中国农学通报 2015,31(20):181-185 Chinese Agricultural Science Bulletin 老河口市砂梨花期的物候特点分析 邓 环 1 马德栗 1 徐洪海 2 洪国平 1 2 武汉区域气候中心 武汉 430074 老河口气象局 湖北老河口 441800 1 摘 要 为掌握湖北省老河口市砂梨花期的物候规律 利用老河口市 20 年的砂梨裂蕾期 初花期 和盛花期 4 个物候期数据及温度 空气湿度 日照时数等气象数据 结合冬春农历节气 比较立 春和雨水至各物候期 与的有效积温及其 分析各物候期日序 日数与冬春气象要 素的相关关系 结果表明 1 雨水至裂蕾期 初花期与盛花期的活动积温和小于立春至各 物候期的活动积温和 由此确定老河口市砂梨花芽的萌动日期更接近雨水节气 2 立春至各物 候期 雨水至各物候期 与有效积温的呈依次减小的趋势 且在有些年份 7 的有 效积温为 0 确定了老河口市砂梨开花的生物学零度为 6 左右 3 冬至至立春的气象因子对砂梨花 期无显著影响 而立春以后的活动积温对各物候期影响显著 日照时数对砂梨现蕾期至初花期 及平均空气相对湿度对砂梨裂蕾期至现蕾期有显著影响 4 砂梨初花比当地榆树和加拿大杨初花期均 晚 5~16 日 该研究结果为老河口市砂梨花期预报提供了一定的科学依据 关键词 砂梨 花期 物候特点 中图分类号 S661.2 文献标志码 A 论文编号 casb14100007 Phenology Characteristics Analysis of Chinese Pear Florescence of Laohekou Deng Huan1, Ma Deli1, Xu Honghai2, Hong Guoping1 (1Wuhan Regional Climate Center, Wuhan 430074; 2Laohekou Meteorological Bureau, Laohekou Hubei 441800) Abstract: In order to understand the phenology rules of Chinese pear florescence of Laohekou in Hubei Province, the author calculated the effective accumulated temperatures greater than or equal to 0, 5 and 6 from beginning of spring and rain water to phenologies and its standard deviations based on phenology data of Chinese pear florescence including splitting, budding, early flowering and flowering and meteorological data mainly including temperature, precipitation, humidity and sunshine hours in the past 20 years and the 24 solar terms. The correlations between phenology sequence, days and corresponding meteorological factors were analyzed. The results showed that there were smaller effective accumulated temperatures and standard deviations from rain water to splitting, early flowering and flowering than from beginning of spring to them. As a consequence, the beginning of bud germinating of Chinese pear of Laohekou came closer to rain water. There was a decreasing trend for the standard deviation of the effective accumulated temperature greater than or equal to 0, 5 and 6 from beginning of spring and rain water to phenologies. The effective accumulated temperature greater than or equal to 7 was 0 in some years. Therefore, about 6 was ascertained as the minimum biological temperature to decide