黄山杜鹃花始花期与气象因子的相关分析及预报模型论文_许剑勇 刘倪 许义伍 吴永泽

黄山杜鹃花始花期与气象因子的相关分析及预报模型论文_许剑勇 刘倪 许义伍 吴永泽

(安徽省黄山气象管理处,安徽黄山 245800)

摘要:利用黄山风景区2010-2018年气象资料和黄山杜鹃花始花期资料,选择与杜鹃花始花期相关显著气温、降水和日照等气象因子分析。结果表明:影响黄山杜鹃花始花期气象因子是3月下旬平均气温和日照时数。通过逐步回归分析方法建立黄山杜鹃花始花期预测模型,对该模型回代检验,准确率较高。对2018年黄山杜鹃花始花期日期预测,预测值与实际观测值完全吻合。所建立预报模型能准确预测黄山杜鹃花始花期预报。

关键词:黄山杜鹃花;始花期;预报模型;相关分析

1 资料和方法

选取2010-2018年黄山光明顶至天海路段及北海景区2个观测点黄山杜鹃花始花期观测记录,杜鹃花始花期标准为每株树有3~5朵花开放。黄山气象观测站对应年份≥0℃至始花期积温、12月至3月及3月各旬逐月平均气温、最低气温、最高气温、降水量、日照时数。

利用影响植物生长变化主要气象因子预报花期,以前期发生物候现象,对后期开花植物花期预报;通过测量植物花芽形态变化预报花期,利用2010-2017年资料建立黄山杜鹃花始花期预报模型,2018年资料用于检验模型效果。

2 结果与分析

2.1 黄山杜鹃花始花期调查

近9年:黄山风景区光明顶-天海景区(海拔1860m左右)4月下旬至5月上旬进入始花期,不同年份相差1-10d,而玉屏景区(海拔1645m)和北海景区(海拔1659.6m)海拔低于光明顶约200m,始花期早于光明顶约10天,在4月中旬至下旬。黄山杜鹃花从开放到凋谢持续约20天,故黄山景区杜鹃花欣赏期约1个月左右(从较低海拔至较高海拔区域)。

2.2 杜鹃花花期与气象条件关系

杜鹃花喜凉怕热,2010—2018年光明顶-天海杜鹃花平均始花期4月30日,最早4月25日(2012年),最晚为5月6日(2011年),变幅达11天,始花期日序数均方差为3.7,可见花始花期不稳定。

2.2.1 温度因子影响

黄山风景区日平均气温≥0℃气候平均日期为3月18日,≥5℃日期为4月10日,接近黄山杜鹃花开花日期(4月中下旬),≥0℃初日至始花期积温与杜鹃花始花期日期相关系数为-0.252(n=8,未通过显著性水平0.05检验),说明黄山景区春季天气复杂多变,气温远低于山下低海拔地区,≥0℃平均日期明显偏迟,黄山杜鹃花已适应黄山独特气候特点,积温对杜鹃花始花期影响不明显。

黄山杜鹃花始花期相关性分析得出,黄山杜鹃始花期与3月平均气温、平均最低气温和中旬最低气温相关系数分别为-0.774(n=8,α=0.05)、-0.806(n=8,α=0.05)和-0.747(n=8,α=0.05),负相关显著;与3月下旬平均气温相关系数-0.863(n=8,α=0.01),负相关极显著,说明气温越高,始花期越早;3月黄山气温≥0℃杜鹃花苏醒,中下旬气温对杜鹃花影响明显,3月最低气温偏低推迟始花期。

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2.2.2 光照和降水量影响

黄山杜鹃花为喜阴灌木,完成花芽分化和开花需一定光照,处于阳面且无遮挡枝叶部分易分化出大量花芽,开花较早,处于遮挡面部分大部分分化为叶芽,花芽稀少。黄山杜鹃花始花期与3月下旬日照时数为-0.785(n=8,α=0.05),显著负相关。3月下旬杜鹃花苏醒后,光照对始花期开始有影响,日照时数越多,始花期越早。

