.5（约4月30日）。其次，5个代表站1981−2018年富士系苹果花期均呈显著提前的变化趋势，具体表现为始花期以昭通提前幅度最大，达4.5d·10a−1，其余4站三门峡为2.7d·10a−1，阿克苏为2.1d·10a−1，西峰为1.9d·10a−1，福山站最小，为1.6d·10a−1；末花期以昭通站提前幅度最大，达3.8d·10a−1，其余4站阿克苏为2.0d·10a−1，三门峡为1.8d·10a−1，西峰为1.7d·10a−1，以福山站最小，为1.2d·10a−1。最后，与气候学上30a基本气候时段（1981−2010年）的物候期均值对比可发现，1997年前后是中国富士系苹果花期呈提前变化趋势的分界点[23]，1997年之前，多数年份的始花期、末花期晚于基本气候时段均值，之后则多数年份的始花期、末花期早于基本气候时段均值。

2.3.2 花期空间分布

分别以各产区代表站富士系苹果花期模型，逐站模拟各自产区内1981−2018年富士系苹果始花、末花期，并统计各站最早、平均、最晚始花期和末花期，基于GIS（地理信息系统）平台，绘制中国富士系苹果花期空间分布图（图3、图4）。

由图3可见，中国富士系苹果始花期基本呈由南向北逐渐推迟的趋势。最早始花期出现在2月中旬−4月下旬（图3a），其中西南冷凉高地产区在3月21日之前；黄河故道产区在3月22日−4月5日，北部核心产区在3月27日−4月5日；黄土高原产区在3月27日−4月20日，山西南部、陕西北部等核心产区在4月1−10日；新疆产区在3月26日−4月20日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月6−20日；环渤海湾产区在4月6−25日，核心产区山东在4月6−15日。由图3b可见，平均始花期由南向北出现在3月中旬−4月下旬末期，其中西南冷凉高地产区在3月31日之前；黄河故道产区在4月1−10日，北部核心产区在4月6−10日；黄土高原产区在4月6−25日，山西南部、陕西北部等核心产区在4月11−20日；新疆产区在4月6−25日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月11−20日；环渤海湾产区在4月11−30日，核心产区山东在4月11−25日。由图3c可见，最晚始花期由南向北出现在4月上旬−5月上旬，其中西南冷凉高地产区在4月15日之前，核心产区昭通在4月11−15日；黄河故道产区在4月16−20日；黄土高原东部产区在4月16−20日，西部在4月21−25日；新疆产区在4月11−25日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月16−25日；环渤海湾产区在4月21日−5月10日，核心产区山东在4月21−30日。

图3 中国富士系苹果最早（a）、平均（b）、最晚（c）始花期（日序）的空间分布

图4 中国富士系苹果最早（a）、平均（b）、最晚（c）末花期（日序）的空间分布

由图4可见，中国富士系苹果末花期基本呈由南向北逐渐推迟的趋势。最早末花期出现在3月下旬−5月上旬（图4a），其中西南冷凉高地产区在4月1日之前；黄河故道产区南部在4月1−5日，北部在4月6−10日；黄土高原产区在4月11−30日，山西、陕西北部、甘肃东部核心产区在4月16−25日；新疆产区在4月11−30日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月16−25日；环渤海湾产区在4月16日−5月10日，核心产区山东在4月16−25日。由图4b可见，平均末花期由南向北出现在4月上旬−5月上旬，其中西南冷凉高地产区在4月15日之前；黄河故道产区在4月16−20日；黄土高原产区在4月21日−5月5日，山西、陕西、甘肃东部核心产区在4月21−30日；新疆产区在4月16日−5月5日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月21−30日；环渤海湾产区在4月21日−5月10日，核心产区山东在4月21−30日。由图4c可见，最晚末花期由南向北出现在4月中旬−5月中旬，其中西南冷凉高地产区在4月25日之前；黄河故道产区在4月21−30日，北部核心产区在4月26−30日；黄土高原产区在4月26日−5月10日，山西、陕西北部及甘肃东部核心产区在4月26日−5月5日；新疆产区在4月21日−5月5日，阿克苏、伊宁等核心产区在4月26日−5月5日；环渤海湾产区在5月1−20日，核心产区山东在5月1−5日。

