劉 璐,王景紅,傅瑋東,欒 青,李曼華
中國北方主產(chǎn)地蘋果始花期與氣候要素的關(guān)系*
劉 璐1,王景紅1,傅瑋東2,欒 青3,李曼華4
(1.陜西省農(nóng)業(yè)遙感與經(jīng)濟作物氣象服務(wù)中心,西安 710014;2.新疆農(nóng)業(yè)氣象臺,烏魯木齊 830002;3.山西省氣候中心,太原 030006;4.山東省氣候中心,濟南 250031)
選取福山、萬榮、洛川、旬邑和阿克蘇分別代表中國渤海灣、黃土高原和新疆蘋果產(chǎn)區(qū),利用1999?2018年各地富士蘋果始花期物候觀測數(shù)據(jù),分析蘋果始花期變化趨勢,并利用偏最小二乘回歸法,分析日尺度平均氣溫、平均地溫、降水量、相對濕度和日照時數(shù)對蘋果始花期的影響,明確影響蘋果始花期的關(guān)鍵氣候因子及其影響時段和強度,在此基礎(chǔ)上,利用逐步回歸法建立各主產(chǎn)地蘋果始花期預(yù)測模型。結(jié)果表明,近20a來,中國北方主產(chǎn)地蘋果始花期平均出現(xiàn)在4月7?20日,但變化趨勢不顯著。影響各地始花期的關(guān)鍵氣候因子中,平均氣溫和平均地溫為主導(dǎo)因子,其中關(guān)鍵影響時段內(nèi)平均氣溫和平均地溫每上升1℃,5個主產(chǎn)地蘋果始花期將顯著提前2.31~4.10d和2.34~4.96d;降水量每增加1mm,萬榮、旬邑和阿克蘇蘋果始花期將顯著推遲0.12~0.57d;平均相對濕度每增加1個百分點,旬邑和阿克蘇蘋果始花期推遲0.33d和0.51d;日照時數(shù)每增加1h,福山和萬榮蘋果始花期分別提前0.12d和0.07d。在明確影響各主產(chǎn)地蘋果始花期關(guān)鍵氣候因子的基礎(chǔ)上,建立中國北方蘋果主產(chǎn)地始花期預(yù)測模型,經(jīng)回代檢驗,實測值與預(yù)測值相差小于5d的比例達80%~90%,模型可用于實際預(yù)測業(yè)務(wù)。
富士蘋果;始花期;偏最小二乘回歸法;預(yù)測模型;氣候變化
物候現(xiàn)象是指示氣候及自然環(huán)境變化的重要指標(biāo)[1?2],了解植物物候與氣候要素的關(guān)系,可為研究氣候變化對植物栽培、育種和管理的影響提供重要的理論基礎(chǔ)[3?6]。蘋果始花期是表征蘋果果實開始發(fā)育的重要指示物候期[7],對全年蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的形成均具有決定性影響[8?9]。因此,開展蘋果始花期與氣候要素關(guān)系的研究,對了解氣候變化對蘋果始花期的影響,以及指導(dǎo)地區(qū)蘋果生產(chǎn)具有重要意義。
Wolfe等[10]發(fā)現(xiàn)美國東北部地區(qū)1965?2001年蘋果始花期每10a提前2.0d;Clmielewski等[11?12]發(fā)現(xiàn)德國和南非的蘋果開花期分別以2.1d·10a?1和4.3d·10a?1的速率提前,并主要與春季氣溫的升高有關(guān),期間溫度每上升1℃,蘋果開花期將提前4~5d。蒲金涌等[13?15]研究發(fā)現(xiàn),甘肅地區(qū)蘋果開花期約以4.7d·10a?1的速率提前,并與年平均氣溫、3?4月平均氣溫和0℃積溫呈顯著負相關(guān)關(guān)系。總體上,國內(nèi)外大部分研究主要集中于熱量資源對蘋果始花期的影響,有關(guān)水分和光照資源對始花期影響的研究鮮有報道,而大量研究結(jié)果表明,地溫、降水量、空氣相對濕度、光照強度和日照長度對植物物候亦有顯著影響[16?17],有必要對其開展深入細致研究。此外,以往研究方法主要為旬、月氣候要素與始花期發(fā)生日期的時間序列的相關(guān)性分析,該方法雖然簡單易行,但因為蘋果始花期的發(fā)生日期并不一定由前期完整旬、月氣候因子所驅(qū)動,所以誤差較大。