Chinese pear florescence s flowering. The meteorological factors in winter had no significant influence on Chinese pear florescence. However, the effective accumulated temperature after the beginning of spring affected phenologies significantly. Moreover, there were significant impacts of sunshine hours, precipitation and average relative air humidity on Chinese pear florescence during 基金项目 2015 年湖北省气象局科技发展基金 干旱背景下鄂中北丘陵区典型种植制度气候风险评估及优化方法研究 (2015Y06) 第一作者简介 邓环 女 1980 年出生 湖北钟祥人 工程师 硕士 主要从事生态与农业气象方面的研究 通信地址 430074 湖北省武汉市东湖东路 3 号 武汉区域气候中心 Tel 027-678961 E-mail cbhggi@163.com 收稿日期 2014-10-09 修回日期 2015-04-24
182 中国农学通报 http://www.casb.org.cn budding to early flowering and splitting to budding, respectively. Finally, the early flowering of Chinese pear was 5 to 16 days later than that of elm and Canadian aspen. The results of this research may provide a good basis for forecasting Chinese pear florescence of Laohekou. Key words: Chinese pear; florescence; phenology characteristics 0 引言 1 资料与方法 果树花期等物候期的变化主要随季节的变化而变 1.1 观测资料 化 因此 中国古代就订立了二十四节气这种根据太阳 1.1.1 物候数据 1992 2011 年老河口市砂梨裂蕾期 位置等分的历法 由于太阳通过每等份所需的时间几 初花期和盛花期 4 个物候期的观测资料 由老 乎相等 所以在现行的公历中节气日期基本固定 二 河口市农业局提供 襄阳市襄州区气象局物候观测记 十四节气直接反映了太阳运行周期 是掌握物候变化 录年报表中加拿大杨和榆树的资料 由襄州区气象局 与农事的重要工具 众多的研究表明 气温 降水 空 提供 气湿度等气象要素的变化也会导致植物生育期等物候 1.1.2 气象数据 老河口市 1991 2011 年冬至至次年 特征发生改变 [1-6] 如气候变暖导致库尔勒香梨 武汉大 [7-8] 春分逐日平均气温 最高气温 最低气温 和空 学樱花等树种的始花期明显提前 气象要素对植物 气相对湿度 由湖北省气象局提供 始花期的影响 越接近开花则影响越显著 如山桃始花 1.2 数据分析 期受到开花前 1 天日均温的极显著影响 而上年夏 [9] 秋 冬季的气温对刺槐 紫丁香始花期没有显著性影 [10] 分别计算立春至各物候期 雨水至各物候期大于 0 5 6 的有效积温及其 利用最小法 响 也有研究发现 需冷量对梨树等越冬植物萌发 获得砂梨开花有效积温的下限温度及最小积温 或开花的时间也有影响 若需冷量不足 休眠不能完全 将砂梨裂蕾期 初花期和盛花期与加拿大 如锡 杨和榆树初花期的观测资料转换成日序 从每年 2 月 3 林郭勒盟放牧草原生态系统中的羊草和克氏针茅的春 日立春记为 1 第 2 天记为 2 余类推 将气象数据 解除 则需要更多有效积温才能萌发或开花 [11-14] 季萌发时间均随着冬季和春季气温的升高而推迟 分成 2 段统计 分别统计冬至至立春 立春至春分这 2 另外 科学家们在物候模型方面也开展了一些研究 如 个时段的积温 平均最高气温 平均最低气温 平均空 [15] 吴光林等 利用积温建立了菊水梨的花期预报统计模 气相对湿度和等气象要素 采用 Excel 计算日 型 Chuine 等 利用积温的机理模型对树木发芽进行 序与各气象要素之间的相关系数 [16] [17] 了成功模拟 吕清华 周美燕 张利华等 [18-21] 以积温为 统计各物候期之间的日数及各物候期间的活动积 核心参数采用数学公式法和物候法建立了鸭梨初花期 温 日照时数 和平均空气湿度等气象要素 采 的预测模型 与实际结果高度吻合 而李晓川等 [22] 应 用自适应模糊神经推理系统(ANFIS)对库尔勒地区香 用 Excel 计 算 各 物 候 期 日 数 与 各 气 象 要 素 的 相 关 系数 梨始花期进行了预测 