田曉婷，李瑞萍，荊肖軍，李夢軍，李樹文

（太原市氣象局，山西 太原 030082）

農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)是由天氣氣候條件決定的初級農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。氣候品質(zhì)評價與認證是通過對農(nóng)作物生育期氣候要素進行客觀分析與呈現(xiàn)，客觀展現(xiàn)氣候?qū)r(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。我國國內(nèi)首先由浙江省氣象局金志鳳等[1]開展茶葉氣候品質(zhì)研究。隨后有學者對浙江省的水蜜桃、早晚稻等農(nóng)產(chǎn)品的氣候品質(zhì)進行系統(tǒng)的研究[2-6]；龍余良等[7]探討了贛南臍橙品質(zhì)與氣象條件之間的內(nèi)在聯(lián)系，初步建立了贛南臍橙氣候品質(zhì)評價方法及分級標準；劉璐等[8]、屈振江等[9]分析了陜西不同生態(tài)區(qū)蘋果品質(zhì)差異及與氣象因子的關(guān)系，建立了陜西紅富士蘋果氣候品質(zhì)指標模型；楊春雷等[10]從菊花種植區(qū)域主要生育期氣候適宜度、生態(tài)環(huán)境適宜度、田間管理水平3 個方面選取了11 個指標，構(gòu)建了菊花氣候品質(zhì)綜合評價指標，開展菊花氣候品質(zhì)評價；楊利霞等[11]以影響果品品質(zhì)的氣候適宜性區(qū)劃、生長期氣候資源、氣象災害為主要指標初步探索了漢中柑橘果品氣候認證技術(shù)，并用于漢中柑橘果品品質(zhì)氣候認證工作。陳耕等[12]對棉花的生物學特性、品質(zhì)特性與氣象因子的關(guān)系進行了研究。

山西地處黃土高原，多丘陵，屬大陸性溫帶氣候，光照充足，雨熱同季，氣溫日較差大，是水果優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。酥梨原產(chǎn)于安徽碭山，20 世紀50 年代起大面積引種山西，成為山西省梨的主栽品種。由于山西省自然條件適合梨樹的生長，生產(chǎn)的酥梨果面光潔，色澤漂亮，皮薄肉細，其外觀和內(nèi)在均受到廣大消費者的喜愛。酥梨的整個生長發(fā)育都受到外界氣象環(huán)境的影響，果品品質(zhì)與氣象條件密不可分[13-16]。黃娟等[17]建立了庫爾勒香梨氣候品質(zhì)評價指標及模型；郭黃萍等[18]研究發(fā)現(xiàn)，酥梨的抗寒性普遍強于其他品種的梨；劉小陽等[19-20]試驗發(fā)現(xiàn)，光照強度較高條件下，碭山酥梨的可溶性糖、Vc 含量、糖酸比高，有機酸含量低，果實品質(zhì)佳；陳久紅等[21]對比研究了香梨各冠層部位的光合特性日變化和冠層結(jié)構(gòu)對果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。李德等[22]在厘清碭山酥梨關(guān)鍵品質(zhì)因素和影響氣象因子的基礎上，建立了碭山酥梨氣候品質(zhì)等級評價方法。關(guān)于酥梨品質(zhì)與氣象條件關(guān)系研究，大多停留在成熟酥梨性狀與氣象因子的定性關(guān)系描述上，溫光生態(tài)因子對果品品質(zhì)性狀的量化指標研究亦不充分，尤其集中在單一品質(zhì)因子的氣象條件研究，缺乏綜合品質(zhì)與氣象條件關(guān)系方面的研究。針對酥梨氣候品質(zhì)評價方面尚無統(tǒng)一的規(guī)范性技術(shù)要求，無法滿足山西省酥梨氣候品質(zhì)評價與氣候品質(zhì)認證等氣象服務需求。

