成都市秋桂开花期气象指标及预测

赵桂琼，邓锐捷，陈志龙，蔡欣明，陈 乐

（1成都市新津区气象局，成都 611430；2成都市温江区气象局，成都 611130）

0 引言

桂花(Osmanthus fragrans)，木犀科木犀属常绿乔木。桂花根据花期特性可分为秋桂、四季桂，秋桂类按花色又可分为金桂（黄色至金黄色）、银桂（黄白至黄色）、丹桂（橙色至橙红色）。桂花气味芳香，具有较高的观赏价值，四川成都温暖湿润、降水丰富，因其优越的生态环境成为桂花主要产区之一。桂花具有多次开花特性，一般一年开花1～2次，开花期是桂花重要的物候期，桂花开花早晚不仅与品种有关，而且与当年气象条件密切相关。桂花开花期具有较高的观赏价值，赏花闻香也成为市民重要休闲旅游活动，研究成都市桂花花期气象指标并建立花期预测模式，准确开展桂花花期预报，可为市民赏花出行提供方便，对开展桂花精细化气象服务具有指导意义。

国内已有学者对植物花期与气候条件的关系进行了大量研究。陈乐等[1]、王英[2]和郝日明等[3]分别对不同地区的桂花花期与花前气象条件的关系进行了分析，都发现气温与花期密切相关；姜纪红[4]、阙欣欣[5]、王玉勤[6]等还用数理统计法得出了桂花开花的物候指标；张利华等[7]、周美燕[8]和朱海云等[9]分别根据当地的物候观测和气象资料，运用逐步回归法建立梨树始花期预报模型；毛明策等[10]利用长武县苹果物候观测资料和相应的气象资料，得出日平均气温为10℃左右时苹果开始进入初花期；董海涛等[11]、王晓默[12]和张惠霞等[13]分别建立了不同地区的桃树花期预报模型。此外还有多位学者通过不同方法对木棉、杏花、樱花等花期预报进行研究[14-22]。

本研究以成都市秋季银桂第一次开花期为研究对象，遵循平行观测的原则，分析秋桂花前、花期与气象因子的相互关系，构建秋桂花期气象预报指标，建立花期预测模型，以期为成都市开展桂花花期赏花旅游气象服务提供科技支撑。

1 资料与方法

1.1 资料来源

物候资料：2004—2018年桂花物候观测资料来源于成都市农业气象试验站。

气象资料：2004—2018年日平均气温、降水量、日照时数、雨日等地面气象观测资料来源于温江国家基准站。

成都市农业气象试验站与温江国家基准气象站位于同一大院(103.8°E,30.7°N)，相关资料无需做经纬度和海拔订正。

1.2 研究方法

1.2.1 数据处理 秋桂物候有芽膨大期、芽开放期、展叶期、开花期、果实或种子成熟期。开花始期是桂花树上有一朵或同时几朵花的花瓣完全开放；花瓣凋谢脱落，桂花树上仍有极少数的花为开花末期；开花始期和末期间的间隔天数表征花期的长短。研究将开花始期数值化，设8月1日为1，8月2日为2，8月3日为3，以此类推。

1.2.2 统计分析 结合秋桂生物学特性，运用DPS软件采用逐步回归方法预测桂花开花始期。研究中应用的数理统计方法有如下。

（1）滑动平均法。滑动平均法公式如式(1)所示。

式中k为滑动长度。本文k取值为5。

（2）相关系数法。相关系数法计算公式如式(2)～(3)所示。

式中，X、Y为变量，为平均值，i序列长度。

2 结果与分析

2.1 成都市秋桂花期特征分析

由成都市2004—2016年秋桂物候观测资料可知（表1），秋桂开花始期在8月下旬—9月中旬，常年开花时间在9月3日，开花始期最早年2005年较常年偏早21天，开花始期最晚年2004年偏晚12天，开花期波动较大，最早、最晚年极差达33天。成都秋桂花期持续日数为5～25天，平均13天。最短年份出现2011年，花期持续为5天，最长年份出现在2009年，花期持续为25天。

表1 历年秋桂初花物候观测

2.2 秋桂花期气象因子分析

2.2.1 秋桂花前相关气象因子分析 花前温度、降水对桂花开花有重要影响。对成都市秋桂花前1周至花前4周平均气温、日最高气温、日最低气温、日照时数、雨日按周进行统计，与开花始期进行相关分析，结果见表2。花前1周周平均最低气温、周累计降雨量均通过显著性检验，花前1周日最低气温越高，开花越早；花前1周降雨充沛可促使秋桂花芽吸水膨大，利于提前开花，花前少雨、高温，花期将推迟。花前1周日最低气温及降雨量可加快或推迟秋桂初花进程。

表2 花前四周气象因子相关分析

秋桂花前2周滑动平均气温如图1，秋桂花前第2周周平均气温22～26℃，周平均最低气温19～23℃，花前第1周周平均气温在20～25℃之间，周平均最低气温在17～22℃之间；花前第1周平均气温、平均最低气温低于花前第2周。对花前两周日平均气温进行滑动平均，由图1可见，经滑动后的日平均气温花前第10天至第5天，下降趋势明显，花前第4天至第1天较为稳定。将花前2周5天的滑动平均气温稳定通过23℃作为秋桂进入始花期的界限温度进行回代，发现5天的滑动平均气温稳定通过23℃后秋桂3～6天进入开花始期历史上出现的频率为77%。因此，将5天滑动平均气温稳定通过23℃后秋桂3～6天进入初花期作为秋桂进入开花始期的农业气象指标。