具有较高的精确度和稳定性 2 结果与分析 ANFIS 模型可以很好地描述香梨始花期和气象因子 2.1 老河口市砂梨花期的基本特征 的关系 因此 关键气象因子是建立科学预测模型的 从图 1 中可以看出 老河口市梨花裂蕾期多在 3 月 基础 从实际应用方面 掌握植物花期物候期变化特 上旬 现蕾期多在 3 月 11 17 日 初花期常年在 3 月 点及与气象要素的相关关系对于其花期预测意义十分 19 25 日 盛花期常年在 3 月 25 31 日 1992 2011 重要 年老河口各花期物候期略有提前 其中 1996 年花期 湖北省老河口市被农业部列为全国 44 个梨优势 明显推迟 主要原因是 1995 1996 年鄂西北冬春连旱 区域重点县级单位之一 洪山嘴万亩梨桃园被确定为 导致梨花物候期变化异常 裂蕾期至现蕾期和现蕾期 省级农业旅游示范基地 为更好地推广 汉水砂梨 这 至初花期的日数皆在 6~10 日 而初花期至盛花期的日 一品牌 老河口市从 1999 年开始举办梨花节 笔者结 数则多在 6~7 日 合节气与相关气象要素 研究和掌握老河口砂梨花期 2.2 老河口市砂梨花期的积温分析 的物候特点 期望能为砂梨花期的预报工作和实际生 从表 1 中看出 雨水节气至裂蕾期 初花期和盛花 产提供科学参考和重要指导 促进当地果树旅游经济 期活动积温比立春至各物候期更小 雨 的发展 水至初花期的积温为 218~1.9 d 平均积温
邓 环等 老河口市砂梨花期的物候特点分析 ４月２１日 裂蕾期 ４月１１日 现蕾期 初花期 盛花期 １７ ６７ｘ ４９９ ３ Ｒ２ ７９９ ４ 月１日 ３月２２日 日期 183 ３月１２日 ３ 月２日 １９ ２ｘ ４ ９８５ Ｒ２ ９７４ ８２ｘ ４９ ７６ Ｒ２ １９２ ２月２１日 ２月１１日 ２ 月１日 １７９ ７ｘ ４ ９９９ Ｒ２ ８１８ ２ ４ ６ ８ ２ ２ ２ ２ ４ ２ ６ ２ ８ ２ １ 年份 图 1 老河口砂梨花期逐年变化图 为 290.9 d 立 春 至 初 花 期 的 积 温 范 围 为 2.3~ 2.3 冬春气象要素与砂梨物候期日序和日数的相关 498.4 d 平均积温为 4 d 由此推断出老河口 分析 从表 3~4 中可以看出 老河口冬季 冬至至立春 市砂梨花芽萌动日期在雨水前后 立春至各物候期 雨水至各物候期 和有效积温的 平均最高气温与花期日序均呈正相关 即冬季平均最 依次减小 并且由于立春至各物候期 雨水至各物候期 高气温越高 花期越晚 因砂梨萌芽前需要达到一定需 7 有效积温有些年份出现 0 d 由此推断出老河口 冷量[11-14] 进行春化反应 而立春至春分平均最高气温 砂梨开花的生物学零度应该小于 7 为 6 左右 就 与花期日序呈负相关 即立春至春分平均最高气温越 6 有效积温的及而言 立春至初花期为 高 开花越早 2 段时间的平均最低气温与花期日序 63.9~220.4 d(39.6 d) 至盛花期 81.8~268.3 d 都呈负相关 即这 2 段时间的平均最低气温越高 开花 至盛花期 74.9~227.4 d(40.4 d) 同样从表 2 中 呈负相关 即有效积温越高 花期越提前 2 段时间的 和有效积温的依次减小 河口这 2 段时间和空气湿度越大 则开花越 (45.5 d) 雨水至初花期 54.1~179.9 d(.3 d) 越提前 同样花期日序与立春至春分有效积温 也看出 裂蕾期 现蕾期至初花期 盛花期 平均空气湿度也都与花期日序呈负相关 即老 d 表 1 1991 2011 年不同临界温度下不同节气至各花期有效积温及 节气 至裂蕾期 临界温度 立春 雨水 至初花期 至盛花期 104.5~311.3 51.4 2.3~498.4 59.6 280.8~582.3 66.3 19.5~152.6 31.4 84.8~265.5 44.0 107.3~319.4 50.2 10.0~124.5 26.3 63.9~220.4 39.6 81.8~268.3 45.5 81.7~202.5 31.7 218~1.9 41.7 265.5~452.3 50.7 18.5~107.8 21.2 77.7~211.9.4 104.5~264.4 43.1 10.0~90.8 18.8 54.1~179.9.3 74.9~227.4 40.4 d 表 2 1991 2011 年不同临界温度下裂蕾期 现蕾期至初花期与盛花期有效积温 临界温度 裂蕾期至初花期 裂蕾期至盛花期 现蕾期至初花期 现蕾期至盛花期 102.4~248.3.1 157.7~2.2 43.6 31.3~164.1 31.8 63.8~248 40.7 42.4~156.7 30.1 67.4~210.6.6 3.2~109.1 25.6 13.3~163 34.4 30.4~138.7 28.6 52.3~186.6.6 0.9~98.1 24.0 7.0~146.0 32.4
