劉春濤，郝翠萍，徐曉亮，侯忠新

（1.青島市嶗山區(qū)氣象局，山東青島 266102；2.青島市氣象局，山東青島 266003）

嶗山區(qū)位于山東半島東南部的黃海之濱，地處北緯36。05’～36。19’、東經(jīng)120。24’～120。42’，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，同時兼有海洋性氣候特點，嶗山區(qū)素有青島水果之鄉(xiāng)的美譽，櫻桃種植有100多年的歷史，全區(qū)現(xiàn)有櫻桃品種30多個，40余萬株[1]，自1996年舉辦櫻桃節(jié)至今已成功舉辦了23屆，櫻桃節(jié)已經(jīng)成為嶗山區(qū)發(fā)展旅游業(yè)和城市休閑觀光農(nóng)業(yè)的特色品牌。

嶗山櫻桃樹一年之中，經(jīng)過萌芽、開花、坐果、落葉、休眠等過程。嶗山櫻桃是喜光、喜溫、喜濕、喜肥而不耐寒的落葉果樹[2-5]。適宜在土質(zhì)疏松、通透性好pH值為5.6～7.0的沙壤土質(zhì)中栽培。年平均氣溫12.6℃，3月份為櫻桃開花期，多年月平均氣溫為5.5℃。年平均降雨量658.5mm，年日照時數(shù)在2 600～2 800h，≥5℃的積溫平均為4 322℃，當氣溫＞5℃時，櫻桃樹開始萌芽，8～10℃為萌芽的適宜溫度，開花期適宜的溫度為10～16℃，幼果期適宜的溫度為10～22℃，著色期到成熟期日較差越大，越有利于著色和糖分積累，日較差為日最高氣溫與日最低氣溫是的差值。

嶗山櫻桃不同發(fā)育期和不同器官遭受低溫的臨界值不同[6]。冬季休眠期的最低氣溫≤-20.0℃時，櫻桃樹會遭受凍害致死。櫻桃在花芽膨大期、花蕾期遭受輕霜凍害的最低氣溫為-1.0～-2.0℃，在初花期遭受輕霜凍害的最低氣溫為-0.5～-1.5℃，在盛花期、初果期遭受輕霜凍害的最低氣溫為0.0～-1.0℃，查閱嶗山區(qū)氣象資料，冬季的最低氣溫低于-20℃及以下的低溫40年不遇，因為嶗山區(qū)瀕臨黃海，受海洋氣候調(diào)節(jié)，冬季嶗山區(qū)櫻桃一般不會遭受凍害。嶗山櫻桃遭受的主要氣象災害為開花期的霜凍、大風和連陰雨，成熟期的大風、暴雨、冰雹和干旱等。

多年來農(nóng)業(yè)專家、果樹專家、氣象專家對櫻桃的栽培技術、管理技術、櫻桃生長適宜的氣候條件等做了深入細致地研究，積累了豐富經(jīng)驗，為本研究提供了借鑒[2-5]，但是針對櫻桃開花期氣象因子對產(chǎn)量的定量研究尚不多見，本文研究了開花期的氣象因子對櫻桃產(chǎn)量的影響，從而確定嶗山櫻桃開花期的主要農(nóng)業(yè)氣象指標，為開展櫻桃氣象服務提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 資料來源

2010～2016櫻桃產(chǎn)量資料取自嶗山區(qū)統(tǒng)計局（單位kg/hm2），用2000～2014年做歷史擬合，2015、2016年預報檢驗。氣象資料為嶗山區(qū)氣象局李村站的氣象觀測資料，選取的氣象資料為2000～2016年3月上旬～4月上旬，即從開始萌芽～開花末期的旬平均氣溫、旬最低氣溫、旬日照時數(shù)和旬降雨量。嶗山櫻桃通常3月上旬為花芽膨大期、3月中旬為花蕾期、3月下旬為初花期～盛花期、3月下旬～4月5日前后為開花末期～初果期。