筆者在田間試驗基礎上，利用2018—2019 年酥梨果品品質(zhì)指標、物候觀測資料、氣象觀測資料、歷史氣候資料等，研究酥梨各生育期與氣象因子之間的關(guān)系，建立山西酥梨的氣候品質(zhì)評價指標，為科學客觀地開展酥梨氣候品質(zhì)評價與認證工作，促進酥梨優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和合理區(qū)劃提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2018—2019 年，在山西省忻州市代縣、原平市，太原市陽曲縣，晉中市祁縣、平遙縣，運城市，晉城市高平縣等7 個主要規(guī)模化酥梨種植區(qū)（圖1）進行田間試驗，每個縣選取4～6 個果園，樹齡在10～15 a，管理水平中等，有灌溉條件（采收前30 d 不澆灌）。酥梨物候觀測從萌芽期到落葉期，由人工觀測并記錄。酥梨果品采樣并進行品質(zhì)檢測。氣象觀測要素包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù)、降水量等。

圖1 山西省酥梨主要種植區(qū)Fig.1 Major planting areas of crisp pears in Shanxi province

1.2 試驗方法

2018—2019 年在每個試驗果園不同位置選取3 棵樹，于果實成熟期在不同方位各摘取5 個果實，送運城農(nóng)業(yè)試驗站實驗室進行品質(zhì)檢測，測定單果質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物、果實硬度、總酸、總糖含量。

1.3 氣象資料與酥梨物候（生育期）觀測資料

收集整理果品采樣點氣象觀測資料及歷史氣候資料，數(shù)據(jù)來源于山西省氣象信息中心。酥梨物候（生育期）由人工觀測記錄。酥梨生育期劃分為評價期（PG）、開花期（FP）、坐果及果實細胞分裂期（YS）、果實膨大期（ES）、果實成熟期（MP）5 個主要生育期，其中，開花期為始花期—始花第10 天，坐果及果實細胞分裂期為始花第11～35 天，果實膨大期為始花第91～140 天，果實成熟期為采收前30 d—采收期，評價期為始花期—采收期。其中，3 個采樣點歷年酥梨各生育期推算結(jié)果如表1 所示。氣象要素包括各時段內(nèi)平均氣溫（Ta）、平均最高氣溫（Tm）、平均最低氣溫（Ti）、平均日較差（Td）、降水量（R）和日照時數(shù)（Sp）。不同生育期氣象要素的表達方式為生育期_氣象要素，例如，開花期平均氣溫的表達方式為FP_Ta，其他類推。

表1 2018、2019 年和歷年采樣點酥梨各生育期推算結(jié)果Tab.1 Survey results of various growth periods of crisp pears at sampling points in 2018，2019 and past years 月-日

1.4 研究方法

基于酥梨生物學特征，利用酥梨果品品質(zhì)和酥梨各生育期氣象資料，運用統(tǒng)計分析方法，篩選出影響酥梨果品品質(zhì)的關(guān)鍵氣象因子，確定酥梨氣候品質(zhì)指標；利用果品品質(zhì)等級劃分標準和果品品質(zhì)單項指標的氣候模型，結(jié)合歷史氣候資料分析，確定酥梨氣候品質(zhì)評價指標與等級劃分；參照QX/T 486—2019 規(guī)范，在評價指標及等級劃分基礎上，利用加權(quán)求和法，建立氣候品質(zhì)評價模型，確定酥梨氣候品質(zhì)評價等級劃分。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立山西酥梨果品品質(zhì)等級標準

酥梨果品品質(zhì)指標較多，常用的有果形、單果質(zhì)量、可溶性固形物、硬度、總酸度、總糖、固酸比等?，F(xiàn)行的國家標準《鮮梨》（GB/T 10650—2008），農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準《綠色食品鮮梨》（NY/T 423—2000）、以及《碭山酥梨》（NY/T 1191—2006）中酥梨品質(zhì)的劃分與評定標準，僅平均單果質(zhì)量、可溶性固形物有明確分級標準。由于果實硬度主要取決于品種自身特性，對環(huán)境條件敏感性較差，分級較困難，不宜采用。另外，總糖的測定方法、變化規(guī)律與可溶性固形物類似，因此，最終采用平均單果質(zhì)量、可溶性固形物、總酸度、固酸比這4 項指標，代表了酥梨果品的綜合品質(zhì)。根據(jù)山西酥梨的特點，參考原有的行業(yè)標準，與農(nóng)業(yè)專家討論，對其中的部分等級做出了一定的調(diào)整，并建立山西酥梨果品品質(zhì)等級標準，結(jié)果如表2 所示。當平均單果質(zhì)量在220～280 g，可溶性固形物≥13.0%，總酸度＜0.12%，固酸比在120～150 時，酥梨果品品質(zhì)為特級。

