江勝國 錢侯春 張斗勝 辛惠翔

摘 要：從企業(yè)需求出發(fā)，在分析影響桐城油茶生長與品質(zhì)氣象因子的基礎(chǔ)上，選擇上年度10月中旬至11月上旬平均氣溫和日照時數(shù)、當年7～8月的日最高溫度≥35℃的高溫日數(shù)總降水量與大雨日數(shù)組合等4個評價因子并作無量綱處理，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)評價方法建立了油茶籽氣候品質(zhì)客觀評價模型，得出了2017年桐城油茶籽氣候品質(zhì)評價“優(yōu)”級結(jié)論，并對申請企業(yè)首次開展了油茶籽氣候品質(zhì)評價服務(wù)。

關(guān)鍵詞：桐城油茶；氣候品質(zhì)；模糊數(shù)學(xué)；評價模型

中圖分類號：S162.3；S716.3；S794.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8023（2018）05-0039-08

Abstract： Based on the analysis of favorable and unfavorable meteorological conditions affecting the growth and quality of Camellia oleifera Tongcheng，choose the average temperature and sunshine hours from mid-October to early November of the last year， the number of temperature days with a maximum daily of ≥ 35℃ and the combination of total precipitation and heavy rain days from July to August of that year， etc，， and do dimensionless processed.Then the objective evaluation model of the climatic quality of camellia oleifera seeds was established by using fuzzy mathematics evaluation method，and the conclusion of "excellent" level of climate quality assessment of Camellia Oleifera Tongcheng 2017 was obtained，And for the first time，the applicant enterprises carried out the evaluation service of Camellia seed climate quality.

Keywords： Camellia oleifera in Tongcheng； climatic quality； fuzzy mathematics； evaluation model

0 引言

油茶是我國亞熱帶丘陵山區(qū)特有的木本油料樹種，具有2000多年的栽培和利用歷史[1-3]。桐城市地處皖西南，是安徽省重點油茶產(chǎn)區(qū)之一，全市現(xiàn)有油茶林面積近6 600 hm2。油茶生產(chǎn)與其他農(nóng)作物一樣，其品質(zhì)同樣會受到氣象條件的制約[4-6]。本文從企業(yè)需求出發(fā)，以桐城油茶為對象，研究影響桐城油茶籽氣候品質(zhì)的主要氣象因子，探討油茶籽氣候品質(zhì)評價技術(shù)方法，建立客觀的評價模型，從而提升油茶的附加值，提高產(chǎn)品的知名度和市場競爭力。

1 油茶對氣象條件的要求

油茶為茶科山茶屬常綠小喬木，是我國亞熱帶丘陵山區(qū)特有的木本油料樹種。茶油是優(yōu)質(zhì)的食用油，含不飽和脂肪酸94%左右，易為人體消化吸收。

油茶喜光好溫忌寒，以中亞熱帶地區(qū)栽培經(jīng)濟效益最好。有關(guān)氣象條件對油茶生長影響的研究有很多[7-10]。

1.1 熱量條件

油茶要求年平均氣溫14～21℃，最冷月平均氣溫大于3℃，極端最低氣溫不低于-10℃，最熱月平均氣溫小于28℃，無霜期200 d以上，≥10℃的活動積溫為4 500～5 200℃。

油茶葉芽吐露的最低溫度為8、15℃時抽梢展葉，氣溫升至20℃時生長最快；可耐42℃的高溫，但一般溫度在34℃左右時生長受到抑制，如持續(xù)時間長，則大量落葉、落果，甚至造成植株枯死；花期（10-11月）最適宜的平均溫度為12～18℃，低于9℃或溫度驟降或晚霜可造成落花落果現(xiàn)象嚴重；果實膨大期平均氣溫達到30℃時，果實生長最快，7～8月的日最高溫度≥35℃的高溫日數(shù)小于20 d，有利于油脂轉(zhuǎn)化積累和果實成熟。

影響油茶高產(chǎn)的氣象條件，主要是冬季的低溫凍害，造成幼果被凍壞，其次是夏季高溫。

1.2 水分條件

適宜年降水量為800～2 000mm，最適宜年降水量為1 200～1 600mm，且四季分配均勻；年均相對濕度為75%～85%。

7-8月油茶果實生長發(fā)育期間，要求雨量充沛、均勻，才有利于果實生長和油脂轉(zhuǎn)化。高溫干旱會出現(xiàn)“7月干果、8月干油”現(xiàn)象，而大雨或暴雨天氣易導(dǎo)致落果和裂果。10月中旬至l1月中旬開花期間降水較少有利于傳粉受精，連續(xù)降雨影響授粉?；ㄆ冢?0-11月）平均相對濕度76%左右對油茶的開花授粉非常有利，雨日≥13 d就會影響豐產(chǎn)。

1.3 光照條件

年日照時數(shù)1 800～2 200 h，日照百分率在35%以上。光照強度影響油茶花芽分化（6-8月）、開花著果。在6-7月春梢花芽分化盛期，光照時數(shù)日均達到1lh時，有利于花芽分化。