為了更準(zhǔn)確、合理地分析不同產(chǎn)區(qū)蘋果始花期與氣候要素的關(guān)系,本文擬在前人研究的基礎(chǔ)上,針對中國北方蘋果主產(chǎn)地,利用偏最小二乘回歸法,開展日尺度光、溫、水氣候因子變化對蘋果始花期的影響分析,明確各氣候要素對蘋果始花期的關(guān)鍵影響時段和影響強度,并在此基礎(chǔ)上建立始花期預(yù)測模型,以期為科學(xué)有效開展全國蘋果開花期氣象服務(wù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
在渤海灣、黃土高原和新疆蘋果產(chǎn)區(qū),選取產(chǎn)業(yè)規(guī)模、氣候條件和地理環(huán)境具有代表性的福山、萬榮、洛川、旬邑和阿克蘇作為研究地區(qū)。其中福山位于渤海灣產(chǎn)區(qū),屬溫帶季風(fēng)氣候,是蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)源地,綜合生產(chǎn)管理水平全國領(lǐng)先;萬榮、洛川和旬邑分別位于黃土高原產(chǎn)區(qū)東、北、西部果區(qū),其中萬榮和洛川屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,旬邑屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,三地均是黃土高原蘋果種植最早,且產(chǎn)量和品質(zhì)最具代表性的地區(qū);阿克蘇位于新疆蘋果種植的新優(yōu)勢區(qū),是中國本土蘋果發(fā)源地之一,且其單產(chǎn)為全國最高。中國北方蘋果主產(chǎn)區(qū)及研究代表站點分布見圖1。
以富士蘋果(Fuji Apple)為研究對象,選擇1999?2018年各地始花期觀測資料,數(shù)據(jù)分別來源于山東福山、山西萬榮、新疆阿克蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗站,以及陜西洛川和旬邑縣氣象局,觀測依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)均為中國氣象局《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》。此外,將逐年始花期出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化為距當(dāng)年1月1日的實際天數(shù),即日序(DOY),從而得到始花期的時間序列。氣候要素數(shù)據(jù)選取各站點1999?2018年逐日日平均氣溫、日平均地溫(0cm)、日降水量、日平均相對濕度和日照時數(shù),數(shù)據(jù)來源于國家氣象信息中心。
采用線性回歸法分析始花期的年際變化趨勢及始花期與各氣候因子的相關(guān)性[18?19],并利用偏最小二乘回歸法(Partial Least Squares regression,PLS)對蘋果始花期發(fā)生時間與逐日氣象因子進行相關(guān)分析,最后,利用逐步回歸法建立各主產(chǎn)地蘋果始花期預(yù)報模型。
偏最小二乘回歸法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù),它對自變量高度相關(guān)或自變量數(shù)目顯著高于因變量的情況特別適用,并已在多種植物物候期對氣候變化的響應(yīng)研究中得到了很好的應(yīng)用[20?23]。它主要產(chǎn)生變量重要性值VIP和標(biāo)準(zhǔn)化模型系數(shù)2個結(jié)果,在本研究中,VIP值反映自變量變化對始花期影響的顯著性,一般以0.8作為顯著性的判定標(biāo)準(zhǔn);標(biāo)準(zhǔn)化模型系數(shù)的正負則表明影響的方向,為正代表氣象因子升高會推遲始花期,為負則表明氣象因子升高對始花期有提前作用。另外,本研究的自變量為逐日氣象因子,因各地始花期均發(fā)生在4月,故以前一年5月1日?當(dāng)年4月30日作為自變量起止日期,開展相關(guān)分析,其數(shù)據(jù)分析和制圖均在R3.5.2中進行,PLS分析主要依賴R統(tǒng)計分析軟件中的“pls”軟件包。
