Research on Forecast Model of Apple Initial Flowering Period in Zhengning County of Gansu

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0774

Abstract

Abstract:

Using the data of apple initial flowering period and meteorological observations from 1984 to 2024 in Zhengning County, Gansu, the study analyzes the trend of changes in apple initial flowering period in Zhengning. Through the correlation analysis, the dominant meteorological factors affecting apple initial flowering period are identified, and a prediction model for apple initial flowering period is constructed using principal component analysis and stepwise linear regression. The results showed that: (1) from 1984 to 2024, the apple initial flowering period in Zhengning showed a significant advance trend, with a mutation point in 1994 and a linear trend rate of 4.2 d/10 a. The initial flowering period was advanced by 17 days in 41 years. (2) The key meteorological factors that affected the apple initial flowering period were temperature, accumulated temperature, average ground temperature, sunshine hours, and relative humidity. They were significantly negatively correlated with active accumulated temperature of ≥0℃, ≥3℃, ≥5℃, ≥10℃ in winter and spring, temperature, sunshine hours, and ground temperature in March, and positively correlated with relative humidity in March. This indicated that the more sufficient the heat accumulation, the lower the relative humidity, the earlier the beginning of apple flowering. (3) A prediction model for the apple initial flowering period was constructed using principal component analysis and stepwise linear regression. After testing, the accuracy of predicting the initial flowering period with a difference of 0-3 days from actual measurements reached 68%, and the accuracy of predicting the difference with a difference of 0-4 days reached 87%. A trial report was conducted on the apple initial flowering period in Zhengning from 2022 to 2024, and the difference between the measured and predicted values was 0-1 day. The model demonstrates satisfactory forecasting performance and can be applied in daily operational work.

Key words: apple, initial flowering period, forecast model, climate change

LI Meiyu, CHEN Fan, ZHANG Tianfeng, LIU Jiaqi, ZHOU Zhongwen, WANG Juan, ZHANG Xuejiao. Research on Forecast Model of Apple Initial Flowering Period in Zhengning County of Gansu[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(35): 97-102.

Figures/Tables 9

References 25

[1]	张艳艳, 赵玮, 高庆先, 等. 气候变化背景下陇东塬区“红富士”苹果始花期研究[J]. 果树学报, 2017, 34(4):427-434.
[2]	刘海容, 冯贝贝, 张振军, 等. 阿克苏地区苹果始花期预报模型研究[J]. 沙漠与绿洲气象, 2022, 16(4):139-143.
[3]	郭睿. 杨凌地区桃树花期预测模型研究[D]. 陕西: 西北农林科技大学, 2016:4-5.
[4]	丁扛扛, 高庆先, 李辑. 我国植物物候变化及气候变化的响应综述[J]. 安徽农业科学, 2010, 38(14):7414-7417.
[5]	赖欣, 范广州. 中国植物物候变化特征及其对降水变化的响应[J]. 高原山地气象研究, 2016, 36(3):44-45.
[6]	杜澍. 果树科学使用手册[M]. 西安: 陕西科学技术出版社, 1986:121-123.
[7]	杨小利, 江广胜. 陇东黄土高原典型站苹果生长对气候变化的响应[J]. 中国农业气象, 2010, 31(1):74-77.
[8]	刘璐, 王景红, 傅玮东, 等. 中国北方主产地苹果始花期与气候要素的关系[J]. 中国农业气象, 2020, 41(1):51-60.
[9]	姚晓红, 许彦平, 秘晓东. 气候变暖对陇东南地区苹果坐果率的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2006, 24(6):74-77.
[10]	蒲金涌, 姚小英, 姚晓红, 等. 气候变暖对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响[J]. 中国农业气象, 2008, 29(2):181-183.
[11]	李美荣, 朱琳, 杜继稳. 陕西苹果花期霜冻灾害分析[J]. 果树学报, 2008, 25(5):666-670.
[12]	王景红, 柏秦凤, 梁轶, 等. 2013年陕西苹果花期冻害气象条件分析及受冻指标研究[J]. 果树学报, 2015, 32(1):100-107.
[13]	邱宁刚, 张天峰, 周忠文, 等. 2023年4月28—29日冻害对陇东苹果花期的影响分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(20):109-114. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0087
[14]	王景红, 刘璐, 高峰, 等. 陕西富士系苹果花期霜冻灾害气象指标的修订[J]. 中国农业气象, 2015, 36(1):50-56.
[15]	柏秦凤, 霍治国, 王景红, 等. 中国主要果树气象灾害指标研究进展[J]. 果树学报, 2019, 36(9):1229-1243.
[16]	王静, 张晓煜, 杨洋, 等. 宁夏梨树霜冻指标试验研究[J]. 中国农学通报, 2014, 30(28):122-127. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2014-1117
[17]	李美荣, 杜继稳, 李星敏, 等. 陕西果区苹果始花期预测模型[J]. 中国农业气象, 2009, 30(3):417-420.
[18]	钟存, 雷玉红, 魏鹏. 贵德地区梨树始花期预报模型研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(11):97-102. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0427
[19]	杨艳玲, 潘存良, 陈艳丽, 等. 哈密绿洲杏花始花期变化特征及预报方法研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(14):105-109. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0941
[20]	宋晓新, 吾米提·居马太, 张国栋, 等. 新源县杏花始花期气象预报研究[J]. 沙漠与绿洲气象, 2021, 15(6):103-107.
[21]	高菊红. 基于GIS的山东省苹果花期冻害风险分析与区划[D]. 山东: 山东农业大学, 2014:18-19.
[22]	李甲平. 正宁县50年气候变化特征及影响分析[J]. 农业灾害研究, 2021, 11(5):86-87.
[23]	吉志红, 刘晓迎, 张燕燕, 等. 三门峡红富士苹果始花期预测模型研究[J]. 农学学报, 2022, 12(8):81-86. doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0102
[24]	冯建设, 薛晓萍, 李曼华, 等. 苹果花期预报中的生物学机理及应用[J]. 生态学杂志, 2022, 41(3):618-624.
[25]	刘红霞. 承德县国光苹果始花期与气象因子的相关分析及预报模型[J]. 农业灾害研究, 2023, 13(11):162-164.