黄山杜鹃花始花期日期与2月降水量相关系数为-0.853(n=8,α=0.01),为负相关极显著,与3月降水量也为负相关,说明杜鹃花越冬苏醒后降水量越多,始花期越早。

2.3 预报模型

2.3.1因子选择

黄山杜鹃花始花期平均在4月中下旬,选择4月1日开始做始花期预报,选冬季到3月逐月和3月逐旬温度、降水、日照时数等因子逐步回归筛选。

3月平均气温、平均最低气温、中旬最低气温和下旬日照时数与黄山杜鹃花始花期日期存在显著负相关;3月下旬平均气温和2月降水量与杜鹃花始花期日期存在极显著负相关。可见黄山杜鹃花开花前光、温、水积累对开花早晚影响显著,条件积累充足,开花就早,相反开花就晚。

2.3.2 预报模型构建

采用逐步回归分析法利用SPSS软件分别建立不同模型,选择最优模型为

(1)

方程R=0.945,F=20.962>F (2,5) 0.01=13.27,P=0.004,线性回归模型成立。式中为始花日序,为3月下旬平均气温(℃),为3月下旬日照时数(h)。

得出黄山杜鹃花始花期预报回归方差:回归平方和 91.131,自由度为2,均方45.566.残差平方和10.869,自由度为6,均方2.174.F检验值20.962,显著性概率为0.004.由于显著性概率<5%,认为回归系数不为0,既回归方程有效。

对回归系数分析,花期预测模型常量及因变量系数分别为40.533、-0.939、-0.106,均在α=0.05水平上显著,表明所建立方程恰当。

黄山杜鹃花冬季进入休眠,经历低温后休眠被打破,随温度升高发芽开花。冬季休眠期内气温、降水量、日照时数与始花期相关性都较低,进入3月,尤其是下旬,杜鹃花苏醒,气温升高、日照增强是满足开花前光照和热量条件关键期,直接影响始花期早晚。

2.3.3 预报模型检验

用2010-2017黄山风景区气象数据回代入公式(1)检验当年黄山杜鹃花始花期,用预报值与观测数据对比以验证模型精度。实际值与预测值相关性达极显著(相关系数为 0.949,P<0.001)。方程预测值与实际值差异比较小,平均绝对误差为0.9天,其中3年实际值和预测值一致,误差1天有3年,预测始花期与实际日期在同一天和相差1天准确率达75%。最大误差为2天,误差2天准确率达25%,回代检验效果理想。

表1 2010-2017年黄山风景区黄山杜鹃花始花期模型预测检验

2.3.4 2018年黄山杜鹃花始花期预报检验

利用黄山杜鹃花始花期预报方程(1),将2018年3月下旬平均气温(6.7℃)和3月下旬日照时数(65.9h)代入,得到y值为27,换算成日期,则2018年黄山杜鹃花始花期日期为4月27日,与实际观测日期4月27日完全吻合,证明预测模型可信度。

3 结论

①黄山杜鹃花平均始花期光明顶-天海在4月下旬至5月上旬,相对低海拔北海提前约10天左右,在4月中下旬;当年3月下旬平均气温及日照时数与黄山杜鹃花始花期呈负相关,对杜鹃花开花起主导作用,是预报始花期重要指标。

②因观测资料较少,样本数有限,模型存在不稳定风险,随着资料不断积累,优化预报模型,提高花期预报准确率。

参考文献

[1]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(2).

[2]孔凡忠,刘继敏,孔莉,等.菏泽牡丹初花期的中长期预报模型[J].中国农业气象,2011,32(1).

第一作者简介:许剑勇(1982),男,汉族,江西赣州市人,本科,工程师,从事天气预报及专业气象服务工作。

论文作者:许剑勇 刘倪 许义伍 吴永泽

论文发表刊物:《科技新时代》2018年7期

论文发表时间:2018/9/12

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