圖1 中國北方三大蘋果主產(chǎn)區(qū)及其代表站分布圖
2.1.1 蘋果始花期時空分布特征
由表1可見,1999?2018年,中國北方蘋果主產(chǎn)地始花期平均出現(xiàn)在第97?110天(4月7?20日),且各主產(chǎn)地蘋果始花期年際間變率在4.4~7.0d??傮w上,萬榮始花期出現(xiàn)時間最早,其次為阿克蘇、旬邑、洛川,最晚的是福山;旬邑始花期年際間變率最小,福山年際間變率最大。從各主產(chǎn)地蘋果始花期年際間線性變化趨勢分析結(jié)果來看,1999?2018年各地均沒有顯著的線性變化趨勢。
2.1.2 氣候因子年際變化及對蘋果始花期的影響
1999?2018年,中國北方蘋果主產(chǎn)地年平均氣溫為9.5~13.4℃,年平均地溫為12.3~15.5℃,總降水量為89~629mm,年平均相對濕度53.2%~68.3%,總?cè)照諘r數(shù)為2117.8~2848.4h。各主產(chǎn)地間,萬榮的平均氣溫、平均地溫和平均相對濕度的變化速率最大,達0.92℃·10a?1(P<0.01)、1.04℃·10a?1(P<0.01)和?6.7個百分點·10a?1(P<0.01),而旬邑各氣候因子的變化趨勢均不顯著(表2)。
利用各主產(chǎn)地1999?2018年蘋果始花期與逐年年平均氣溫、年平均地溫、年降水量、年平均相對濕度和年日照時數(shù)進行線性回歸發(fā)現(xiàn),福山、洛川和阿克蘇的蘋果始花期與年平均氣溫呈顯著負相關(guān)關(guān)系,年平均氣溫每升高1℃,各地蘋果始花期依次提前7.9、5.6和7.5d·a?1(P<0.05);洛川、旬邑和阿克蘇的蘋果始花期與年平均地溫亦呈顯著負相關(guān)關(guān)系,年平均地溫每升高1℃,各地蘋果始花期依次提前7.6、5.6和5.3d·a?1(P<0.05,圖2)。各主產(chǎn)地蘋果始花期與年降水量、年平均相對濕度和年日照時數(shù)均無顯著相關(guān)關(guān)系,說明除熱量條件外,其余年尺度氣候因子對蘋果始花期影響不大。各主產(chǎn)地間,洛川和阿克蘇的蘋果始花期與年平均氣溫和年平均地溫均呈顯著負相關(guān)關(guān)系,而萬榮與各氣候因子均無顯著相關(guān)性。
2.2.1 影響時段和影響特征
由圖3和表3可見,平均氣溫對中國北方各主產(chǎn)地蘋果始花期的影響時段總體集中于1月或2月至始花期的一段時間,且該時段內(nèi)的平均氣溫對始花期均為負影響,即平均氣溫升高使始花期提前;此外,萬榮上年11月5日?12月23日平均氣溫對當(dāng)年蘋果始花期為正影響,即該時段平均氣溫升高將推遲蘋果始花期。平均地溫對各地蘋果始花期呈負影響的時段與平均氣溫基本一致,且萬榮和旬邑兩地上年秋冬季平均地溫對當(dāng)年始花期均有正影響。降水量較平均氣溫和平均地溫對始花期的影響明顯分散,總體上集中在始花期前的一段時間,其中福山降水量對始花期以負影響為主,而其余各地降水量對始花期以正影響為主。相對濕度對各地始花期的影響特征差異較大,其中對福山、洛川和旬邑均為一個正影響時段,且主要集中在于1月或2月底至始花期前的一段時間,而對萬榮和阿克蘇均有3個影響時段,其中正影響時段集中在始花期前,而負影響時段分布在上年夏、秋季和當(dāng)年年初兩個時段。日照時數(shù)對各地始花期的影響時段集中于始花期前的一段時間,且均以負影響為主??傮w上,各地平均氣溫和平均地溫對始花期的影響時段基本一致,其次是日照時數(shù),降水量和相對濕度對始花期的影響時段最為分散;各地間,福山和洛川各氣候因子對蘋果始花期的影響均為一個影響時段,而萬榮各氣候因子對蘋果始花期多為兩個或三個影響時段。
表1 1999?2018年北方主產(chǎn)地蘋果始花期統(tǒng)計結(jié)果
Note: DOY is the ordinal day from Jan.1. The same as below.