图1 秋桂花前2周滑动平均气温

2.2.2 秋桂花期持续日数相关气象因子分析 对花期持续日数与花期平均气温、日最高气温、日最低气温、日照时数、雨日等气象要素进行相关分析，发现花期持续日数与降雨量、日照时数、雨日呈正相关（表3）。

表3 秋桂花期相关性分析

秋桂花期最长年份及最短年份进行资料对比（表4）可知：花期最长年份（2009年）开花期间以雨晴相间天气为主，日平均气温较历年花期平均偏高0.2℃，降水量较历年偏多1.8倍，雨日也较历年偏多10天。而花期最短年份（2011年）平均气温为19.7℃，较历年偏低2.7℃，降雨量、日照时数、雨日均偏少，花期持续日数仅为5天，花期较为短暂。秋桂花期长短与温度、降水、日照各因子相互配合、相互制约，相互影响。

表4 花期最长年份及最短年份进行资料对比

历年秋桂始花期平均气温20～24℃（图2），最大值为23.4℃，最小值为19.7℃，花期平均气温变幅较小。结合田间走访，秋桂开花后日平均气温持续高于26℃，也将造成花期短暂甚至出现无盛花期的现象。桂花花期必须在适宜的温度范围内，花期平均气温偏高或偏低将影响花期持续时间。

图2 秋桂历年花期日平均气温

由表5可知，秋桂花期降雨以小到中雨居多，小雨雨日占花期总雨日的78%，中雨占总雨日的17%，大雨占4%，暴雨仅在2009年出现1次。花期持续日数与花期雨日的相关系数为0.62，通过0.05显著性检验，即雨日越多，花期持续日期越长。桂花单朵花花期仅为5～7天，降雨量过大过急，持续出现2～3天暴雨天气将引起大量落花造成花期缩短，花香减弱。秋桂花期喜雨湿相间，小到中雨天气有利于延长花期。

表5 秋桂花期雨日数

2.3 秋桂始花期气象预测模型建立

2.3.1 模型因子选取 将2004—2016年秋桂开花始期与上年10月上旬—次年8月上旬旬平均气温、旬最高气温、旬最低气温、旬降雨量、雨日、平均相对湿度等气象因子进行相关分析（表6），结果可见：通过0.01检验的气象因子有2月下旬日照时数、10月下旬降雨量，通过0.05检验的有2月下旬旬最高气温，5月下旬雨日数、7月下旬雨日数。2月下旬最高气温越高，日照充分，越有利于秋桂叶芽分化，叶芽分化越早、分化数量越多越有利于秋桂开花及开花数量。5月下旬雨日数、10月下旬雨量与桂花期呈负相关，雨日数多，降雨量多，开花早。7月下旬雨日数与桂始花期呈正相关，7月下旬雨日越多，开花晚。

表6 影响桂花开花期气象因子相关性分析

2.3.2 模型构建 选取与桂花开花始期相关性显著气象因子为预报因子，运用DPS软件建立桂花始花期的多元线性逐步回归预报方程，如式(3)所示。

其中Y为预报日期，X1：8月上旬旬平均最低温度；X2：2月下旬旬平均最高温度；X3：2月下旬日照时数；X4：上年10月下旬旬降水量。

经显著性F检验，F=8.4178＞F0.01(4,9)=3.42，回归效果显著。

2.3.3 预报模型的回代及检验 用2004—2016年气象资料回代上述预报模型，对桂花历年开花始期进行拟合计算见表7，结果表明，正负5天内拟合率为85%。

表7 历年秋桂始花期回代

将2017及2018年气象资料代入始花期预报模型，得出成都市秋桂始花预测值分别在9月9日、9月12日，实际始花时间在9月13日、9月12日，2017年误差4天，2018年准确预测（表8）。

表8 秋桂始花期预测结果

3 结论

（1）成都市秋桂始花早晚、花期持续日数与气象条件密切相关。决定秋桂始花期早晚的主导气象因子是日平均气温，而降水量、日最低气温也可加快或推迟秋桂始花期。成都市秋桂始花的适宜气象指标为花前降雨充沛，5日滑动平均气温稳定通过23℃，秋桂3～6天进入始花期，花前持续干旱，始花期推迟。

（2）影响秋桂花期长短的主要气象因子有花期日平均气温、日照、雨日、降水量，各气象因子共同影响、共同作用。秋桂花期喜雨晴相间，花期日平均气温20～24℃，雨日、降水量、日照成为影响花期长短的气象因子。

（3）用逐步回归方法建立的秋桂始花期预测模型具有较好的预报效果，并能较常年花期提前20天进行预测，可用于秋桂初花期中长期预报，为桂花观赏提供精准化的气象服务。

秋桂为高大乔木，指标获取上难以通过田间试验取得，本研究主要运用相关分析法和滑动平均法研究花前、花期气象因子与秋桂初花、花期的相互关系，探讨成都市秋桂开花期气候特性，但对秋桂开花环境条件的影响主要考虑温度指标，而降雨量、日照时数对秋桂花期影响则偏重于定性分析，而不能定量地确定对秋桂花期的影响机制。由于桂花品种较多，对气象因子敏感性也不同，不同品种桂花花期可能出现不一致现象。