中国北方主产地苹果始花期与气候要素的关系

选取福山、万荣、洛川、旬邑和阿克苏分别代表中国渤海湾、黄土高原和新疆苹果产区,利用1999−2018年各地富士苹果始花期物候观测数据,分析苹果始花期变化趋势,并利用偏最小二乘回归法,分析日尺度平均气温、平均地温、降水量、相对湿度和日照时数对苹果始花期的影响,明确影响苹果始花期的关键气候因子及其影响时段和强度,在此基础上,利用逐步回归法建立各主产地苹果始花期预测模型。结果表明,近20a来,中国北方主产地苹果始花期平均出现在4月7−20日,但变化趋势不显著。影响各地始花期的关键气候因子中,平均气温和平均地温为主导因子,其中关键影响时段内平均气温和平均地温每上升1℃,5个主产地苹果始花期将显著提前2.31~4.10d和2.34~4.96d;降水量每增加1mm,万荣、旬邑和阿克苏苹果始花期将显著推迟0.12~0.57d;平均相对湿度每增加1个百分点,旬邑和阿克苏苹果始花期推迟0.33d和0.51d;日照时数每增加1h,福山和万荣苹果始花期分别提前0.12d和0.07d。在明确影响各主产地苹果始花期关键气候因子的基础上,建立中国北方苹果主产地始花期预测模型,经回代检验,实测值与预测值相差小于5d的比例达80%~90%,模型可用于实际预测业务。     

气候变化对库尔勒香梨始花期的影响及其预测模型

利用1980-2010年库尔勒市气象局农业气象站香梨物候观测资料和地面气象观测资料,对影响香梨始花期的气象因子进行分析。结果表明,近31a来,受气候变化影响,库尔勒香梨始花期有明显的提前趋势(P<0.01);香梨始花期与冬季平均气温、春季气温以及不同深度地温呈显著负相关关系(P<0.01);而与开春日期及5日平均气温>10℃日期呈显著正相关关系(P<0.01)。利用偏最小二乘法回归分析,建立了香梨始花期的预测模型,并进行校正,通过检验模型效果良好,可为香梨始花期预报提供参考。     

中国北方主产地苹果始花期模拟及晚霜冻风险评估

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型，分析苹果花期晚霜冻气候风险，为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中国3大苹果产区，利用各区代表站的苹果始花期资料和同期气象数据，建立并检验了不同站点苹果始花期模型，并利用该模型重建了1962－2019年苹果始花期，分析其时空变化特征。结合晚霜冻气象指标，对苹果花期晚霜冻气候风险进行评估。结果表明：1）苹果始花期模型能够在数据独立的情况下较准确地模拟各区代表站的始花期变化，新疆、黄土高原和渤海湾苹果产区内部检验的均方根误差分别为2.5～4.8、2.4～5.0、2.3～3.0 d，交叉检验的均方根误差分别为5.0～6.6、3.4～6.0和3.6～4.1 d。2）模拟得到的苹果始花期均呈显著提前趋势，趋势系数分别为-1.84～-1.04、-3.09～-2.62和-2.37～-1.88 d/10 a。3）不同区域苹果晚霜冻气候风险有着明显的差异。新疆和黄土高原果区苹果晚霜冻气候风险指数相对较大，其中伊宁最大达2.38，其次是万荣达1.81，而渤海湾果区的福山苹果晚霜冻气候风险指数为0。新疆和黄土高原果区苹果遭受晚霜冻的影响较大，渤海湾果区受晚霜冻影响最小。     

广东省西南部稻飞虱发生期和发生程度的气象预测模型

利用广东省化州市1991-2010年2代稻飞虱发生情况监测资料和相应的气象资料,通过对稻飞虱发生期、发生程度与主要气象因子进行相关分析,建立适合当地的稻飞虱发生期、发生程度预测模型.结果表明,2代稻飞虱成虫始盛期与2月平均最低气温和3月下旬-4月上旬平均最高气温呈极显著负相关(P＜0.01),与3月空气相对湿度呈极显著正相关(P＜0.01);若虫高峰期与2-3月平均气温和3月下旬-4月上旬平均气温呈极显著负相关(P＜0.01);发生程度与当年2月中旬-下旬平均最高气温、上年10月中旬-下旬平均气温和12月中旬日照时数呈极显著(P＜0.01)和显著正相关(P＜0.05);发生面积与上年10月平均气温呈极显著正相关(P＜0.01),与上年9月中旬降水日数和当年3月中旬温湿比呈极显著负相关(P＜0.01).在此基础上,建立了2代稻飞虱成虫始盛期、若虫高峰期、发生程度及发生面积4个气象预测模型.对以上气象预测模型进行模拟和预报结果表明,其准确性较高,可以为该区稻飞虱预测预报服务.     

