趙 杰，唐紅忠，黃桂東，潘啟學

(貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

1 引言

黔南是農業(yè)大州，油菜種植歷史悠久且地域分布廣，是黔南主要夏收作物之一。油菜生長發(fā)育期經(jīng)歷秋季、冬季及春季3個季節(jié)，受氣象條件影響較大。近年來，以觀賞油菜花為載體的鄉(xiāng)村旅游活動在各地興起，在花開時節(jié)，各地都迫切想了解油菜花盛花期的時間，以便提前部署相應的活動。因此，油菜花的花期預報及服務在農業(yè)、旅游業(yè)等方面既有較大需求，也有很大的實用價值。但油菜的抽薹、開花需要適宜的溫度、日照等氣象條件才順利發(fā)育。如2012年1月—3月上旬，全州出現(xiàn)持續(xù)低溫陰雨天氣，各地的油菜生育期推遲，花期相應推遲。針對油菜，已有學者研究了氣溫對油菜的影響[1]，以及熱量條件對油菜雄性不孕不育系育性的影響[2]，目前黔南州對這方面也有研究，如荔波縣油菜花盛花期的預報[3]?；ㄆ陬A報有芽生長量測量統(tǒng)計預報法[4-5]，積溫物候預報法[6]、逐步回歸方法[3，7-10]等方法。本文采用逐步回歸分析方法，建立惠水縣油菜花開花、盛花期的預報模型，為今后全州油菜花盛花期研究打下基礎。

2 資料和方法

本文采用惠水縣農業(yè)氣象站1981—1988年以及2014—2017年的油菜花觀測資料以及逐日降水、平均氣溫和日照資料。由于1989—2013年惠水縣農業(yè)氣象站改為觀測小麥以及遷站等原因，造成缺乏油菜花觀測資料。文中旬最高氣溫指各旬逐日平均氣溫中最高值，同理可得旬最低氣溫。

對盛花期資料處理，由下式進行距平分析：

yt=Yt-Y

式中yt為盛花期距平，當yt為正值時，盛花期晚于常年，當yt為負值時，盛花期早于常年；Yt為某年油菜花盛花期時間；Y為盛花期平均時間，黔南常年為3月5日，剔除離散程度較大的年份后，盛花期平均時間修訂為3月7日。

為了保證預報時效，建模時段選擇12月上旬—次年2月中旬，采用SPSS進行相關性分析和逐步回歸分析，建立油菜花的預報模型。

3 結果與分析

3.1 下限溫度的確定

研究指出[10]，當環(huán)境溫度在最低和最適溫度之間時,生物體內的生理生化反應會隨著溫度的升高而加快,代謝活動加強,從而加快生長發(fā)育速度。統(tǒng)計油菜從抽薹期到盛花期的天數(shù)(N)和同期平均氣溫(T)，以1/N作為發(fā)育速率(Y)，與N天內的平均氣溫T(X)進行回歸分析，得到生長速率與平均氣溫的散點圖及其擬合直線(圖1a)。從擬合直線看出，發(fā)育速率與氣溫呈反比關系，與事實不符，方程R2=0.185，顯著性α=0.163，方程不能通過顯著性檢驗；觀察散點圖，可以看出有1個點離散程度較大，對擬合結果有較大程度的影響,舍棄該點后得到其擬合直線與散點圖(圖1b)，由該擬合方程得到下限溫度為-0.3 ℃，方程R2=0.168，顯著性α=0.21，方程依然不能通過顯著性檢驗，觀察散點圖可發(fā)現(xiàn)仍有1個點離散程度較大，故舍棄這兩個離散程度較大的點，重新進行回歸分析，得到新的散點圖以及擬合直線(圖1c)；從圖1c看出，發(fā)育速率與溫度之間具有良好的相關趨勢。

圖1 油菜發(fā)育速率(1/N)與統(tǒng)計時段平均氣溫(T)的散點圖及其擬合直線(a、所有數(shù)據(jù)，b、舍棄1個離散點，c、舍棄2個離散點)Fig.1 The Scatterplot of rapeseed development rate(1/N) and mean temperature in statistical period(T) and its fitting line(a, all data, b, discard 1 discrete point, c, discard 2 discrete points)

通過SPSS分析，得到發(fā)育速率Y與統(tǒng)計時段平均氣溫X的直線回歸方程：Y=0.005X-0.015，其相關系數(shù)通過了α=0.005的顯著性檢驗。當溫度低于下限溫度時，油菜停止發(fā)育，即Y=0，此時X=3 ℃ 。由此可知，惠水縣油菜發(fā)育的下限溫度為3 ℃。

3.2 盛花期與同期活動積溫的關系

活動溫度是指大于生長下限溫度的日平均溫度[11]，統(tǒng)計惠水逐年12月1日—次年平均盛花期(3月7日)的活動積溫，利用SPSS軟件求得逐年活動積溫與逐年盛花期距平的相關系數(shù)為-0.858，通過了0.01的顯著性檢驗，表明二者之間存在明顯的負相關關系。這與“越冬期活動積溫越高、盛花期就越早，反之，盛花期越晚[7]”結論一致。

