临城县绿岭核桃始花期预报

路漫漫，杨 帆，赵玉兵，杨丽娜，张杰

(1.邢台市气象局，河北 邢台 054000；2.邢台市南和区气象局，河北 邢台 054400)

临城县地处太行山脉东部，土壤钙质丰富。近年来临城县大力发展核桃种植，建成了我国北方最大的薄皮核桃生产基地，2010年被国家林业局和中国经济林协会被评为“中国核桃之乡”。

全球气候背景的变化，使春季作物物候期整体呈提前趋势[1-4]。春季气温波动频繁，一旦发生大幅降温过程，果树花、芽冻伤甚至冻掉落的几率大大增加，对经济作物产量的损失不可逆转[5]。精准预测核桃始花期，花期来临前为气象灾害防御提供依据，尽可能地减轻或避免核桃花期冻害造成的损失，对核桃产业的发展有重大意义。从目前研究成果来看，逐步回归模型法预测作物花期在国内应用较为普遍。核桃一般为雌雄同株异花，且雌雄花的开花期不一致，针对临城县“绿岭”品种核桃雌花始花期进行预测。

1 资料与方法

1.1 资料来源

始花期数据来源于河北绿岭果业公司，核桃品种为“绿岭”，气象数据来源于河北省临城县国家气象站。

1.2 统计方法

根据历年核桃花期观测数据和果树生长发育指标，选取的气象要素为：3月各旬气温、花期前各月的降水、日照、平均气温及平均最高气温和平均最低气温，以及当年稳定通过0、5、10 ℃的初日、1月～3月底的≥0、5、10 ℃<0 ℃的活动积温。其中，稳定通过0、5、10 ℃的初日采用五日滑动平均法计算，计算得到的初日同样以1月1日为起始转化为相应的日序数；积温采用当年1月1日的3月底每天的平均气温≥0、5、10 ℃<0 ℃之和计算得到。使用Excel2007计算、统计、分析气象数据和物候数据，使用SPSS17.0进行相关性分析、逐步回归法建立模型。使用准确率(AS)、均方根误差(RMSE)对模型模拟效果进行检验。模型的模拟准确率(AS)是检验模型模拟效果的指标，本文统计Δd≪3下三种情况的准确率。均方根误差(RMSE)是国内外作物模型中应用较多的检验模拟值与实际观测值偏离程度的统计量。

式中n表示样本数量，n0分别表示模拟基本准确的天数，Δd表示模型模拟日序数与实际花期日序数相差的天数，yi、Yi分别表示核桃花期的预测值和实际观测值，当RMSE值RMSE值越小时，预测效果较好。

2 结果与分析

2.1 气象要素与始花期的相关性分析

对始花期前不同阶段的气温、积温、当年不同界限温度初日与始花期进行相关性分析，结果表明(表1)：核桃始花期与当年3月各旬平均气温冬季气温、3月平均气温、3月平均最高气温、平均最低气温、≥10 ℃初日、≥0 ℃积温、≥5 ℃积温、≥10 ℃积温和负积温成呈显著负相关，与≥0 ℃初日呈显著性正相关，这表明花期前气温越高，≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃初日越早、积温值累积越大，开花期越早；≥10 ℃积温与开花期相关系数高达-0.919，这与农业气象学理论中，界限温度≥10 ℃为喜温树种的活跃生长期的结论一致。

对始花期前降水、日照时数和地温与始花期进行相关性分析，结果表明(表2)：3月地温与始花期的相关系数较其他月份高，其中3月平均最高地温和土壤解冻日与始花期的相关性达到显著性水平，这表明3月平均最高地温的升高、土壤解冻日的提前可能会导致始花期的提前。降水、日照时数与始花期无明显相关性。

表1 始花期与气温、积温、不同界限温度初日的相关系数

表2 始花期与降水、日照、地温和土壤解冻日的相关系数

2.2 核桃始花期预报模型

将通过α=0.01检验的气象因子作为关键气象因子，将关键气象因子与核桃始花期做逐步回归分析，排除共线性因素，得出临城核桃花期预报模型：

y=-0.091x+115.351

式中，x为≥10 ℃的活动积温值，y为核桃始花期的预测值。

2.3 模型模拟效果检验

使用内部检验法检验模拟效果：模拟2006～2016年临城核桃始花期，将模拟的花期序列与观测花期进行对比(图1)，预测效果越好，图2中模拟点均匀地分布在基准线两侧，说明预测花期结果都出现了晚于或早于实际花期的情况，图中有一点偏离y=x线较多，实际花期为2010年4月24日，模型预测花期为4月20日，预报偏差4天，经查，该年1～3月日平均气温较常年偏低1.7 ℃，花前期积温值不足，且4月起除4月4日、5日和8日气温较常年偏高外，其他日期气温均偏低(图2)，虽未达到花期冻害临界低值，但温度低导致核桃花芽发育进程缓慢，开花延迟。

图1 模拟花期与实际花期内部检验分布

图2 2010年4月临城县逐日气温与逐日气温距平值

计算模型模拟日序数与实际花期日序数相差的天数Δd，计算Δd≤3、Δd≤2、Δd≤21占花期序列总年数的百分比，分别记作模型模拟基本准确率AS1、准确率AS2和绝对准确率AS3，计算均方根误差RMSE。

表3 检验模型模拟指标

模型预测基本准确率、准确率和绝对准确率分别达到了81.8%、72.7%和54.5%，均方根误差为2.15 d。

2.4 核桃始花期试报

根据花期预测模型对2017、2018年核桃花期进行预测，核桃始花期为4月13日、4月8日，实际2017、2018年核桃始花期为4月12日、4月10日，出现1 d、2 d的偏差。

3 结论

与温度有关的因子对花期的作用相对较大，热量条件是影响核桃开花的主要气象因子，气温升高可以使核桃花期提前，不同时段的气温对花期的影响程度也不同：越接近花期，气温的影响作用越大。统计气象要素均为开花前期因子，临城县春季气温波动明显，临近时段气象条件的骤然变化可能对预测效果存在影响，剧烈的降温或升温幅度增大可分别使花期退后或提前，因此可根据实时滚动预报对预测结果进行适当订正。