表2 酥梨果品品質(zhì)等級劃分Tab.2 Classification of crisp pears fruit quality grades

2.2 酥梨單項氣候品質(zhì)指標模型的建立

利用田間試驗取得的酥梨果品品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)、酥梨物候（生育期）觀測資料、氣象觀測資料及歷史氣候資料進行統(tǒng)計分析。其中，把酥梨生育期劃分為評價期（始花期—可采成熟期）、開花期、坐果及果實細胞分裂期、果實膨大期、果實成熟期，分別統(tǒng)計上述各個階段的平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均氣溫、日照時數(shù)、氣溫日較差平均值和降水量共36 個氣象因子，作為待選因子，并運用因子分析、回歸分析等方法，找到影響山西酥梨果品品質(zhì)的主要氣象因子，最后確定成熟期氣溫日較差平均值（MP_Td）、評價期平均氣溫（PG_Ta）、果實膨大期日照時數(shù)（ES_Sp）和成熟期降水量（MP_R）為其對應的氣候品質(zhì)指標。

運用逐步線性回歸方法，分別以果品品質(zhì)為因變量，各個主要生育期的氣象因子為自變量，建立模型。從表3 可以看出，果品品質(zhì)指標和某個生育期的氣象要素密切相關(guān)。平均單果質(zhì)量和成熟期降水量呈顯著正相關(guān)，表明在該生育期內(nèi)雨水多對果實質(zhì)量增加有益；可溶性固形物含量和果實膨大期日照時數(shù)也呈顯著正相關(guān)，說明果實膨大期日照充足對酥梨糖分積累有利；酸含量和成熟期氣溫日較差呈顯著負相關(guān)，說明成熟期氣溫日較差大不利于酸形成；固酸比和評價期平均氣溫呈極顯著負相關(guān)，說明評價期平均氣溫低有利于提高固酸比。

表3 酥梨單項氣候品質(zhì)指標模型Tab.3 Single climate quality index model of crisp pears

2.3 酥梨氣候品質(zhì)評價指標等級劃分

在酥梨果品品質(zhì)等級劃分基礎上，依據(jù)單項氣候品質(zhì)指標模型，計算出各品質(zhì)指標對應的氣象要素臨界值，結(jié)合歷史氣候資料，考慮酥梨生育期的年際變化因素，將評價指標分成4 個等級（表4）。

表4 酥梨氣候品質(zhì)評價指標等級劃分和分級賦值方法Tab.4 Grading and grading voluation method of climate quality evaluation index of crisp pears

當指標同時符合成熟期降水量在30.0～90.0 mm，果實膨大期日照時數(shù)≥350 h，成熟期氣溫日較差平均值≥11.0 ℃，評價期平均氣溫在18.5～20.5 ℃時，為特級。由此可見，可以利用酥梨氣候品質(zhì)評價指標對山西酥梨進行評價。但是如果參與評價的等級中有一項低于1 級，就不可以進行氣候品質(zhì)評價。

2.4 酥梨氣候品質(zhì)評價模型

在以上研究基礎上，利用加權(quán)求和法，構(gòu)建酥梨氣候品質(zhì)評價模型。評價模型中，MP_Td、MP_R、PG_Ta、ES_Sp 這4 個指標的權(quán)重系數(shù)均取0.25。氣候品質(zhì)評價指數(shù)由各氣候品質(zhì)指標的評價等級值與權(quán)重乘積后求和得到[20]。

