翠冠梨生长气象条件分析及花期预测

鹿翔， 韩芙蓉， 舒素芳

(金华市气象局，浙江 金华 321000)

影响梨树物候期和果实品质变化的主要因素是生长地的温度、光照、水分等，尤其是温度对梨树的生长发育起到决定性作用，如气候变暖会导致梨花期显著提前[1-4]，花期的低温和阴雨会影响梨的品质[5]，生长期降水量会影响梨的单果重和直径[6]。对于梨树花期预报方法，许多学者都做了一定的研究，主要是用相关分析法和有效积温法，区胜祥等[7]分别利用积温法和相关分析法对梨树的3个品种的花期进行了预报。李晓川等[8]利用统计学方法建立回归方程预测库尔勒香梨始花期。郭连云等[9]对影响梨花期的气象因子进行相关分析，建立花期预报模型。吕清华等[10]通过数学统计和物候法建立了鸭梨的花期预报模型。邓环等[11]通过统计发现6 ℃左右是老河口市砂梨开花的生物学零度。因此，梨树花期温度是最为关键的气象因素，通过计算积温等相关气象因素可以有效地预测梨树始花期。

梨是金华的一个特色水果产业，金华地处浙中丘陵盆地地区，“三面环山夹一川，盆地错落涵三江”是金华地貌的基本特征，特殊的地形加上本身位于亚热带季风带，热量条件较好，降水丰富，对于梨树的生长有着得天独厚的气候条件，产出的蜜梨具有个大、汁多、味甜等特点。同时像金华市金东区江东镇面积较大的梨园每到花开的季节都会吸引游客前往赏花，已成为当地一道亮丽的风景线。农户大面积种植的翠冠梨为20世纪90年代浙江省农业科学院培育的砂梨系早熟品种[12-14]，其果实肉质细嫩松脆、味甜、汁多，深受消费者欢迎。本文通过对翠冠梨物候期多年观测资料的分析，对于梨树生长的气象因子和花期预报进行一些探讨，为实际生产提供科学的依据，对梨花的观赏提供有效的气象服务，有助于当地农业和乡村旅游的发展。

1 材料与方法

1.1 数据资料及来源

金华市2011—2020年梨树物候观测资料，包括发育期数据(其中以开花株数超过5%记作开花始期)和产量品质数据(平均单果重、平均单果纵径、平均单果横径和折光糖度)。观测地点位于金华市金东区江东镇莲花塘村，梨树品种为翠冠，多年定点观测，梨园系2010年定植，树龄9 a。

2011—2020年金华市江东自动气象站气温数据、降水数据和金华市国家气象基本站日照数据。

1.2 方法

1.2.1 果形指数测定

对果形指数(shape index)进行测定，果形指数是指果实纵径与横径的比值。

1.2.2 有效积温计算

作物开始生长发育要求的下限温度，实际上是作物生长发育的起始温度，又称为生物学零度。当日平均气温高于生物学零度时则对作物的生长有效。活动温度与生物学零度之差称为有效温度，作物在某段时间内有效温度的累积总和称为有效积温。

1.2.3 生物学零度和有效积温计算

基于最小二乘法计算梨树花期的生物学零度B和有效积温Ae，即：

式中，n为观测年数，x为萌芽期至始花期的天数，y为活动积温(高于生物学零度的日平均气温的累积)。在计算活动积温时先假定一个B值，带入公式求得B值，用求得的B值与假定的B值进行比较，如果两者相差不超过1 ℃，就认为求得的B值符合要求，如果两者相差甚远，就要重新去假定B值进行统计分析计算，循环往复，直到求出合适的B值。

1.2.4 花期预测

式中，D为萌芽期至开花始期的天数，A为梨树花期多年有效积温的平均值，t为预测期内平均温度，k为花期预测需等到萌芽期过后，根据中期预测来进行。

2 结果与分析

2.1 梨树物候特征

计算生育期从萌芽期至落叶末期，根据多年的梨树物候期观测资料，2011—2019年梨树的生育期大约从2月底至12月底，平均天数为294 d，最短为291 d(2013年)，最长为303 d(2014年)；而休眠期从12月底至次年2月底，平均天数69 d，最短为60 d(2015—2016年)，最长为86 d(2011—2012年)。