從惠水縣油菜花盛花期距平與活動積溫變化趨勢(圖2)看出，活動積溫與盛花期距平呈明顯的負相關性。冬季活動積溫越高，溫度累積越充足，油菜花盛花期越早；反之，冬季活動積溫越低，越不利于油菜花正常開花生長。

圖2 惠水縣油菜花盛花期距平與活動積溫變化趨勢Fig.2 Full flowering period anomalies and active accumulative temperature charts of rapeseed in Huishui county

3.3 盛花期與同期各類氣象因子的關系

油菜花越冬期不同時段的氣象因子對盛花期的影響各不相同，由表1看出：氣溫因子影響較大，尤其是12月下旬—次年1月中旬溫度影響最為明顯；降水、日照因子影響較小。由表1還可以看出，惠水油菜花盛花期距平與大部分氣溫因子呈負相關，其中12月下旬—次年1月上旬的旬最低氣溫、旬最高氣溫和旬平均氣溫的負相關達到顯著水平(α=0.05)，同時1月中旬的旬最低氣溫的負相關性也達到了顯著水平(α=0.05)。但12月上旬的旬最高氣溫、旬平均氣溫與盛花期距平均呈現(xiàn)出正相關關系，而與旬最低氣溫呈現(xiàn)出負相關關系，這主要是油菜花在休眠期需要一定的低溫來解除芽的自然休眠，該時期內最高氣溫、平均氣溫偏高，影響(甚至是抑制)油菜花休眠期的需冷量累積，使得盛花期延遲[7]。

降水和日照與盛花期的距平相關性不太敏感，但是盛花期距平與各旬降水大多數(shù)為弱的正相關，盛花期距平與各旬日照時數(shù)大多數(shù)呈負相關性(見表1)。這主要是降水偏多時，日照也相應地偏少，氣溫偏低；活動積溫越低，盛花期距平值就越大。

表1 惠水縣油菜花盛花期距平與氣象因子的相關系數(shù)分布Tab.1 Correlation coefficient of full flowering period anomalies and meteorological factors of rapeseed in Huishui County

注：*為通過0.05顯著性水平檢驗

3.4 預報模型的建立

利用SPSS軟件對盛花期距平與40個備選氣象因子做逐步回歸。備選因子包含12月上旬—次年2月中旬的旬平均氣溫、旬最低氣溫、旬最高氣溫、旬降水、旬日照，最后得到預報方程：

Y=19.16-1.998X1-3.122X2-1.678X3+0.269X4+1.302X5+0.345X6

式中Y為盛花期距平，X1為12月下旬平均氣溫，X2為1月下旬最低氣溫，X3為1月中旬最高氣溫，X4為1月中旬日照，X5為1月下旬平均氣溫，X6為12月下旬降水。

方程調整后R2=0.99，F(xiàn)=1 189.099，擬合方程回歸平方差847.744，剩余平方差0.356，總平方差848.1。

利用模型可以在2月21日做出當年的油菜花盛花期預報，從模型入選因子來看，溫度、日照和降水對油菜盛花期都有影響，從方程各項系數(shù)可以看出，溫度因子明顯比降水因子和日照因子更敏感。

3.5 預報模型的檢驗

利用建立的預報模型，擬合油菜花盛花期距平，得出油菜花盛花期預報模型的模擬效果很好，擬合距平與實際距平相關系數(shù)高達0.999，平均絕對誤差0.1，除了1982年存在1 d誤差外，其余9 a沒有誤差(見表2)。

4 結論與討論

①惠水縣油菜生長下限溫度為3 ℃，當溫度低于此下限溫度時停止發(fā)育。油菜花的盛花期與越冬期活動積溫有明顯的相關性，相關系數(shù)為-0.858，越冬期活動積溫越高，盛花期越早，反之，越冬期活動積溫越低，盛花期越晚。

②盛花期與冬季各旬的氣溫、日照、降水也有一定的關系，氣溫因子影響較大，降水、日照因子影響較小，盛花期距平與溫度因子和日照因子呈負相關，與降水因子呈正相關，其中12月下旬—1月中旬的旬最低氣溫、旬最高氣溫和旬平均氣溫的負相關達到顯著水平(α=0.05)，同時1月上旬的旬最低氣溫的負相關性也達到了顯著水平(α=0.05)。

表2 惠水縣油菜花盛花期擬合距平、實際距平以及擬合誤差(單位：d)Tab.2 The simulation Anomalies、real Anomalies and deviation of the flowering period of rapeseed in Huishui County(Unit:d)

③盛花期預報模型對樣本具有較高的擬合，擬合距平與實際距平相關系數(shù)高達0.999，從模型入選因子來看，盛花期與溫度、日照和降水因子均有相關性，從方程各項系數(shù)可以看出，溫度因子明顯比降水因子和日照因子更敏感。

12月上旬的旬最高氣溫和旬平均氣溫與盛花期距平呈現(xiàn)正相關性，這可能與休眠期的需冷量累積有關[7]。預報模型所選因子與高相關系數(shù)因子存在一定的差異[3,7]，還需要以后進一步探討。本文數(shù)據(jù)具有間斷性以及樣本數(shù)較少，所得結論還需進一步檢驗。