陕西苹果主产县花期冻害风险评估

为评估陕西礼泉和旬邑两个苹果主产县富士苹果的花期冻害风险,通过热时模型利用日平均气温重构礼泉和旬邑两地1967-2018年苹果始花期,并利用日最低气温根据苹果花期冻害指标阈值提取两地同时期内重度、中度和轻度不同等级冻害终日,采用线性倾向法和风险指数法分析两地苹果花期冻害风险情况。结果表明:1967-2018年礼泉和旬邑的重构苹果始花期呈显著提前趋势,提前速率分别为2.8d·10a~(-1)(P0.01)和0.8d·10a~(-1)(P0.05);礼泉地区重度冻害终日呈显著提前趋势,提前速率为3.3d·10a~(-1)(P0.01),中度、轻度冻害终日无显著变化,旬邑地区三个等级冻害终日均无显著变化;礼泉地区苹果平均始花期日序为DOY100,晚于平均轻度冻害终日日序DOY95,冻害风险较小,旬邑地区苹果平均始花期日序为DOY107,晚于平均重度冻害终日日序DOY93,但早于平均轻度冻害终日日序DOY118,冻害风险较高;礼泉和旬邑两地苹果花期冻害风险指数无显著变化,但是两地冻害风险指数≥0的频次增加,说明苹果花期冻害风险有上升趋势。     

基于随机森林算法和气象因子的砀山酥梨始花期预报

准确预报始花期是制定砀山酥梨花期管理措施和赏花活动方案的重要基础。该文利用1983-2018年砀山酥梨始花期的定位观测物候数据和平行观测的气象资料，采用线性趋势法，揭示始花期演变趋势；采用相关分析，筛选影响始花期的关键气象因子，依据不同预报日期构成特征变量集；采用随机森林算法（Random Forest, RF），自3月11日开始预报到3月25日终止预报，每日训练1个预报模型。结果表明，1）1983－2018年始花期呈极显著提早发生趋势，每10a约提前2.750 d（P＜0.001）。2）16个逐日气象预报模型中，共计有200个气象因子与始花期早迟密切相关，相关系数在0.469～0.789之间；各气象预报模型的训练集与测试集的平均正确率（Nd）分别为92.9%和75.5%、平均均方根误差（RMSE）分别为1.693～2.870和2.240～7.237、平均决定系数（R2）分别为0.891和0.701。3）2019年试验预报中，提前15日准确预报出当年始花期。该文研究表明RF在梨树始花期逐日气象预报中有一定业务应用潜力，预报准确率基本满足气象服务需求。     

山西晋南麦区蛴螬种群动态预测模型研究

为对蛴螬种群进行准确预测和适时防治，本试验于1982～2002年在山西晋南麦区8个市（县）选择代表性地块，采用棋盘式取样法调查分析了正茬和回茬麦田蛴螬的发生规律。筛选出4个蛴螬发生的预测因子，即发生程度（Y）与虫口密度基数（X1）、8月份降雨量（X2）、9月下旬降雨量（X3）和9月下旬5cm地温（X4）相关。运用通径分析，确证了对蛴螬发生程度而言虫口基数是首要影响因素，气象因子居次要地位。同时研究了不同茬口下气象因子对麦田蛴螬发生动态的影响差异，并采用多元统计预测法，建立了预测回归方程，正茬小麦田为Y=0．0379＋0．5969X1＋0．0019X2-0．0098X3＋0．0460X4，回茬田为Y=1．7655＋0．6348X1-0．0052X2-0．0037X3-0．0035X4。经回归检验，两个预测模型在1982～2006年间历史拟合率分别高达88％和92％，可用于预测未来蛴螬发展动态。     

