保山市油菜始花期预报模型构建及检验

祁倩 字雪明

摘 要 为研究云南省保山市油菜始花期与气象条件的相关性，建立油菜始花期的预报模型，利用2016—2023年油菜生育期及同期气象资料，采用SPSS进行相关性分析，用逐步回归方法建立基于气象要素的预报模型，并对模型进行检验。结果表明，在一定温度范围内，气温越高，油菜生长速率越快，保山市油菜生长下限温度为4.9 ℃，当温度低于此下限温度时油菜停止发育；油菜始花期主要与气温相关，与12月的气温相关性显著，12月气温越低，日照时间越短，始花期越晚；利用旬平均资料建立的预报方程模型与实况拟合程度好，具有较高的参考价值和应用价值。

关键词 油菜；花期预报；逐步回归；云南省保山市

中图分类号：S165.21 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.09.018

油菜花是云南省保山市春季主要自然景观之一，保山市各县（市、区）均有千亩规模的油菜花田，腾冲市界头镇更是因拥有1万hm2连片的油菜花海而被《中国国家地理》评为“云南最美的地方”。自2016年起，腾冲市界头镇每年春季都会举行高黎贡花海节，吸引国内外众多游客前来欣赏游玩。同时，油菜作为一种经济作物，遇气候异常会提前开花，并影响其产量。油菜花期的准确预报，能为农户授粉提供参考，并指导开展采摘等一系列生产经营活动。因此，油菜的花期预报在旅游、农业生产等方面有较高的实用价值。

油菜生长发育期经历秋、冬、春三季，受气象条件影响较大。目前已有学者研究了气温对油菜的影响，对于花期的预报，目前有逐步回归方法、芽生长量测量统计预报法、积温物候预报法等方法[1-4]。保山市对于气象条件与油菜花期的相关性研究、花期预报模型的建立等工作开展滞后，笔者采用逐步回归分析方法，建立保山市油菜始花期的预报模型，以期为今后油菜始花期研究提供参考。

1  材料与方法

油菜生育期数据来源于保山市农业科学研究所2016—2023年观测资料，气象资料来源于保山市气象局，采用保山国家气象监测站（站号56748）2015—2023年多年逐日降水、气温和日照资料。

油菜是越冬作物，保山市油菜基本于11月播种，次年2月开花，为使预报模型有一定提前量，选择2015—2020年11月上旬至次年1月下旬逐日气象资料（即气象资料年份较生育期资料年份提前1年，对应2016—2021年油菜花期），采用SPSS进行相关性分析和逐步回归分析，建立基于气象要素的油菜始花期预报模型，并使用2022年、2023年油菜生育期资料及同期气象要素资料对预报模型进行检验。

2  结果与分析

2.1  下限温度的确定

有研究指出，当环境温度在最低和最适宜温度之间时，生物的发育速度会随着温度的升高而加快[5]。统计油菜从抽薹期到始花期的天数（n），以1/n作为发育速率（y）和同期日平均气温（x）进行回归分析，得到生长速率与平均气温的散点图及拟合直线，如图1所示。从拟合趋势线中可以看出，发育速率与气温成正比，即在一定温度范围内，气温越高，生长速率越快。

发育速率（y）与同期日平均气温（x）的线性回归方程为y=0.011x-0.053 9，相关系数R2=0.411 2，相关系数通过了显著性检验。当温度低于下限温度时，油菜停止发育，即y=0，此时x=4.9 ℃。由此可得出，保山市油菜发育的下限温度为4.9 ℃。

2.2  始花期与前期各类气象因子的关系

利用逐日资料对前一年11月至當年1月各月、各旬的最低气温、最高气温、平均气温、累计降水量、总日照时间与始花期日序（以播种当天为1）进行相关性分析。如表1所示，油菜始花期与降水量相关性较小，主要呈正相关；与气温相关性较大，主要呈负相关。在各月气温中，油菜始花期与12月上旬最高气温、12月最高气温、12月中旬平均气温、12月平均气温、12月下旬日照时间呈显著负相关，均通过了0.05水平的显著性检验，其中12月中旬平均气温通过了0.01水平的显著性检验，相关系数具有统计学意义。说明12月气温越低、日照时间越短，始花期日序值越大，始花期越晚。

2.3  预报模型的建立

分别选择前一年11月至当年1月各月、各旬的气温、降水、日照与始花期日序（y，以播种当天为1）进行逐步回归分析。由于月平均资料与旬平均资料有很大的共线性，所以月平均资料与旬平均资料分开建模，并检验选出最优模型。