表2 1999?2018年北方蘋果主產(chǎn)地氣候因子變化趨勢
注:*、**分別代表P<0.05和P<0.01。下同。
Note:*,**indicate P<0.05 and P<0.01, respectively. The same as below.
圖2 不同產(chǎn)地蘋果始花期與年平均氣溫(a)和年平均地溫(b)的相關(guān)關(guān)系
圖3 1999?2018年北方蘋果主產(chǎn)地蘋果始花期與主要氣候因子的PLS分析結(jié)果
注:紅色表示變量重要性值(VIP)大于閾值0.8且模型系數(shù)為負,代表氣候因子與蘋果始花期為負相關(guān)關(guān)系;綠色表示變量重要性值(VIP)大于閾值0.8且模型系數(shù)為正,代表氣候因子對蘋果始花期有推遲效應(yīng),灰色表示變量重要性值(VIP)小于閾值0.8。
Note: Red area mean that VIP values are greater than 0.8 and model coefficients are negative, there are negative correlativity between apple first flower dates and climate variables. Green area indicates VIP values are greater than 0.8 and model coefficients are positive, there are positive correlativity between apple first flower dates and climate variables, while grey area represents the VIP values are less than 0.8.
表3 北方蘋果主產(chǎn)地各氣候因子對始花期的影響時段(月/日)和影響特征(+或?)
注:+表示氣候因子對始花期為正影響(使始花期推遲),?表示氣候因子對始花期為負影響(使始花期提前)。
Note: + indicates that climate variables have a positive effect on apple first flower dates (delay apple first flower dates), ? indicates that climate variables have a negative effect on apple first flower dates (advance apple first flower dates).
2.2.2 關(guān)鍵氣候因子及其影響強度
將各地蘋果始花期與表3中各影響時段內(nèi)的氣候因子進行線性回歸分析,以通過0.05水平的顯著性檢驗為標(biāo)準(zhǔn),得到影響各地蘋果始花期的關(guān)鍵氣候因子,及其關(guān)鍵影響時段和影響強度。由表4可見,各地蘋果始花期均與平均氣溫和平均地溫呈顯著負相關(guān)關(guān)系,關(guān)鍵影響時段內(nèi)平均氣溫和平均地溫每上升1℃,各地始花期將顯著提前2.31~4.10d(P<0.01)和2.34~4.96d(P<0.05)。降水量是影響萬榮、旬邑和阿克蘇蘋果始花期的關(guān)鍵氣候因子,關(guān)鍵影響時段內(nèi)總降水量每增加1mm,其始花期將顯著推遲0.12~0.57d(P<0.05)。相對濕度是影響旬邑和阿克蘇始花期的關(guān)鍵氣候因子,關(guān)鍵影響時段內(nèi)平均相對濕度每增加1個百分點,其始花期分別推遲0.33d(P<0.01)和0.51d(P<0.05)。日照時數(shù)是影響福山和萬榮蘋果始花期的關(guān)鍵氣候因子,關(guān)鍵影響時段內(nèi)總?cè)照諘r數(shù)每增加1h,其始花期分別提前0.12d(P<0.05)和0.07d(P<0.05)。從關(guān)鍵氣候因子對各地始花期的影響強度可見,熱量因素為影響中國北方蘋果始花期的主導(dǎo)因子,其對各地蘋果始花期的影響顯著大于水分和光照因素。各地間,影響萬榮、旬邑和阿克蘇蘋果始花期的氣候因子最多,達4個;影響洛川蘋果始花期的氣候因子最少,為2個。
利用1999?2018年各主產(chǎn)地蘋果始花期物候觀測資料,以及表4中影響各地蘋果始花期的關(guān)鍵氣候因子,采用逐步回歸法,建立中國北方蘋果主產(chǎn)地始花期預(yù)測模型(表5),預(yù)測模型的決定系數(shù)R2在0.434~0.866,相關(guān)系數(shù)R均通過0.01水平的顯著性檢驗。進一步利用各主產(chǎn)地蘋果始花期實測值對模型進行準(zhǔn)確率檢驗,發(fā)現(xiàn)20a內(nèi)實測值與預(yù)測值相差小于3d的比例,除阿克蘇低于50%外,其余地區(qū)為60%~75%,實測值與預(yù)測值相差小于5d的比例普遍達80%~90%,預(yù)測準(zhǔn)確率較高,說明預(yù)測模型的擬合度較好。