184 中国农学通报 http://www.casb.org.cn 表 3 1991 2011 年冬至至立春的气象要素与花期日序的相关系数 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 平均湿度 初花日序 0.06 0.18-0.14-0.18-0.15 盛花日序 0.17 0.28-0.05-0.23-0.13 注 初花日序指从立春起的日序 下同 表 4 1991 2011 年立春至春分的气象要素与花期日序的相关系数 有效积温 平均最高气温 平均最低气温 平均湿度 初花日序 -0.27-0.20-0.40-0.12-0.01 盛花日序 -0.24-0.16-0. -0.10-0.01 提前 期至初花期日数与日照时数呈显著正相关(P<0.05) 由表 5 可知 雨水至裂蕾期的日数 裂蕾期至现蕾 说明初花期受日照影响也比较大 日照时数越多 该段 期日数 现蕾期至初花期日数与的活动积温呈极 则花期越长 显著正相关(P<0.01) 初花期至盛花日数与之呈显著 2.4 老河口市砂梨与当地其他物种初花日序的比较 正相关(P<0.05) 说明冬季后 经春化作用后的砂梨开 表 6 为 2001 2011 年榆树 加拿大杨和砂梨初花 花时间仍然主要受积温影响 裂蕾期至现蕾期日数与 期距立春的日序数 初步比较可知 砂梨初花期比榆 降 水 量 和 平 均 空 气 相 对 湿 度 皆 呈 显 著 正 相 关 (P< 树和加拿大杨初花期均晚 5~16 天 由于榆树和加拿 0.05) 说明现蕾期受降水与空气湿度的影响较大 此 大杨的初花期等物候特征也主要受气候影响 因此 这 段时间老河口降水越多 湿度越大 则花期越长 现蕾 2 个树种的初花期可作为砂梨初花期预测的辅助手段 表 5 各物候期间的日数与气象要素的相关系数 活动积温 日照时数 平均空气相对湿度 立春至裂蕾期的日数 0. 0.34 0.20-0.03 雨水至裂蕾期的日数 0.68 0.42 0.21-0.04 裂蕾期至现蕾期日数 0.58-0.19 0.50 0.50 现蕾期至初花期日数 0.76 0.45 0.21-0.06 初花期至盛花期日数 0.50 0.19-0.14 0.04 注 表示差异性达 5%显著水平 表示差异性达 1%显著水平 表 6 榆树 加拿大杨和砂梨的初花期日序比较 距立春 d 之一 3 结论与讨论 1 虽然确定了湖北省老河口市砂梨花芽的萌动 年份 榆树 加拿大杨 砂梨 2001 40 45 时间更接近雨水节气 但冬至至立春 立春至春分的气 2002 41 48 象要素与初花 盛花日序相关不显著 故梨树花芽的萌 2003 43 55 49 动能力和时间主要由基因型决定[23-25] 气象等环境因素 2004 25 31 为其次 2005 30 46 2 明确了老河口市砂梨开花的生物学零度为 6 2006 30 左右 周萍等 [26] 的研究结论是 5.9~6.5 二者比较接 2007 46 近 但这是从农业气象学角度获得的结果 仍需要从植 2008 物生理学 营养学甚至分子生物学角度来加以分析和 2009 48 验证 2010 49 2011 45 3 立春后的活动积温与各物候期日数相关 性达到了显著以上水平 除立春至裂蕾期的日数外
邓 环 等 : 老 河 口 市 砂 梨 花 期 的 物 候 特 点 分 析 185 其 他 气 象 要 素 主 要 与 裂 蕾 期 至 现 蕾 期 日 数 和 现 蕾 期 至 初 花 期 日 数 相 关, 由 此 确 定 立 春 后 的 活 动 积 温 是 影 响 砂 梨 开 花 各 物 候 期 日 数 的 主 要 气 象 要 素, 周 美 燕 [19-22] 张 利 华 李 晓 川 等 的 研 究 也 表 明, 的 活 动 积 温 是 梨 树 花 期 早 晚 的 重 要 判 断 指 标 (4) 在 实 际 预 报 中, 可 利 用 的 有 效 积 温 范 围 进 行 预 报, 而 且 当 地 其 他 作 物 如 榆 树 和 加 拿 大 杨 的 初 花 期 在 砂 梨 的 初 花 期 预 测 上 有 一 定 的 借 鉴 作 用, 如 吕 [18-20] 清 华 和 周 美 燕 等 在 鸭 梨 初 花 期 预 测 研 究 中 使 用 当 地 榆 树 作 为 指 示 植 物, 提 高 了 预 测 结 果 的 准 确 度 参 考 文 献 [1] 谷 爱 珍, 张 鸿 翎. 呼 和 浩 特 市 二 十 种 主 要 观 花 树 种 春 季 物 候 特 点 [J]. 北 方 园 艺,2011(12):78-80. [2] 徐 永 江, 符 增 坤, 陈 国 海, 等. 保 护 地 栽 培 对 翠 冠 梨 物 候 期 及 品 质 的 影 响 [J]. 中 国 园 艺 文 摘,2011,27(7):26-27. [3] 周 晓 丽, 杨 利 霞, 许 伟 峰, 等. 渭 北 地 区 苹 果 花 期 推 迟 气 温 特 征 分 析 [J]. 陕 西 气 象,2012(3):-. [4] 李 燕, 王 志 伟, 张 建 玲. 气 候 变 暖 对 山 西 南 部 典 型 植 物 物 候 的 影 响 [J]. 中 国 农 业 气 象,2012,(2):178-184. [5] 杨 尚 英, 唐 艳 娥, 肖 国 举. 