1.2 研究方法

對2000～2014年櫻桃產(chǎn)量資料進行處理，用分離法[6]把實際產(chǎn)量資料分為時間趨勢產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和影響產(chǎn)量的噪音項三部分，趨勢產(chǎn)量主要是由品種特性、耕作措施、土壤肥力等因素決定，是時間的函數(shù)。實際產(chǎn)量減去趨勢產(chǎn)量認為是自然因素對產(chǎn)量的影響（主要是氣象因素）稱為氣象產(chǎn)量，即：

式中Y為實際產(chǎn)量，Yt為時間趨勢產(chǎn)量，YW為氣象產(chǎn)量；△Y為噪音項，即隨機誤差，通常為了研究問題方便而忽略不計。

處理后的產(chǎn)量資料，都不同程度地消除了農(nóng)業(yè)技術水平的影響，可以定量地分析氣象條件與產(chǎn)量的關系，來確定農(nóng)業(yè)氣象指標。產(chǎn)量與櫻桃各發(fā)育期的氣象條件都有關系，如果把影響產(chǎn)量的所有氣象因子都考慮進去，得到函數(shù)關系，目前尚難做到。為了研究問題方便，農(nóng)業(yè)氣象中通常把作物或果樹關鍵發(fā)育期的關鍵因子作為研究對象[6]，嶗山區(qū)櫻桃3月上旬～4月上旬正是櫻桃發(fā)芽～開花期，這一時期是櫻桃產(chǎn)量形成的關鍵發(fā)育期，因此研究櫻桃發(fā)芽～開花期氣象因子對氣象產(chǎn)量影響的函數(shù)關系，從而確定主要農(nóng)業(yè)氣象指標，農(nóng)業(yè)氣象指標對開展氣象服務有指導意義。

利用中國氣象局研發(fā)的農(nóng)業(yè)氣象產(chǎn)量預報業(yè)務系統(tǒng)（WAPFOS2015.1.0版本）[7]，建立嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量與開花期氣象因子之間的預報模型。篩選出櫻桃開花期影響產(chǎn)量的主要氣象因子；再利用櫻桃產(chǎn)量的年景資料與氣象因子做膨化相關分析，進一步確定影響櫻桃年景的氣象因子，并對因子進行分析，為開展氣象服務提供技術支撐。

2 結果與分析

2.1 嶗山區(qū)櫻桃趨勢產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量的預測模型

利用中國氣象局研發(fā)的農(nóng)業(yè)氣象產(chǎn)量預報業(yè)務系統(tǒng)（WAPFOS2015.1.0版本）篩選關鍵時期的關健氣象因子，建立預報模型、預測及檢驗。WAPFOS系統(tǒng)設定的引入因子的臨界值為：單相關系數(shù)0.30，滑動方差為0.15，因子引入水平值為2.50，因子剔除水平值為2.5，方程引入的氣象因子為4個。

對2000～2014年的嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量做歷史資料擬合，選取氣象產(chǎn)量模擬采用絕對差值（Yi-Yt），氣象產(chǎn)量預測用逐步回歸，趨勢產(chǎn)量歷史模擬采用灰色模型平滑，趨勢產(chǎn)量預測采用以上模擬集成，通過WAPFOS系統(tǒng)分析輸出的嶗山區(qū)櫻桃趨勢產(chǎn)量預測模型為：

利用建立的預報模型將2015年開花期3月上旬～4月上旬的氣象資料輸入模型，得到的2015年氣象產(chǎn)量預報模型為：

同理將2016年對應的氣象資料代入預報模型得到2016年氣象產(chǎn)量預報模型為：

（3）、（4）式中X1表示3月上中旬的旬最低氣溫，X2表示3月中下旬的降雨量，X3表示4月上旬降雨量，X4表示4月上旬的日照時數(shù)，氣象因子X1、X2、X3、X4均通過了α=0.05的顯著性檢驗。

（3）、（4）式中軟件輸出的方差值為12.475，復相關系數(shù)R=0.912，剩余方差為σ=137.88

2.2 嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量歷史擬合

對2000～2014年嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量的輸出結果見表1，表1中實際產(chǎn)量擬合為實際產(chǎn)量的估算值，氣象擬合產(chǎn)量為氣象產(chǎn)量的估算值，殘差為實際產(chǎn)量與實際產(chǎn)量擬合的差值，殘差%為殘差與實際產(chǎn)量的百分數(shù)，由下表可知最小誤差為0.18%，最大誤差：10.27%，誤差＞10%個數(shù)為1（N），誤差＞5%個數(shù)為3（N）。