表4 影響北方蘋果主產(chǎn)地始花期的關(guān)鍵氣候因子、影響時段和影響強度
表5 北方蘋果主產(chǎn)地始花期預(yù)測模型及檢驗結(jié)果
注:T、Tg和S分別代表關(guān)鍵影響時段內(nèi)平均氣溫、平均地溫和總?cè)照諘r數(shù)。<3d指實測值與預(yù)測值相差小于3d的比例,<5d指實測值與預(yù)測值相差小于5d的比例。
Note:T, Tgand S mean the mean temperature, the mean geotemperature and the total sunshine hours during the influencing time periods, respectively. <3 days is the ratio of the difference between measured and predicted values less than 3 days, <5 days is the ratio of the difference between measured and predicted values less than 5 days.
(1)對比本研究中年尺度氣候因子和蘋果始花期的相關(guān)性分析結(jié)果,以及前人對植物物候與氣候要素的研究[13?17,24?28],基于偏最小二乘回歸法開展的日尺度氣候數(shù)據(jù)與蘋果始花期的相關(guān)分析,不僅明確了平均氣溫和平均地溫對始花期影響的關(guān)鍵時段,同時發(fā)現(xiàn)了降水量、相對濕度和日照時數(shù)對各地蘋果始花期的關(guān)鍵影響時段和影響強度,研究精度較年、季、旬尺度研究方法有了顯著提高。
(2)對比熱量條件對植物物候期影響研究相關(guān)結(jié)論,在影響植物開花期的氣候因子中,溫度具有顯著的負作用,然而相較于氣溫對植物始花期的大量研究,地溫的研究成果相對較少,本研究發(fā)現(xiàn)中國北方蘋果主產(chǎn)地始花期與平均地溫均呈顯著負相關(guān)關(guān)系,且在始花期預(yù)測模型的建模中,西部主產(chǎn)地地溫對始花期的預(yù)測準(zhǔn)確率大于氣溫,表明西部蘋果產(chǎn)地應(yīng)更加重視地溫對蘋果物候期和生產(chǎn)的影響。
(3)相較于熱量資源,前人有關(guān)水分資源和光照資源對植物開花期的影響的研究成果較少,其中大部分研究認為降水對植物始花期無顯著影響[16?17,24],而本研究發(fā)現(xiàn),降水量和相對濕度對旬邑和阿克蘇的蘋果始花期均呈顯著正影響,這與張福春提出的木本植物樹大根深,一般的干旱環(huán)境對木本植物物候期不會產(chǎn)生顯著影響的觀點不同,反映出部分產(chǎn)地的蘋果始花期對水分需求有較為敏感的特性。對比水分因素對蘋果始花期的影響,本研究發(fā)現(xiàn),日照時數(shù)與福山和萬榮兩地的蘋果始花期呈顯著的負相關(guān)關(guān)系,光照對蘋果始花期的影響關(guān)系與熱量條件類似,但影響強度小于熱量條件,這與Erwim等的研究結(jié)論一致[29]。
(4)本研究主要分析了氣候要素與蘋果始花期的關(guān)系,但蘋果屬栽培物種,春季灌水、施肥、種(覆)草等措施也會在一定程度上影響蘋果開花,因此,后期有必要就果園管理技術(shù)對蘋果開花的影響進行深入研究。
(1)各氣候因子對中國蘋果主產(chǎn)地始花期的影響關(guān)系較為一致,但影響時段差別較大。其中溫度對始花期的影響主要集中在1月或2月至始花期前,但降水量、相對濕度和日照時數(shù)對始花期的影響時段分散在1、2和3月至始花期前,且大部地區(qū)影響時段的長度短于溫度對始花期的影響時段長度。影響各地始花期的關(guān)鍵氣候因子中,平均氣溫和平均地溫為主導(dǎo)因子,其中影響時段內(nèi)平均氣溫和平均地溫每上升1℃,5個主產(chǎn)地蘋果始花期顯著提前2.31~4.10d 和2.34~4.96d;降水量每增加1mm,萬榮、旬邑和阿克蘇蘋果始花期顯著推遲0.12~0.57d;平均相對濕度每增加1個百分點,旬邑和阿克蘇的蘋果始花期推遲0.33d和0.51d;日照時數(shù)每增加1h,福山和萬榮的蘋果始花期分別提前0.12d和0.07d。
(2)在明確影響蘋果始花期關(guān)鍵氣候因子的基礎(chǔ)上,利用逐步回歸法建立中國蘋果主產(chǎn)地始花期預(yù)測模型,經(jīng)回代檢驗,實測值與預(yù)測值相差小于5d的比例達80%~90%,準(zhǔn)確率大于已有的陜西禮泉等地的蘋果始花期預(yù)測模型[30],且預(yù)測因子及其時段的選擇較以往研究更加科學(xué),可用于實際預(yù)測業(yè)務(wù),為全國蘋果花期氣象服務(wù)提供技術(shù)支撐。