3 结论与讨论

3.1 结论

（1）基于地表平均温度要素，利用统计方法构建的福山、三门峡、西峰、昭通、阿克苏富士系苹果花期模拟模型，内部检验满分率74.1%～90.5%，MAE在1.9～3.3d；外部检验满分率66.7%～100.0%，MAE在0.4～3.4d；同产区外延推算MAE为1.2～5.1d。

（2）1981−2018年，中国不同产区富士系苹果花期时间差异大，均呈提前变化趋势，提前变化分界点在1997年前后。代表站平均始花、末花期昭通站为3月23日、4月11日；三门峡站为4月11日、4月21日；阿克苏站为4月14日、4月22日；福山站为4月17日、4月26日；西峰站为4月19日、4月29日。产区平均始花期最早与最晚相差27.0d，平均末花期最早与最晚相差18.0d。代表站始花、末花期提前幅度分别为，昭通站4.5、3.8d·10a−1，三门峡站2.7、1.8d·10a−1，阿克苏站2.1、2.0d·10a−1，西峰站1.9、1.7d·10a−1，福山站1.6、1.2d·10a−1。

（3）中国富士系苹果花期空间分布特征表现为由南向北逐渐推迟。西南冷凉高地产区平均始花期在3月31日之前，平均末花期在4月15日之前；黄河故道产区平均始花期在4月1−10日，平均末花期在4月16−20日；黄土高原产区平均始花期在4月6−25日，平均末花期在4月21日−5月5日；新疆产区平均始花期在4月6−25日，平均末花期在4月16日−5月5日；环渤海湾产区平均始花期在4月11−30日，平均末花期在4月21日−5月10日。

3.2 讨论

前人有关树木物候的研究较多见，但有关苹果树物候期的研究报道较少，仅有的研究成果，或研究区域较小，或仅针对始花期开展，成果应用价值有限[5−6,27]。本研究针对中国苹果产区主栽的富士系苹果，分区构建始花和末花模拟模型，并对比分析各产区富士系苹果花期物候时空分布规律和变化趋势。相关结果可为全国尺度上富士系苹果的生产管理，花期气象灾害防御等提供重要参考依据。

本研究有关黄土高原产区、环渤海湾产区苹果花期物候时间分布的研究结论，与前人研究结果基本吻合[5,27]；有关苹果花期物候变化趋势的研究结论，与前人有关其它树木花期物候变化趋势的研究结论也相一致[15，31−32]。

与前人有关树木花期物候模型构建采用的方法不同，本研究采用统计方法。从模型模拟检验结果来看，外延检验MAE最大为5.1d，优于热时、需冷量等机理性模型[15，33]。与前人有关树木花期物候模型研究采用的气候要素比较，本研究采用单一地表温度要素。从模型模拟检验结果来看，单一地温要素相较单一气温要素，气温、日照、降水等多要素模型模拟误差均偏小[6−7,34]。本研究认为，早春时段果树的萌芽、开花等首先需要根系的萌动和养分供给，果树根系的活动同样需要一定的地温，因此早春时段果树物候现象对地温的响应早于或显于气温。这也是本研究前期要素筛选中地表温度相较气温与富士系苹果花期相关性更显著的理论依据。但该结论是否同样适用于其它树木早春物候的模拟，还有待检验。

果树花期的准确模拟，对计划和管理田间生产、防御和应对花期灾害具有非常重要的意义。但从目前相关研究成果看，不论是采用单要素或多要素、统计或机理模型，均存在不可忽视的误差。刘璐等[7]从较微观的方面指出，苹果属栽培作物，春季的灌水、施肥、种草覆草等田间措施会影响苹果花期，应将果园管理技术一并考虑作为影响苹果花期的要素。邬定荣等[33]从较宏观的方面指出，造成苹果花期模拟误差大的原因是气象站位置及所测得的气象信息与果园所在复杂地形及小气候信息不一致。本研究认为，提高中国产区苹果花期模拟精度，需从以下4个方面加强工作：一是基于中国不同苹果产区地理地形、气候条件差异大，无论是统计模型还是机理性模型，分产区构建苹果花期模拟模型是十分必要的；二是增加苹果物候观测点并持续观测，短期内可提供充足的模型检验、不同品种花期矫正资料，长期内可提供空间上更为精细的建模数据；三是增加建设苹果园小气候站，研究不同产区苹果园小气候差异及苹果园内外气候要素的推演关系，可有效提高各产区苹果花期模拟精度；四是在建有小气候站的果园同时开展苹果生理生态观测，获取从果树萌芽到休眠全生育期物候信息，光、温、水、土、肥等资源供给特点及数据，田间管理方式方法等信息，可有效提高苹果物候模拟机理性模型的精度。