引入人体舒适度指数建立新疆库尔勒香梨主产区赏花气象指数预测模型

采用逐步回归方法对1990-2020年新疆阿克苏、阿拉尔、轮台和库尔勒产区的香梨始花期气象要素与香梨开花始期日序进行分析,结合人体舒适度指数,建立新疆库尔勒香梨主产区赏花气象指数预测模型,以期为判别香梨花期的最适宜赏花日提供气象服务参考依据。结果表明：（1）新疆库尔勒香梨主产区始花期预测模型构成因子为3月平均最高气温、3月0cm地温、3月平均气温、3月40cm地温;阿拉尔、库尔勒始花期日序与气温呈一元线性负相关关系,阿克苏、轮台与地温和气温呈多元线性关系;正常年份模型误差在3d内的概率分别为阿拉尔93.5%、阿克苏93.5%、库尔勒100%、轮台96.8%。（2）人体舒适度指数划分为最适宜、次适宜、一般和不适宜四个等级,2022年花期前后人体舒适度指数最适宜日数分别为阿拉尔22d,阿克苏24d,库尔勒16d,轮台18d。（3）香梨赏花气象指数取适宜花期时段与人体舒适度指数的交集,划分为最适宜（五颗星推荐指数）、次适宜（四颗星推荐指数）、一般（三颗星推荐指数）和不适宜（一颗星推荐指数）四个等级。2022年五颗星推荐赏花日阿克苏为4月11-14日,阿拉尔为4月10-15日,库尔勒为4月10...     

基于物候模型研究未来气候情景下陕西苹果花期的可能变化

陕西苹果种植面积大、产量高,但产量易受晚霜冻影响。冻害的发生与苹果花期和晚霜冻时间密切相关,因此准确预测苹果花期,研究苹果花期的变化规律对苹果生产防灾减灾具有重要意义。本研究利用物候模型（春暖模型、连续模型、重叠模型和平行模型）研究气候变化背景下陕西苹果花期（包括始花期和末花期）的变化规律。首先,评价4种物候模型在陕西苹果产区模拟苹果花期的效果,筛选出研究区最佳花期预测模型。然后,基于所选最佳花期模型模拟历史（1980−2019年）时期各代表站（洛川、白水、凤翔和长武）的苹果花期。最后,基于33个全球气候模式（Global Climate Models,GCMs）生成的未来气象数据集,利用所选最佳模型分别模拟RCP4.5和RCP8.5两种情景下2021−2100年各代表站的苹果花期并研究花期时空变化规律。结果表明,连续模型是模拟渭北东部和西部苹果花期的最佳模型,而延安和关中西部苹果花期的最佳模型为平行模型。1980−2019年各代表站始花期提前速率为3.4～4.7d·10a−1,末花期提前速率为3.3～4.6d·10a−1,空间分布上,研究区苹果花期从东南到西北逐渐推迟,年平均花期持续时间为10～11d。在RCP4.5情景下,各代表站2021−2100年始花期提前速率为0.7～0.9d·10a−1,末花期提前速率为0.6～0.8d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前0～4.4d,末花期提前0～5.0d,各代表站2061−2100年平均始花期提前3.4～7.6d,末花期提前2.6～8.2d。在RCP8.5情景下,2021−2100年各代表站始花期提前速率为1.3～1.8d·10a−1,末花期提前速率为1.3～1.6d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前1.3～5.9d,末花期提前1.0～6.1d,各代表站2061−2100年平均始花期提前6.7～12.4d,末花期提前6.2～12.3d。未来气候条件下,苹果花期空间分布与历史时期基本一致,但花期持续时间略有缩短。本研究首次综合花期预测模型和未来气候数据研究陕西苹果产区苹果花期变化,可为陕西苹果产区应对气候变化产生的花期冻害提供一定的理论依据。     