[1] 張福春.物候[M].北京:氣象出版社,1985:47-80.
Zhang C F.Phenology[M].Beijing:China Meteorological Press, 1985:47-80.(in Chinese)
[2] 竺可楨,宛敏渭.物候?qū)W[M].北京:科學(xué)出版社,1973.
Zhu K Z,Wan M W.Phenology[M].Beijing:Science Press, 1973.(in Chinese)
[3] Tao F L,Yokozawa M,Xu Y L,et al.Climate changes and trends in phenology and yields of field crops in China, 1981-2000[J].Agricultural and Forest Meteorology,2006,138: 82-92.
[4] 周廣勝.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響研究展望[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2015,38(1):80-94.
Zhou G S.Research prospect on impact of climate change on agricultural production in China[J].Meteorological and Environmental Sciences,2015,38(1):80-94.(in Chinese)
[5] 郭建平.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究進展[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,2015,26(1):1-11.
Guo J P.Advances in impacts of climate change on agricultural production in China[J].Journal of Applied Meteorological Science,2015,26(1):1-11.(in Chinese)
[6] 唐國平,李秀彬,Fischer G T,等.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].地理學(xué)報,2000,55(2):129-138.
Tang G P,Li X B,Fischer G T,et al.Climate change and its impacts on China's agriculture[J].Acta Geographica Sinica,2000,55(2):129-138.(in Chinese)
[7] 杜澍.果樹科學(xué)使用手冊[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社, 1986:121-123.
Du S.Fruit tree science manual[M].Xi’an:Shaanxi Science and Technology Press,1986:121-123.(in Chinese)
[8] 楊小利,江廣勝.隴東黃土高原典型站蘋果生長對氣候變化的響應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(1):74-77.
Yang X L,Jiang G S.Responses of apple trees growth to climate change in typical Stations of Longdong Loess Plateau [J].Chinese Journal of Agrometeorology,2010,31(1):74-77.(in Chinese)
[9] Qu Z J,Zhou G S.Possible impact of climate change on the quality of apples from the major producing areas of China[J].Atmosphere,2016,(7):113.
[10] Wolfe D W,Schwartz M D,Lakso A N,et al.Climate change and shifts in spring phenology of three horticultural woody perennials in northeastern USA[J].International Journal of Biometeorology,2005,49:303-309.