近 48 年 来 渭 北 旱 塬 气 候 变 化 对 苹 果 生 长 的 影 响 [J]. 中 国 农 学 通 报,2010,26(12):5-0. [6] 卢 明 德. 梨 苹 桃 花 期 授 粉 和 湿 度 关 系 的 观 察 [J]. 西 昌 农 业 科 技, 2001(1):20. [7] 李 晓 川, 陶 辉, 张 仕 明, 等. 气 候 变 化 对 库 尔 勒 香 梨 始 花 期 的 影 响 及 其 预 测 模 型 [J]. 中 国 农 业 气 象,2012,(1):119-123. [8] 陈 正 洪, 肖 玫, 陈 璇. 樱 花 花 期 变 化 特 征 及 其 与 冬 季 气 温 变 化 的 关 系 [J]. 生 态 学 报,2008,28(11):5209-5217. [9] 韩 亚 东, 于 长 文, 李 军 林. 沈 阳 6 种 树 木 春 季 物 候 期 与 温 度 之 间 的 关 系 [J]. 沈 阳 师 范 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版,2006,24(1):96-99. [10] 徐 雨 晴, 陆 佩 玲, 于 强. 气 候 变 化 对 我 国 刺 槐 紫 丁 香 始 花 期 的 影 响 [J]. 北 京 林 业 大 学 学 报,2004,26(6):94-97. [11] 马 传 芝. 温 度 对 果 树 自 然 休 眠 调 控 的 影 响 [J]. 中 国 果 树,2006(6): 52-53. [12] 廖 光 升. 黄 花 梨 低 温 需 冷 量 研 究 [J]. 落 叶 果 树,2010,42(1):7-9. [13] 邓 文 卿, 廖 光 升. 低 温 积 累 量 与 黄 花 梨 开 花 期 的 相 关 研 究 [J]. 落 叶 果 树,2012,44(1):42-43. [14] 李 先 明, 秦 仲 麒, 涂 俊 凡, 等. 不 同 梨 品 种 需 冷 量 研 究 [J]. 河 南 农 业 科 学,2011,40(7):126-129. [15] Yuan W P, Zhou G S, Wang Y H, et al. Simulating phonological characteristics of two dominant grass species in a semiarid steppe ecosystem[j]. Ecological Research,2007,22(5):784-791. [16] 吴 耕 民, 章 恢 志, 崔 致 学, 等. 果 树 栽 培 学 各 论 南 方 本 ( 第 二 版 ) [M]. 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社,2001:266-300 [17] Chuine I, Cour P, Rousseau D D. Selecting models to predict the timing of flowering of temperate trees; implications for tree phenology modeling[j]. Plant, Cell and Environment,1999,22:1-13. [18] 吕 清 华, 张 红 霞, 潘 爱 芳. 阳 信 鸭 梨 花 期 预 测 方 法 初 报 [J]. 山 西 果 树, 2008,121(1):14-15. [19] 周 美 燕, 高 清 民, 崔 晓 霞, 等. 阳 信 鸭 梨 初 花 期 预 报 方 法 的 研 究 [J]. 浙 江 农 业 科 学,2010(1):-. [20] 周 美 燕, 高 清 民, 崔 晓 霞, 等. 鸭 梨 初 花 期 预 报 模 式 的 研 究 [J]. 山 东 气 象,2005,25(3):32-32,34. [21] 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. [22] 李 晓 川, 李 新 虎, 潘 新 民. 基 于 ANFIS 的 香 梨 始 花 期 预 测 研 究 [J]. 沙 漠 与 绿 洲 气 象,2012,6(1):46-48. [23] 王 晴 芳, 周 绂, 肖 春 桥, 等. 砂 梨 资 源 返 青 返 花 调 查 及 其 预 防 [J]. 中 国 南 方 果 树,2000,29(2):44. [24] 陈 义 挺, 刘 鑫 铭, 陈 小 明, 等. 福 建 省 梨 异 常 早 期 落 叶 初 步 调 查 与 分 析 [J]. 龙 岩 学 院 学 报,2011,29(5):43-45. [25] 骆 建 珍, 刘 志 升, 苏 瑶. 黄 金 梨 防 早 衰 技 术 措 施 [J]. 烟 台 果 树,2007 (4):32-. [26] 周 萍, 司 少 鹏, 田 桂 君, 等. 梨 树 盛 花 期 及 相 关 因 子 的 研 究 [J]. 现 代 农 业 科 技,2007(21):14,16.