基于日气温特征值与冷/热积量模型耦合的苹果始花期预报模型

以临猗、洛川和栖霞3个富士系苹果主产区为研究区，基于2019−2020年各地调查样点的1km格网气象数据、实际始花期数据以及冷小时模型（Chilling Hour Model，CHM）和生长度小时（Growing Degree Hour，GDH）模型，利用网格搜索法得到苹果始花期最优冷/热需求量；然后将日气温特征值（日最高温Tmax、日最低温Tmin和日平均温Tavg）划分为单因子、双因子和三因子7种日气温特征因子组合方式，利用随机森林算法（Random Forest，RF）构建3个地区不同日气温特征因子组合下的日冷/热积量模型，以筛选最优日气温特征因子；在此基础上，基于最优日气温特征因子，利用RF构建苹果始花期预报模型，并通过独立实际始花期数据对预报模型进行精度评价。结果表明：（1）临猗地区的苹果始花期最优冷/热需求量分别为730CH和7350GDH，洛川地区分别为345CH和4950GDH，栖霞地区分别为520CH和4450GDH；（2）7种日气温特征因子组合中，Tmax、Tmin和Tavg三因子组合下的3个地区日冷/热积量模型在估算日冷/热积量时均具有较高的准确性，日冷积量估算值与基于CHM模型得到的日冷积量间的RMSE为0.97～2.50CH，日热积量估算值与基于GDH模型得到的日热积量间的RMSE为1.73～15.76GDH；（3）利用苹果始花期预报模型估算日冷/热积量，日冷/热积量估算值与基于CHM/GDH模型得到的日冷/热积量间的RMSE分别为1.08～1.14CH和2.03～3.74GDH；当利用该模型进行苹果始花期预报时，预报值与实际值R2为0.92，RMSE为3.44d，其精度与基于真实逐小时气温数据的精度整体一致，表明本研究构建的苹果始花期预报模型可以有效将输入气温数据从逐小时尺度转换为日尺度，这在后续苹果始花期预报工作中具有较好的应用价值和潜力。     

基于多因素模型重构陕西苹果主要物候数据序列

苹果生长发育受气象因素影响较大,陕西高低温灾害发生频率的增加对苹果的产量和品质有很大影响。物候期的确定是指导果业生产、进行灾害风险管理的重要依据。目前,物候期观测数据十分匮乏,通过构建物候模型可对历史物候期进行重构。在陕西的四个果区,分别选取物候资料记录相对全面的两个代表站点,礼泉和凤翔（关中果区）、旬邑和长武（渭北西部果区）、铜川和白水（渭北东部果区）、延长和洛川（延安果区）。在各果区的两个代表站点中,选取历史物候期记录时间序列更长的站点,利用SPSS软件对该站点物候期日序与所选气象指标进行逐步回归分析,建立多个单项或多项物候期预测模型,再通过回代检验和预测检验两种方法选取最优模型。采用平均绝对误差（MAE）、物候期模拟值与实际值相差0～3d的相对准确率（RA）评估检验结果,并选择最优模型。结果表明：（1）萌芽期模型MAE为0.8～2.4d,RA为84.6%～100%;花期模型MAE为2.5～3.4d,RA为55.6%～75%;果实发育期模型MAE为0.9～2.8d,RA为63.2%～100%;成熟期模型MAE为2.2～3.2d,RA为69.2%～72.2%;模型模拟效果由好到差依次为萌芽期、果实发育期、成熟期和花期。（2）重构1981−2019年延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中果区苹果萌芽期年日序分别为72−98、70−88、73−98和71−85,花期年日序分别为102−116、86−107、100−125和84−115;1981−2019年延安果区、渭北东部果区和关中果区苹果果实发育期年日序分别为114−122、89−118和87−117,成熟期年日序为260−301、276−297和224−348。（3）重构物候期的空间分布,1981−2019年延安果区和渭北东部果区萌芽期由东南向西北逐渐推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东推迟;花期整体自南向北越来越晚;果实发育期从南向北逐步推迟;延安果区和渭北东部果区成熟期从东向西逐步推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东逐步推迟。本研究构建的物候模型的模拟效果总体较好,所重构的苹果物候期数据序列可为苹果生产管理和灾害风险防范提供基础性支撑,对果树物候期模型的研发具有借鉴意义。     