[11] Chmielewski F M,Muller A,Bruns S.Climate changes and trends in phenology of fruit trees and fields crops in Germany,1961-2000[J].Agricultural and Forest Meteorology, 2004,121:69-78.
[12] Grabs S,Craparo A.Advance of apple and pear tree full bloom dates in response to climate change in the southwestern Cape,South Africa:1973-2009[J].Agricultural and Forest Meteorology,2011,151:406-413.
[13] 樊曉春,王位泰,楊曉華,等.六盤山東西兩側(cè)蘋果物候期對氣候變化的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(1):50-54.
Fan X C,Wang W T,Yang X H,et al.Phenological response of apple on the east & west side of Liupan mountain to climate change[J].Chinese Journal of Ecology,2010,29(1):50-54.(in Chinese)
[14] 蒲金勇,姚小英,姚曉紅,等.氣候變暖對甘肅黃土高原蘋果物候期及生長的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2008,29(2): 181-183.
Pu J Y,Yao X Y,Yao X H,et al.Impacts of climate warming on phonological period and growth of apple tree in Loess Plateau of Gansu province[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2008,29(2):181-183.(in Chinese)
[15] 張艷艷,趙瑋,高慶先,等.氣候變化背景下隴東塬區(qū)“紅富士”蘋果始花期研究[J].果樹學(xué)報,2017,34(4): 427-434.
Zhang Y Y,Zhao W,Gao Q X,et al.The effect of climate change on the apple’s initial flowering date in the eastern Gansu province[J].Journal of Fruit Science,2017,34(4): 427-434.(in Chinese)
[16] Bai J,Ge Q S,Dai J H.Response of woody plant phenophases to climate change for recent 30 years in Guiyang[J]. Geographical Research,2009,28:1606-1614.
[17] 白潔,葛全勝,戴君虎,等.西安木本植物物候與氣候要素的關(guān)系[J].植物生態(tài)學(xué)報,2010,34(11):1274-1282.
Bai J,Ge Q S,Dai J H,et al.Relationship between woody plants phenology and climate factors in Xi’an,China[J]. Chinese Journal of Plant Ecology,2010,34(11):1274-1282.(in Chinese)
[18] 國志興,張曉寧,王宗明,等.東北地區(qū)植被物候期遙感模擬與變化規(guī)律[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(1):165-172.
Guo Z X,Zhang X N,Wang Z M,et al.Simulation and variation pattern of vegetation phenology in Northeast China based on remote sensing[J].Chinese Journal of Ecology, 2010,29(1):165-172.(in Chinese)
[19] Liu Y J,Qin Y,Ge Q S.Spatiotemporal differentiation of changes in maize phenology in China from 1981 to 2010[J]. Journal of Geographical Sciences,2019,29(3):351-362.
[20] Luedeling E,Hale A,Zhang M,et al.Remote sensing of spider mite damage in California peach orchards[J].International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2009,11:244-255.
[21] Luedeling E,Kunz A,Blanke M M.Identification of chilling and heat requirements of cherry trees-a statistical approach [J].International Journal of Biometeorology,2013,57:679- 689.
[22]Guo L,Dai J,Ranjitkar S,et al.Response of chestnut phenology in China to climate variation and change[J].Agricultural and Forest Meteorology,2013,180:164-172
[23] 鄭周敏,羅瑞敏,程積民,等.寧夏云霧山典型草原休眠期氣候變化對生產(chǎn)力的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018,39(10): 656-663.
Zheng Z M,Luo R M,Cheng J M,et al.Effects of climate variability during the dormancy period on productivity in typical grassland at Yunwushan in Ningxia[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2018,39(10):656-663.(in Chinese)
[24] 雷俊,姚玉璧,孫潤,等.黃土高原半干旱區(qū)物候變化特征及其對氣候變暖的響應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2017,38(1):1-8.(in Chinese)
Lei J,Yao Y B,Sun R,et al.Phenological variation and its response to climate warming in semi-arid region of Loess Plateau[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2017,38(1): 1-8.(in Chinese)
[25] 陳效逑,龐程,徐琳,等.中國溫帶旱柳物候期對氣候變化的時空響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報,2015,35(11):3625-3635.