因子	相关系数	因子	相关系数
3月平均气温	-0.773^**	3月平均最高气温	-0.766^**
3月上旬平均气温	-0.527^**	3月上旬平均最高气温	-0.483^**
3月中旬平均气温	-0.549^**	3月中旬平均最高气温	-0.561^**
3月下旬平均气温	-0.703^**	3月下旬平均最高气温	-0.680^**
4月上旬平均气温	-0.455^**	4月上旬平均最高气温	-0.478^**
3月最高气温	-0.672^**	3月平均最低气温	-0.750^**
3月上旬最高气温	-0.411^**	2月下旬平均最低气温	-0.433^**
3月中旬最高气温	-0.513^**	3月上旬平均最低气温	-0.570^**
3月下旬最高气温	-0.547^**	3月中旬平均最低气温	-0.509^**
4月上旬最高气温	-0.498^**	3月下旬平均最低气温	-0.697^**

因子	相关系数	因子	相关系数
3月平均气温	-0.773^**	3月平均最高气温	-0.766^**
3月上旬平均气温	-0.527^**	3月上旬平均最高气温	-0.483^**
3月中旬平均气温	-0.549^**	3月中旬平均最高气温	-0.561^**
3月下旬平均气温	-0.703^**	3月下旬平均最高气温	-0.680^**
4月上旬平均气温	-0.455^**	4月上旬平均最高气温	-0.478^**
3月最高气温	-0.672^**	3月平均最低气温	-0.750^**
3月上旬最高气温	-0.411^**	2月下旬平均最低气温	-0.433^**
3月中旬最高气温	-0.513^**	3月上旬平均最低气温	-0.570^**
3月下旬最高气温	-0.547^**	3月中旬平均最低气温	-0.509^**
4月上旬最高气温	-0.498^**	3月下旬平均最低气温	-0.697^**

因子	相关系数
11月—4月10日≥0℃活动积温	-0.768^**
11月—4月10日≥3℃活动积温	-0.770^**
11月—4月10日≥5℃活动积温	-0.739^**
11月—4月10日≥10℃活动积温	-0.747^**
3月≥0℃活动积温	-0.793^**
3月≥3℃活动积温	-0.789^**
3月≥5℃活动积温	-0.797^**
3月≥10℃活动积温	-0.767^**
3—4月10日≥0℃活动积温	-0.810^**
3—4月10日≥3℃活动积温	-0.804^**
3—4月10日≥5℃活动积温	-0.807^**
3—4月10日≥10℃活动积温	-0.806^**

因子	相关系数
11月—4月10日≥0℃活动积温	-0.768^**
11月—4月10日≥3℃活动积温	-0.770^**
11月—4月10日≥5℃活动积温	-0.739^**
11月—4月10日≥10℃活动积温	-0.747^**
3月≥0℃活动积温	-0.793^**
3月≥3℃活动积温	-0.789^**
3月≥5℃活动积温	-0.797^**
3月≥10℃活动积温	-0.767^**
3—4月10日≥0℃活动积温	-0.810^**
3—4月10日≥3℃活动积温	-0.804^**
3—4月10日≥5℃活动积温	-0.807^**
3—4月10日≥10℃活动积温	-0.806^**

因子	1月	2月	3月	11月	12月
平均地面温度	-0.490^**	-0.546^**	-0.775^**	-0.200	-0.369^*
最低地面温度	-0.457^**	-0.609^**	-0.552^**	-0.217	-0.338^*
平均最高地面温度	0.034	0.117	-0.615^**	-0.032	0.020
最高地面温度	-0.294	-0.076	-0.544^**	0.014	0.056