1）利用月平均资料得到方程（1）。

[y1=114.765-0.854x1] （1）

式中：y1为始花期日序，d；x1为12月平均最高气温，℃。

对拟合的模型方程及系数进行检验，模型的R2为0.751，调整后R2为0.689，方程拟合度良好。方程系数显著性为0.025。因为仅有1个系数，其共线性不做讨论。

2）利用旬平均资料得到方程（2）。

[y2=110.549-1.176x2+0.347x3] （2）

式中：y2为始花期日序，d；x2为12月中旬平均气温，℃；x3为12月中旬最低气温，℃。

对拟合的模型方程系数进行检验，模型r2达到0.996，调整后的r2为0.993，方程拟合程度优。系数显著性分别为0.002、0.006，均在0.01以下，共线性检验中vif值为5.876，在10以下，表明相关系数之间不存在共线性，方程具有统计学意义。

2.4  模型检验

将2021年、2022年12月的月平均资料与旬平均资料分别代入建立的预报模型，计算出2022年、2023年花期日序拟合值，并将拟合值与实际观测值相比较。如表2所示，2种预报模型的拟合值与实际观测值均有误差，y1在2022年有1 d的误差，在2023年误差达到6 d；y2在2022年有2 d的误差，在2023年有4 d的误差。总体来说，两种预报模型的误差均在6 d以内，方程拟合程度较好，且y2的误差范围要小于y1。

2.5  两种模型的比较评价

从统计学角度分析，虽然y1与y2两种模型的方程拟合程度都比较好，但y2的r2比y1的r2更接近1，说明方程y2拟合程度优于y1。从方程系数上说，x1通过0.05显著性水平检验，x2、x3通过0.01显著性水平检验，x2、x3更显著，利用x2、x3建立的线性方程具有极显著的统计学意义，因此y2优于y1。从预报的角度分析，y1利用12月的平均最高气温，最快在1月才能得出结果，但y2仅需12月中旬气温即可，预报的时间相较y1提前10 d。同时从模型检验结果来看，y2的误差范围要小于y1。因此综合各项指标分析认为，利用旬资料得到的模型优于利用月资料得到的模型。

3  结论与讨论

本文利用2016—2021年连续6年的油菜生育期资料及同期气象资料，对保山市油菜始花期与各气象要素的相关性进行了分析，建立了油菜始花期预报模型，并利用2022年、2023年油菜生育期资料及同期气象要素资料对预报模型进行检验。主要得出以下3点结论：1）在一定温度范围内，油菜发育速率与气温成正比，即气温越高，生长速率越快。保山市油菜生长下限温度为4.9 ℃，当温度低于此下限温度时油菜停止发育。2）油菜始花期与主要与气温相关，降水相关性较小。在各月气温中，油菜始花期与12月的气温相关性最显著，与12月各旬最高气温、12月最高气温、12月中旬平均气温、12月平均气温、12月下旬日照时间呈显著负相关。12月气温越低，日照时间越短，始花期日序值越大，始花期越晚。3）利用月资料与旬资料建立的预报方程在检验时与实测值均有6 d以内的误差，但利用旬资料建立的预报方程拟合程度更好，提前量更高，拟合值误差范围更小，具有较高的参考和应用价值。

在分析油菜始花期與气象因子相关系数时发现，始花期与12月最低气温、11月平均气温呈正相关，这可能与休眠期需要的冷量累计有关[2]。笔者所采用的数据样本数较少，所得结论还需进一步验证。

参考文献：

[1]   谭治平，张远洪，雷思华.气温对绥阳县油菜生长的影响研究[J].贵州气象，2013，37（6）：36-38.

[2]   张利华，任曙霞，张永强，等.梨树始花期预报[J].气象科技，2012，40（3）：485-488.

[3]   杨国栋，张明庆，董建华，等.树木花期的预报方法新探：以大山樱为例[J].首都师范大学学报（自然科学版），2000，21（1）：66-71.

[4]   成迪芳，程路，黄鹤楼，等.宁波四明山樱花花期预报模型及检验[J].江苏林业科技，2021，48（1）：11-15.

[5]   贾坤，张黎霞，赵天禄，等.北京地区梅花的花期预报模式初建[J].北京林业大学学报，2010，32（S2）：97-100.

（责任编辑：张春雨  丁志祥）