Chen X Q,Pang C,Xu L,et al.Spatiotemporal response of's phenophases to climate change in China's temperate zone[J].Acta Ecologica Sinica,2015,35(11): 3625-3635.(in Chinese)
[26] Yu H,Luedeling E,Xu J.Winter and spring warming result in delayed spring phenology on the Tibetan Plateau[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America,2010,107:22515-22156.
[27] Campoy J A,Ruiz D,Egea J.Dormancy in temperature fruits trees in a global warming context:a review[J].Scientia Horticulturae,2011,144:218-229.
[28] Chen X Q,Wang L X,Inouye D.Response of spring phenology to global warming in subtropics and tropics [J].Agricultural and Forest Meteorology,2017,234:222-235.
[29] Erwim J,Mc Donald M B,et al.Factors affecting flowering in ornamental plants[M].Springer Netherlands,2006.
[30] 柏秦鳳,王景紅,屈振江,等.陜西蘋果花期預(yù)測模型研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013,29(19):164-169.
Bai Q F,Wang J H,Qu Z J,et al.The research on Shaanxi apple florescence prediction model[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2013,29(19):164-169.(in Chinese)
Relationship between Apple’s First Flower and Climate Factors in the Main Producing Areas of the Northern China
LIU Lu1, WANG Jing-hong1, FU Wei-dong2, LUAN Qing3, LI Man-hua4
(1.Shaanxi Meteorological Service Center of Agricultural Remote Sensing and Economic Crops, Xi’an 710014, China;2. Xinjiang Agricultural Meteorological Station, Urumqi 830002;3. Shanxi Provincial Meteorological Center, Taiyuan 030006;4. Shandong Provincial Meteorological Center, Jinan 250031)
Choosed Fushan, Wanrong, Luochuan, Xunyi and Akesu to respresent the Bohai Gulf, the Loess Plateau and Xinjiang apple producing areas, respectively, apple’s first flower data at the 5 sites during 1999?2018 were used to analyze their linear trend. Partial Least Squares (PLS) regression was applied to identify the impacts of mean temperature, mean geotemperature, precipitation, mean relative humidity and sunshine hours on first flower data at daily resolution. On the basis of which, forecasting models of first flower data were established by using stepwise regression. The results indicated that in the past 20 years, regional mean occurrence dates of apple's first flower were in April 7 to 20, and the interannual trend of first flower dates were not significant in all the five producing areas. Among the five climatic factors affecting the first flower period, temperature is the dominant factor. During the influence periods, the mean temperature and the mean geotemperature increase by 1℃, the first flower date will be significantly advanced by 2.31?4.10 days and 2.34?4.96 days; the precipitation increase by 1mm, the first flower date at Wanrong, Xunyi and Akesu would be postponed by 0.12?0.57 days; the relative humidity increase by 1 percent, the first flower date at Xunyi and Akesu would be postponed by 0.33 days and 0.51 days; the sunshine hours increase by 1 hour, the first flower date at Fushan and Wanrong would be advanced by 0.12 days and 0.07 days. On the basis of defining the key climatic factors affecting the first flower data of apple in the main producing areas of the northern China, forecasting models of first flower data were established, and the test showed that the ratio of the difference between the measured and predicted values less than 5 days was 80%?90%, which could be used for practical forecasting business and provide technical support for meteorological service of apple flowering period in China.
Fuji apple; First flower date; Partial least squares regression; Forecasting model; Climate change
10.3969/j.issn.1000-6362.2020.01.006
劉璐,王景紅,傅瑋東,等.中國北方主產(chǎn)地蘋果始花期與氣候要素的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2020,41(1):51-60
2019?06?01
中亞大氣科學(xué)研究基金;陜西省重點研發(fā)計劃(2018ZDCXL-N-24-3);秦嶺和黃土高原生態(tài)環(huán)境氣象重點實驗室開放研究基金(2019Z-5)
劉璐,E-mail:liululu128@163.com