西南冷凉高地苹果最大可能生育期内气候生产潜力评价 ——以云南昭通为例

基于云南昭通1958−2019年逐日气象观测数据、1978−2018年苹果种植统计数据和2010−2018年果园生产调查和观测数据,采用线性趋势分析、逐级订正等方法,探讨云南昭通苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业气象灾害的变化特征,估算当地气候生产潜力,以高效合理利用农业气候资源、科学布局苹果产业。结果表明：（1）1958−2019年,云南昭通无霜期、稳定通过10℃的持续时间分别显著增加3.5d和4.5d,理论上能满足苹果生育所需,但昭通苹果花芽膨大期与终霜日和稳定通过10℃起始日期不匹配,成熟期与初霜日和稳定通过10℃终止日期不匹配。（2）根据云南昭通2010−2018年苹果实际生育期,明确了当地苹果最大可能生育期为稳定通过3℃起始日期−稳定通过13℃终止日期。1958−2019年,云南昭通苹果最大可能生育期内平均最低气温、平均气温和平均最高气温分别为11.8、16.1和22.6℃,分别以0.1、0.04和0.05℃·10a−1的速率增加;气温日较差平均为10.89℃,以0.2℃·10a−1的速率减少。降水量和日照时数分别以1.0mm·10a−1和6.7h·10a−1的速率减少。（3）过去62a,云南昭通苹果花期低温发生风险较低,不是当地苹果生长期内的主要农业气象灾害,连阴雨发生风险较高,且主要分布在苹果关键生育期6−9月。（4）在当地气候背景下,苹果最高理论产量约为94t·hm−2,光温、气候生产潜力分别占光合生产潜力的83.0%和76.0%,研究期内昭通果园实际产量仅为光合生产潜力的35.0%,统计产量仅为光合生产潜力的10.0%。随着技术进步和品种选育,果园实际产量与生产潜力的差距逐渐缩小。云南昭通气象条件能充分满足苹果生长发育,通过合理、高效栽植技术应用及对农业气候资源的充分挖掘,可进一步提高苹果产量,提升品质。     

气候变暖背景下西藏中南部苹果物候期变化及其气候影响因子分析

利用2001-2020年西藏泽当农业气象站苹果物候期和逐日平均气温(T_m)、最高气温(T_max)、最低气温(T_min)、气温日较差(DTR)、相对湿度(RH)、降水量(Pr)、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T₀)等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法,分析近20a西藏中南部苹果物候期及生长期长度的变化趋势,以及影响的主导气候因子,以期揭示西藏高原苹果物候期变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：2001-2020年西藏中南部苹果除可采成熟期以1.28d·a^-1的速率呈提前趋势外,其它物候期平均每年推迟2.83～7.64d;果实生长发育期长度、花期长度平均每年分别缩短8.92d和5.98d,而果树全生育期长度略有延长,速率为0.65d·a^-1。各物候期T_max趋于升高,T_min呈降低趋势,DTR显著增大;多数物候期RH、S呈显著减少趋势;Pr在可采成熟期前以增加为主,之后趋于减少。春季物候期主...     

黄河故道砀山酥梨花期低温冷害风险的评估方法初探

低温冷害为砀山酥梨花期的主要气象灾害之一,其风险评估具有重要意义。运用数理统计方法研究分析1983-2006年砀山酥梨物候资料和同期气象资料,从酥梨始花期和整个花期的日最低气温的概率分布入手,建立了酥梨花期低温冷害风险评估模型。结果表明：（1）砀山酥梨花期内遭受某一级别的低温冷害的风险,可由始花期出现的概率与花期内逐日出现某一级别低温冷害的概率之和的乘积来表示,一般是酥梨始花期越早、花期历时越长,遇到某一级别低温冷害的风险越大。所得风险评估方程,可用于风险评估。（2）砀山酥梨开花始期具有正态分布特征,即始花期早和迟的出现频率较小,处于历年始花期均值附近的频率较大。（3）砀山酥梨花期遭受低温冷害的指标可分为花期内出现日最低气温≤7℃、≤5℃、≤3℃三个级别。（4）酥梨始花后到某一日遭受某一级别低温冷害的累积概率,除始花日出现≤3℃低温冷害的概率与始花期早晚呈线性关系外,其他日期的累计概率均与始花期的早晚呈指数关系。