1.4 桐城油茶生長期間有利與不利的氣象條件

分析對比表1，桐城油茶生長期間的有利氣象條件很多，熱量條件無論是年平均氣溫還是冬季最冷月平均氣溫、亦或≥10℃的活動積溫均能滿足油茶對氣象條件的需求，尤其是無霜期較長、8～9月的日最高溫度≥35℃的高溫日數(shù)較少、花期氣溫較高，對油茶生長及其良好品質(zhì)的形成特別有利。

水分條件基本能滿足油茶生長需要，其中7、8月份充沛，對油茶果實膨大及油脂積累很有利。光照條件比較優(yōu)越，尤其是全年日照百分率較大、6-8月光照強度較強，有利油茶生長、形成良好的品質(zhì)。

不利的氣象因素主要有：

（1）少數(shù)年份花期氣溫偏低，特別是開花后期往往會受到冷空氣襲擊影響，氣溫急劇下降到油茶開花要求的臨界溫度以下；有些年份花期出現(xiàn)陰雨天氣，雨量、雨日都比較多。這些不利的氣象因素既不利于油茶開花授粉，也不利于形成較好的油茶品質(zhì)。

（2）少數(shù)年份冬季溫度低，致使油茶新生枝梢大量受凍死亡、幼果受凍脫落。如2016年1月23-25日桐城出現(xiàn)超級寒潮，極端最低氣溫-10.5℃，部分油茶產(chǎn)區(qū)極端最低氣溫-12℃以下，對油茶生長及品質(zhì)形成有極大的不利影響。

（3）從平均狀況看， 7、8月份降水量完全能夠滿足油茶果實膨大對降水的要求，但由于此間降水量年際間變化較大，常有干旱發(fā)生，影響油茶產(chǎn)量和品質(zhì)形成。

2 油茶氣候品質(zhì)評價方法

2.1 模糊數(shù)學(xué)評判方法

綜合評判就是對受到多個因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鋈嬖u價的一種有效的多因素決策方法，如產(chǎn)品質(zhì)量評定、科技成果鑒定、某種作物種植適應(yīng)性的評價等，都屬于綜合評判問題。

模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型[11]可分為一級模型和多級模型，在此僅介紹一級模型。采用一級模型進行綜合評判，一般可歸納為以下幾個步驟：

（1）建立評判對象因素集U={u1， u2， …， un}。因素就是對象的各種屬性或性能，在不同場合，也稱為參數(shù)指標或質(zhì)量指標，它們能綜合地反映出對象的質(zhì)量，因而可由這些因素來評價對象。

（2）建立評判集V={v1， v2， …， vn}。如工業(yè)產(chǎn)品的評價，評判集是等級的集合；農(nóng)作物種植區(qū)域適應(yīng)性的評價，評判集是適應(yīng)程度的集合。

（3）建立單因素評判，即建立一個從U到F（V）的模糊映射f

從上述模糊綜合評判的4個步驟可以看出，建立單因素評判矩陣R和確定權(quán)重分配A是兩項關(guān)鍵性的工作，但同時又沒有統(tǒng)一的格式可以遵循，一般可采用統(tǒng)計實驗或?qū)＜以u分的方法求出。

2.2 氣象因子選擇

影響油茶品質(zhì)的因素很多，有栽培因素、品種因素和加工方法因素等。氣候?qū)τ筒璧挠绊懓齻€方面，即：對生長的影響、對產(chǎn)量的影響和對品質(zhì)的影響[12-17]。

通過調(diào)查，并征求本地多年從事油茶生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)的專家意見，初選了8個因子作為油茶籽氣候品質(zhì)的評價指標：

通過因子間的相關(guān)分析，因子之間相關(guān)系數(shù)較大的因子可以相互取代，因此可以剔除部分因子，最終確定4個因子間相關(guān)系數(shù)較小且專家和管理人員認為對油茶生長和品質(zhì)影響最為重要的因子建立評價模型：

X1：上年度10月中旬至11月上旬平均氣溫。

X2：上年度10月中旬至11月上旬日照時數(shù)。

X3：7-8月的日最高溫度≥35℃的高溫日數(shù)（d）。

X4：當年度7-8月的總降水量-當年度7-8月日降水量≥25 mm日數(shù)（d）×25（mm），即X4=R-n×25（R為當年度7-8月的總降水量，n為當年度7-8月日降水量≥25 mm日數(shù)（d））。

由于各因子之間的量綱不同，無法直接進行分析、比較，為此按一定的經(jīng)驗對各因子進行（0，1）化無量綱處理：

式中“○”表示模糊變換。

2.3.1 確定評價集

按照《安徽省農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評價管理暫行辦法》，在描述油茶氣候品質(zhì)等級分類時，采用一般、良、優(yōu)、特優(yōu)4個等級，不是準確地將其定位在某一等級上，而是用相對于4個等級的隸屬度（即相似程度）的向量來表示。即：V={V1，V2 ……Vm}={一般、良、優(yōu)、特優(yōu)}，m=4。

單個因子評價指標見表2。

2.3.2 確定各指標權(quán)重系數(shù)