2.3 對模型進行歷史擬合與預報檢驗

由表1經(jīng)計算，2000～2014年歷史產(chǎn)量的平均擬合率[8]

對建立的氣象產(chǎn)量回歸模型進行F檢驗[9]：本例中樣本容量為15，即n=15，氣象因子為4個，即p=4根據(jù)計算公式：Syy=U+Q（3）（式中Syy表示總的離差平方和，U表示回歸平方和，Q表示剩余平方和）

表1 嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量歷史擬合輸出結果（kg/hm2）

因為分子自由度f1=4，分母自由度f2=10，在信度α=0.05時，查F分布表可知，F(xiàn)α=3.48

F＞Fα，因此建立的逐步回歸方程效果顯著。

分別2015、2016年氣象資料代入（2）（3）式和（2）（4）式，得到：

2015年預報產(chǎn)量為5 460.05（kg/hm2），實際產(chǎn)量5 086.50（kg/hm2），誤差7.34%

2016年預報產(chǎn)量4 834.04（kg/hm2），實際產(chǎn)量 4 935.00（kg/hm2），誤差2.04%

因此以上回歸模型選取的4氣象因子是影響嶗山櫻桃開花期產(chǎn)量的主要因子。即X1表示3月上中旬的最低氣溫，X2表示3月中下旬的降雨量，X3表示4月上旬降雨量，X4表示4月上旬的日照時數(shù)。

3 結論與討論

3.1 開花期影響嶗山區(qū)櫻桃產(chǎn)量的主要氣象因子有4個：即3月上中旬的最低氣溫、3月中下旬的降雨量、4月上旬降雨量和4月上旬的日照時數(shù)。開花期影響嶗山區(qū)櫻桃年景的氣象因子有1個即歷年3月上旬的最低氣溫。

3.2 氣象產(chǎn)量與3月上中旬的最低氣溫呈正相關，3月上旬～中旬嶗山區(qū)櫻桃處于花芽膨大期～花蕾期，最低氣溫越高越有利于櫻桃發(fā)芽，最低氣溫越低越不利于花芽生長；3月中下旬的降雨量與氣象產(chǎn)量呈負相關，3月中下旬櫻桃處于花蕾期～開花期，此時遇到強降雨或連續(xù)性降雨天氣，會影響櫻桃正常開花與傳粉，從而影響產(chǎn)量[5]；氣象產(chǎn)量與4月上旬降雨量呈正相關，4月上旬櫻桃處在坐果期，正是櫻桃需水的關鍵期，降雨量愈多愈有利于果實膨大增長、有利于產(chǎn)量的增加；4月上旬的日照時數(shù)與氣象產(chǎn)量正相關，此時櫻桃處在盛花期～初果期，日照充足，光合作用增強會有利于櫻桃產(chǎn)量的形成。

3.3 根據(jù)嶗山區(qū)櫻桃歷史產(chǎn)量資料與氣象資料對比分析，2007年、2009年減產(chǎn)的主要原因是3月上中旬櫻桃處于花芽膨大期～花蕾期，最低氣溫均小于-5.0℃，遭受了嚴重凍害；3月中下旬櫻桃處于花蕾期～開花期，溫度適宜、日照充足降雨量小于5mm，有利于處于開花期的櫻桃受精與傳粉，如2002年、2006年，4月上旬的降雨量均大于15.0mm為豐收年，如2008年、2011年。

3.4 由于嶗山地區(qū)靠近黃海，受海洋氣候影響顯著，春季氣溫回升較晚，櫻桃的發(fā)育期較內(nèi)陸同緯度地區(qū)推遲約1個月左右，氣象因子對櫻桃產(chǎn)量的影響程度較輕，具體氣象指標的影響時段也不同。又由于櫻桃產(chǎn)量資料的時間序列比較短，統(tǒng)計分析結果有待在今后的實際工作中進一步驗證。