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Simulation and Distribution of Flower Stage in Main Production Areas of Fuji Apple in China

BAI Qin-feng1, HUO Zhi-guo2，3, WANG Jing-hong1, LIANG Yi1

(1.Shaanxi Meteorological Service Center of Agricultural Remote Sensing and Economic Crops, Xi’an 710014, China; 2.Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081;3.Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044)

In the five main production areas of Fuji apple in China, Fushan(in Shandong province and belongs to the Around Bohai bay production area), Sanmenxia(in Henan province and belongs to the old Yellow River production area), Xifeng(in Gansu province and belongs to the Loess Plateau production area), Zhaotong(in Yunnan province and belongs to the southwest cold highland production area), Akesu(in Xinjiang Uygur Autonomous Region and belongs to the Xinjiang production area)were selected as representative sites. Using SPSS statistical software, the meteorological factors affecting Fuji apple flowering were analyzed and screened, and the flowering simulation models of Fuji apple were constructed. The mean absolute error (MAE) and graded weighted full score method were used to test the models, and the epitaxial test of the models were carried out by using the phenological observation data of 12 sites around the representative sites. On this basis, using the meteorological data of 416 sites in China's apple production areas from 1981 to 2018, the first and terminal flower of Fuji apple were simulated year by year. The results showed that, the full scores of single site tested were 66.7%−100.0%, the mean absolute errors (MAE) were 0.4−3.4d, and the MAE of epitaxial tests were 1.2−5.1d. From 1981 to 2018, the flower stages of Fuji apple in China have three characteristics: large time difference, early change trend, and the dividing point of early change around 1997. Zhaotong’s average first flower was the earliest, at 82.0d (March 21), Xifeng’s average first flower was the latest, at the 109.0d (April 19), with a difference of 27.0d. Zhaotong’s average terminal flower was the earliest too, at 101.0d (April 11), Xifeng’s average terminal flower was the latest too, at 119.0d (April 29), with a difference of 18.0 days. The early change range of Fuji Apple's first flower, in Zhaotong was 4.5d·10y−1, which was the largest, and in Fushan was 1.6d·10y−1, which was the smallest. The early change range of Fuji apple's terminal flower, in Zhaotong was 3.8d·10y−1, which was the largest too, and in Akesu was 1.2d·10y−1, which was the smallest. On the whole, the spatial distribution characteristics of the flower stage of Fuji apple in China were gradually postponed from south to north. In the southwest cold highland production area, the average first flower was before 90 days (March 31) and the average terminal flower was before 105 days (April 15). In the old Yellow River production area, the average first flower was between 91−100d (April 1 to 10), and the average terminal flower was between 106−110d (April 16−20). In the Loess Plateau production area, the average first flower was between 101−110d (April 11 to 20), and the average terminal flower was between 111−120d (April 21 to 30). In the Xinjiang production area, the average first flower was between 96−115d (April 6 to 25), and the average terminal flower was between 106−125d (April 16 to May 5).In the Around Bohai bay production area, the average first flower was between 101−120d (April 11 to 30), and the average terminal flower was between 111−130d (April 21 to May 10).

Main apple production area; Fuji apple; First flower stage; Terminal flower stage; Flower stage simulation

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.07.003

柏秦凤,霍治国,王景红,等.中国富士系苹果主产区花期模拟与分布[J].中国农业气象,2020,41(7):423-435

2020−01−09

霍治国，E-mail：huozg@cma.gov.cn

重大自然灾害监测预警与防范重点专项（2017YFC1502801）；中国气象局2019年度国内外作物产量气象预报专项“全国苹果始花期预报技术研究”

柏秦凤，E-mail：qinfeng333@163.com