在評價過程中需要考慮各因子對油茶籽氣候品質(zhì)等級的不同貢獻，即權(quán)重的影響。由于缺乏油茶歷史品質(zhì)資料，這里采用專家打分法[22-23]，在生產(chǎn)企業(yè)和有關(guān)單位選擇7位油茶種植或此方面管理專家，按總分為100分的要求對各因子進行打分評定（表3），對各因子的得分結(jié)果進行平均后再作歸一化處理，即：

2.3.3 各因子評價集的確定

由于氣象因子之間的相互作用和影響，單個因子對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的貢獻也不是一一對應(yīng)的確定關(guān)系，處在某級別內(nèi)的因子，也存在出現(xiàn)其它品質(zhì)級別的可能性，因此需要求出各因子對品質(zhì)影響的隸屬度，組成因子評價集。規(guī)則為：

根據(jù)單個因子的評價指標，評價集區(qū)間的臨界值分別為：a1=0.25，a2=0.5，a3=0.75。當因子Y位于兩界限的中間量（即區(qū)間正中）時隸屬度為1，其余級別的隸屬度為0；當Y在區(qū)間內(nèi)離開中點向左或向右移動時，其所在區(qū)域的隸屬度從1開始減少，同時其它區(qū)域的隸屬度從0開始增加，具體見表4。

利用上述公式（4）～（7）求出各因子每年的品質(zhì)隸屬度，再由表4 就可以得到每年的油茶品質(zhì)評價集R，如2015年的R矩陣求算過程如下：

上年度10月中旬至11月上旬平均氣溫：X1=14.5℃，由公式（4）得Y1=0.761>a3=0.75，由表4可計算出：

取B值中最大值0.516 895，對應(yīng)在第三個位置，即2015年桐城油茶氣候品質(zhì)為“優(yōu)”級。

其它年份的評價運算方法完全相同，表5便是2001-2016年桐城油茶氣候品質(zhì)逐年評價結(jié)果，同時將調(diào)查所得的基于出油率的油茶籽品質(zhì)實況也列于此表的最后一列作為參考。

3 2017年油茶氣候品質(zhì)評價應(yīng)用

3.1 模型計算結(jié)果

應(yīng)用上述評價模型對2017年桐城油茶籽氣候品質(zhì)評價指數(shù)進行實際計算，過程與結(jié)果如下：

上年度10月中旬至11月上旬平均氣溫：X1=15.6℃，由（4）式得Y1=0.941>a3=0.75，由表4可計算出：

取B值中最大值0.398 473，對應(yīng)在第三個位置，即2017年桐城油茶氣候品質(zhì)為“優(yōu)”級。實際上，2017年該企業(yè)生產(chǎn)的油茶籽出油率高，營養(yǎng)成分也優(yōu)于其它地方油茶籽，品質(zhì)實況為“優(yōu)”。見表6。

3.2 氣象條件評述

有利方面：一是油茶開花期間的溫度條件得到滿足，對油茶開花授粉和品質(zhì)形成十分有利。表現(xiàn)為：2016年10月中旬至11月上旬，雖然降水偏多，但平均氣溫較高，達到15.7℃，與常年同期平均值相近；2016年10月中旬至11月上旬日最高氣溫≥16℃的日數(shù)竟然有24 d之多。

二是油茶果實膨大與油分轉(zhuǎn)化時期的氣象條件得到基本滿足。表現(xiàn)在：今年7、8月間的日最高溫度≥35℃的高溫日數(shù)15 d，雖然不算少，但集中持續(xù)時間不長，尤其是在8月份油分轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時期，僅零星出現(xiàn)3 d高溫日，這對油茶油分轉(zhuǎn)化十分有利；降水比較適中，未發(fā)生長時間的干旱。

不利方面：一是去年油茶開花期間晴天和光照較少，降水與降水日數(shù)較多，對油茶開花授粉有影響；二是在今年油茶果實膨大及油分轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時期，雖然高溫日數(shù)不太多，但降水較多，特別是8月份降水有點過多、過大，對油茶果實膨大和油分轉(zhuǎn)化也不利。

4 結(jié)論與討論

（1）在缺乏農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)歷史數(shù)據(jù)的情況下建立農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評價模型確實存在一定的困難，本研究引入多因素模糊綜合評價方法能夠較好的解決這個問題，評價結(jié)果客觀、科學(xué)、可靠。

（2）應(yīng)用多因素模糊綜合評價方法建立農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評價模型，首要問題是選擇氣象影響因子。在選擇氣象影響因子時不能只停留在統(tǒng)計分析上，而是要通過對影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)形成機理的考察篩選出具有堅實科學(xué)依據(jù)的因子，因子數(shù)量多少沒有限制。

（3）氣象影響因子選定后，確定各因子的影響權(quán)重便成為另一個關(guān)鍵問題。確定因子權(quán)重的方法有多種：頻數(shù)統(tǒng)計法、主觀賦權(quán)法、特征向量法和熵權(quán)法等，可按評價對象與具體問題選定。

（4）應(yīng)用excel工作表可以很方便的進行數(shù)據(jù)處理，建立評價模型。

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