从表1中可以看出，梨树物候期主要分为春季物候期和秋季物候期，萌芽期发生在2月底至3月初，从芽膨大期至芽开放期大约需要9 d左右；由于浙中地区初春升温较快，梨树开花和展叶几乎同时进行，发生于3月中旬至下旬，但展叶始期比开花始期大约早5 d左右，3月末谢花；果实成熟期大约在7月中旬至下旬。之后进入秋季物候期，叶变色一般开始于9月下旬，完全变色在11月中旬至下旬，而落叶期基本上从10月初持续至12月底，持续50 d左右。

2.2 物候期气象条件分析

根据梨物候期的各项特征，运用5 d滑动平均法[15]计算梨物候期稳定通过温度，进行翠冠梨主要物候期气象条件分析。

2.2.1 抽梢期

翠冠梨在3月中旬左右进入抽梢期，大约在5月底至6月初停止生长，整个枝条生长时间在2个月左右。抽梢稳定通过的温度为13.9 ℃，新枝条的生长量与气象因素尤其是温度密切相关。通过对2016、2017年2 a的新枝长度数据的4 d滑动平均可以分析梨树新枝生长的趋势(图1)。整个新枝的生长速度总体比较平均，仅在4月上旬和5月中旬出现了增长加快的趋势，但趋势不明显。

2.2.2 果实膨大期

翠冠梨一般在4月下旬进入果实膨大期，7月中上旬果实基本成熟，整个膨大期历时2个半月左右，果实开始膨大稳定通过的温度为19.9 ℃，果实膨大的快慢及果实的品质与温度、降水和日照等气象因素关系密切。由表2可以看出，果实纵径和横径生长量(即两次横纵径观测数据的差值)在5月10日至6月10日比较慢，平均每10 d分别增加0.53 cm和0.6 cm；在6月10日至6月30日增长速度明显变快，平均每10 d分别增加1 cm和1.25 cm。

通过表3结果可以看出，梨的果实增长量和前10 d累计降水、平均相对湿度呈极显著正相关，其中以降水量的影响最大，其次是相对湿度，由此可见果实进入膨大期以后充足的水分条件有利于果实的膨大，雨量充足导致果实膨大速度加快。所以干旱是果实膨大期的重要气象灾害，果实进入膨大后应该根据天气条件及时灌溉，确保果实获得充足水分。而金华地区6月进入梅雨期，此时翠冠梨正处于果实膨大期，正常年份降水比较充足，气候条件非常有利于翠冠梨的生长。果实膨大期增长量和温度呈负相关，但未达显著水平，影响作用较小。

表3 果实膨大期增长量和气象因子相关系数

2.3 果实产量和品质分析

从表4中可以看出，2011—2020年，翠冠梨的折光糖度为8.5%～12.3%，其中2015年最低，只有8.5%，2017年最高，达到12.3%。平均单果重在236.3～358.8 g，差异较大，其中2014年最低，2019年最高。单果纵、横径分布在6.79～8.72 cm，果形指数为0.88～0.96，其中2017年最低，只有0.88,但总体差异不大。总体来说，在金华江东镇栽培的翠冠梨糖度高、果实较大、果形端正，综合品质较高。

表4 翠冠梨产量与品质

翠冠梨的果实品质受多种气象因子影响，利用皮尔逊相关分析方法对翠冠梨果实的糖度、平均单果重和果形指数与不同气象因子的相关性进行分析,并建立相关模型(表5)。结果表明，气温日较差和日照时数对翠冠梨折光糖度的影响达到显著水平，果实膨大期(5—7月)的气温日较差与折光糖度呈现显著的正相关，相关系数达到0.72，日照时数也与折光糖度呈现显著的正相关，相关系数达到0.76。

通过回归分析可以发现(图2)，翠冠梨果实膨大期气温日较差在8.25～9.50 ℃，日照时数在300～450 h，气温日较差每升高0.1 ℃，翠冠梨糖度提升0.2百分点，而累积日照时数每增加10 h，翠冠梨糖度只提升0.1百分点。

表5 翠冠梨品质与气象因子的相关性分析

图2 翠冠梨折光糖度与气象因子的相关性

6—7月的气温日较差和日照时数对平均单果重的影响较为显著，气温日较差和日照时数与平均单果重都呈现显著的负相关。对其进行回归分析得到图3，当日照时数每增加10 h，平均单果重减少6 g，气温日较差每升高0.1 ℃，平均单果重减少5 g。

图3 翠冠梨单果重与气象因子的相关性

根据黄娟[16]相关研究，花期气温影响果实形状，计算梨花期平均气温和果形指数的相关性，为显著正相关关系。如图4所示，翠冠梨花期的平均气温升高，果形指数也随之升高。