式中，ICQE為氣候品質(zhì)評價指數(shù)；n為指標個數(shù)；ai為第i個指標的 權(quán) 重系數(shù)；Mi為 第i個指標 對應等級值。

2.5 酥梨氣候品質(zhì)評價等級劃分

把各個指標對應的等級值代入公式（1）計算出評價指數(shù)，最終得到評價等級（表5）。當ICQE≥2.5 時，評價等級為特優(yōu)；當1.5≤ICQE＜2.5 時，評價等級為優(yōu)；當0.5≤ICQE＜1.5 時，評價等級為良；當ICQE＜0.5 時，評價等級為一般。

表5 酥梨氣候品質(zhì)評價等級劃分Tab.5 Classification of climatic quality evaluation grades of crisp pears

2.6 業(yè)務檢驗

利用2018、2019 年的3 個果園酥梨果品品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，對氣候品質(zhì)指標及評價模型進行檢驗，準確率在80%以上，說明該模型能夠客觀反映山西酥梨品質(zhì)，下一步可以用于不同果園或產(chǎn)區(qū)的氣候品質(zhì)認證業(yè)務。

3 結(jié)論與討論

經(jīng)過山西省7 個主要規(guī)?；掷嫔a(chǎn)縣2 a 田間試驗，利用生育期物候、酥梨果品品質(zhì)和酥梨各生育期氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史資料進行統(tǒng)計分析，研究酥梨果品品質(zhì)與氣象條件的關(guān)系，結(jié)果表明，平均單果質(zhì)量與成熟期降水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，成熟期正是梨樹果實著色和糖分積累的關(guān)鍵期，降水多有利于果實增質(zhì)量、提升品質(zhì)，與李德等[22]關(guān)于碭山酥梨氣候品質(zhì)的研究結(jié)論一致；可溶性固形物含量與果實膨大期日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)，果實膨大期日照充足對酥梨糖分積累有利，與劉小陽等[20]研究結(jié)論相近；酸含量與成熟期氣溫日較差呈顯著負相關(guān)，成熟期是各生育期中對果品品質(zhì)，特別是對果實風味影響最大的生育期，成熟期晝夜溫差大，有利于糖分積累，同時抑制酸的形成；固酸比與評價期平均氣溫呈極顯著負相關(guān)，在酥梨全生育期內(nèi)，平均氣溫低有利于糖分積累，同時降低酸含量，從而有利于提高固酸比。

以酥梨果品氣候品質(zhì)分級指標為基礎建立的果品氣候品質(zhì)評價指數(shù)CQEI，在技術(shù)思路上對金志鳳等[1]提出的茶葉氣候品質(zhì)等級評價模型進行了較好的承接與應用，并進行了改進與創(chuàng)新。該評價模型在山西酥梨氣候品質(zhì)認證評價的應用效果較好，可進行業(yè)務化運用，同時為其他農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認證研究提供參考。

本技術(shù)研究側(cè)重于光、溫、水等氣象因子對酥梨果品品質(zhì)的影響，根據(jù)山西省氣候條件與酥梨生產(chǎn)實際情況進行。確立由平均單果質(zhì)量、可溶性固形物、總酸度、固酸比指標代表酥梨果品綜合品質(zhì)，在行業(yè)標準NY/T 1191—2006 碭山酥梨的品質(zhì)分級基礎上，根據(jù)山西生產(chǎn)實際對部分果品品質(zhì)等級進行了適當調(diào)整，形成山西酥梨果品品質(zhì)等級標準，使本標準更具有實際指導意義。

考慮到不同地形、土壤、氣候等環(huán)境因素對酥梨品質(zhì)形成有著綜合的影響，本次田間試驗選取了7 個主要規(guī)模化酥梨生產(chǎn)縣，但選取的檢驗樣本較少，時間較短，因此，酥梨氣候品質(zhì)評價指標和評價模型還需要在實際應用中不斷修正和完善。