Characteristics of Phenological Period and Prediction of Flowering Period in Korla Fragrant Pear

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0526

Abstract

Abstract:

It is of great significance to study and forecast the phenological period of Korla fragrant pear in order to accurately grasp its growth cycle, optimize cultivation management, and improve yield and quality. The phenological evolution trend of Korla fragrant pear and the influence of main meteorological factors on the phenological period were analyzed by means of trend analysis, correlation analysis and significance test. Two machine learning algorithms, random forest (RF) and long short-term memory (LSTM), were used to predict the flowering period. The results showed that, in spring phenology, the peak stage of leaf development was delayed at a rate of 0.29 d/a, and the rest showed an advance trend, with an advance rate of 0.12-0.37 d/a, in which the advance of flower bud opening stage was the largest, and that of flowering peak stage was the least. In the autumn phenophase, the fruit ripening stage was advanced by 0.14 d/a, and the leaf discoloration stage and defoliation stage were delayed by 0.03-0.15 d/a. The growing season extended at a rate of 0.14 d/a, and the elongation was more obvious after 2012. Temperature is the main meteorological factor affecting the phenological period, and its influence on the spring phenological period is greater than that on the autumn phenological period. Sunshine hours and precipitation will also affect the phenological period. RF is better than LSTM in predicting the initial flowering period, and LSTM is better than RF in predicting the full flowering period. The research is expected to provide scientific basis for the optimization of cultivation management, quality and efficiency improvement, disaster prevention and mitigation of Korla fragrant pear.

Key words: Korla fragrant pear, phenophase, correlation analysis, random forest, long short-term memory, prediction of flowering period

HUO Jin, ZAN Yongli, DIAO Peng, WU Xinguo, WEI Yanying, GONG Meiling. Characteristics of Phenological Period and Prediction of Flowering Period in Korla Fragrant Pear[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(14): 111-119.

Figures/Tables 9

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要素	月份	花芽开放期	展叶始期	展叶盛期	始花期	盛花期	末花期
气温(T)	3月平均	0.526**	0.284	0.021	0.783**	0.714**	0.705**
	3月最高	0.546**	0.350*	0.014	0.677**	0.609**	0.636**
	4月平均	0.256	0.213	0.073	0.258	0.190	0.240
	4月最高	0.141	0.183	0.267	0.044	0.126	0.001
	春季（3—5月）平均	0.412**	0.258	0.007	0.613**	0.560**	0.503**
日照(SS)	3月	0.183	0.049	0.077	0.316*	0.298	0.344*
	4月	0.262	0.070	0.253	0.088	0.003	0.026
	春季（3—5月）	0.323*	0.057	0.204	0.262	0.175	0.146
降水(R)	3月	0.099	0.014	0.117	0.155	0.118	0.039
	4月	0.104	0.068	0.256	0.083	0.004	0.014
	春季（3—5月）	0.058	0.011	0.250	0.136	0.085	0.095

要素	月份	花芽开放期	展叶始期	展叶盛期	始花期	盛花期	末花期
气温(T)	3月平均	0.526**	0.284	0.021	0.783**	0.714**	0.705**
	3月最高	0.546**	0.350*	0.014	0.677**	0.609**	0.636**
	4月平均	0.256	0.213	0.073	0.258	0.190	0.240
	4月最高	0.141	0.183	0.267	0.044	0.126	0.001
	春季（3—5月）平均	0.412**	0.258	0.007	0.613**	0.560**	0.503**
日照(SS)	3月	0.183	0.049	0.077	0.316*	0.298	0.344*
	4月	0.262	0.070	0.253	0.088	0.003	0.026
	春季（3—5月）	0.323*	0.057	0.204	0.262	0.175	0.146
降水(R)	3月	0.099	0.014	0.117	0.155	0.118	0.039
	4月	0.104	0.068	0.256	0.083	0.004	0.014
	春季（3—5月）	0.058	0.011	0.250	0.136	0.085	0.095

要素	月份	果实成熟期	叶变色始期	叶色全变期	落叶始期	落叶末期
气温(T)	9月平均	0.086	0.322	0.107	0.324*	0.035
	9月最低	0.092	0.320*	0.029	0.315*	0.059
	10月平均	-	0.127	0.162	0.117	0.316*
	10月最低	-	0.166	0.093	0.240	0.009
	11月平均	-	0.072	0.158	0.134	0.102
	11月最低	-	0.125	0.220	0.176	0.095
	秋季（9—11月）平均	0.244	0.136	0.036	0.099	0.094
日照(SS)	9月	0.089	0.283	0.278	0.324*	0.099
	10月	-	0.193	0.111	0.253	0.009
	11月	-	0.189	0.216	0.121	0.240
	秋季（9—11月）	0.089	0.092	0.063	0.063	0.109
降水(R)	9月	0.137	0.256	0.042	0.271	0.204
	10月	-	0.156	0.288	0.327*	0.222
	11月	-	0.312*	0.079	0.180	0.031
	秋季（9—11月）	0.234	0.102	0.183	0.057	0.070

要素	月份	果实成熟期	叶变色始期	叶色全变期	落叶始期	落叶末期
气温(T)	9月平均	0.086	0.322	0.107	0.324*	0.035
	9月最低	0.092	0.320*	0.029	0.315*	0.059
	10月平均	-	0.127	0.162	0.117	0.316*
	10月最低	-	0.166	0.093	0.240	0.009
	11月平均	-	0.072	0.158	0.134	0.102
	11月最低	-	0.125	0.220	0.176	0.095
	秋季（9—11月）平均	0.244	0.136	0.036	0.099	0.094
日照(SS)	9月	0.089	0.283	0.278	0.324*	0.099
	10月	-	0.193	0.111	0.253	0.009
	11月	-	0.189	0.216	0.121	0.240
	秋季（9—11月）	0.089	0.092	0.063	0.063	0.109
降水(R)	9月	0.137	0.256	0.042	0.271	0.204
	10月	-	0.156	0.288	0.327*	0.222
	11月	-	0.312*	0.079	0.180	0.031
	秋季（9—11月）	0.234	0.102	0.183	0.057	0.070

物候期	随机年份	预测值	实际值	差值
始花期	2010	98	101	-3
	1986	100	101	-1
	2017	95	90	5
	1981	90	94	-4
	1988	101	103	-2
	1990	94	95	-1
	1989	97	93	4
	2016	91	90	1
	2022	91	91	0
盛花期	1998	102	99	3
	2016	94	94	0
	1982	96	97	-1
	1999	102	98	4
	2012	95	101	-6
	1994	102	96	6
	1989	103	94	9
	1990	95	96	-1
	2019	95	94	1
末花期	1998	112	110	2
	2016	104	100	4
	1982	104	109	-5
	1999	112	109	3
	2012	105	106	-1
	1994	112	109	3
	1989	113	107	6
	1990	105	110	-5
	2019	105	102	3