图4 翠冠梨果形指数与气象因子的相关性

综上所述，气温日较差、日照时数和平均气温都是影响翠冠梨品质和产量的关键气象因子，果实膨大期较大的气温日较差和较长时间的日照有助于翠冠梨糖分的累积，这与周青等[17]的结论相符，原因在于较大的气温日较差和较长时间的日照有助于果实光合作用的加强和呼吸作用的抑制，从而合成更多的糖分，但较大的气温日较差和较长时间的日照也抑制了翠冠梨果重的增长；花期及花期过后的气温会影响果形指数。

2.4 翠冠梨花期预测

2.4.1 始花期生物学零度及有效积温计算

根据公式首先假设生物学零度为5 ℃，计算结果和假设值比较，并进行循环得到以下结果：当假设值为9 ℃时，带入公式计算出的结果为9.27 ℃，两者相差为0.27 ℃，符合定义两者相差不超过1 ℃，所以认为9.27 ℃符合要求，即梨树始花期的生物学零度为9.27 ℃(表6)。

表6 梨树始花期生物学零度假设值和计算值

计算得生物学零度为9.27 ℃以后，再根据公式计算历年梨树从芽开放期至始花期所需要的有效积温(图5)。根据生物学零度计算所得的历年有效积温为76.58～83.76 ℃·d，变异系数为0.04，并对芽开放至始花期的有效积温进行拟合得到图1中的虚线。由此可见，从梨树芽开放期至始花期所需要的有效积温大约为80 ℃·d。

图5 梨树始花期所需要的有效积温

2.4.2 始花期预测模型建立

得到梨树芽开放期至始花期所需要的有效积温80 ℃·d带入公式得：

根据上述公式预测2018年、2019年和2020年金华梨树芽开放期至始花期的天数，然后推算出始花期的日期。如表7所示，根据观测数据2018年、2019年和2020年的芽开放期分别为3月6日、3月10日和3月2日，根据中期天气预测的温度预测数据得到2018年、2019年和2020年达到始花期有效积温的天数分别为17、12和17 d，则预测的2018年、2019年和2020年梨树始花期分别为3月23日、3月22日和3月20日，而3 a的实际始花期分别为3月20日、3月22日和3月20日，预测误差为+3、0和0 d。从结果可以看出，运用有效积温预测梨树始花期，得到的结果基本符合实际观测值，但由于观测年份所限，生物学零度的计算可能存在误差。

表7 梨树始花期预测值和实际值比较

3 小结

本文主要利用金华2011—2020年梨树物候期观测资料和气象资料，分析了梨树物候期特征和气象因子对果实品质的影响，并利用最小二乘法计算梨树始花期生物学零度和有效积温来进行花期预测。翠冠梨树花芽和叶芽的萌动主要发生在2月底至3月初，开花始期基本在3月下旬，和展叶期同时进行，4月下旬进入果实膨大期，7月中旬果实成熟。

翠冠梨大约在3月中旬开始抽梢，稳定通过温度为13.9 ℃；4月下旬进入果实膨大期，稳定通过温度为19.9 ℃，果实膨大速度在前50 d比较慢，以后的20 d增长速度明显变快。果实膨大速度与气象因子关系密切，与累计降水和相对湿度呈正相关，且相关关系达到极显著水平；与平均温度呈负相关。

翠冠梨的果实品质和气象因子密切相关。果实膨大期的日照时数和气温日较差与果实的糖度具有显著的正相关关系，随着日照时数和气温日较差的增加，翠冠梨糖度也随之增加；果实膨大期的日照时数和气温日较差与果实的平均单果重具有显著的负相关关系，随着日照时数和气温日较差的增加，翠冠梨平均单果重随之减少；果形指数则与花期的平均气温有显著的相关性。总体来说，金华3—7月热量条件较好，雨量充沛，光照充足，气温日较差条件较好，适合生长出高品质的翠冠梨。

根据计算，金华梨树始花期的生物学零度大约为9.27 ℃，芽膨大期至始花期所需的有效积温为80 ℃·d，通过该模型预测2018年、2019年和2020年的始花期误差分别为+3、0和0 d，准确性较好，证明运用有效积温的方法预测梨树始花期具有一定的可行性。由于梨树物候期的观测时间较短，在统计时可能存在一定的误差，需要进一步观测、收集梨树物候期资料，优化预测模型，从而提高花期预测的准确率。