胡園春，安廣池，張?jiān)?，崔云鵬，李永鋒，李全景

(1. 棗莊市氣象局，山東 棗莊 277800；2. 棗莊市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 棗莊 277800；3. 滕州市園林管理服務(wù)中心，山東 滕州 277500)

石榴(Punica granatumL.)是石榴科石榴屬落葉灌木或小喬木果樹(shù)，原產(chǎn)于東歐至中東地區(qū)[1]，是人類(lèi)栽培最早的果樹(shù)之一。 我國(guó)石榴主要有八大主產(chǎn)區(qū)，山東主要在棗莊市嶧城區(qū)。 棗莊石榴栽培歷史悠久[2]，種植面積達(dá)1 萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量約14 萬(wàn)t[3]，以果實(shí)大、糖度高、色澤靚麗而著稱(chēng)，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱和特色產(chǎn)業(yè)。

近年來(lái)，隨著消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，石榴果實(shí)品質(zhì)已成為決定其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。 而優(yōu)越的自然氣候條件是形成優(yōu)質(zhì)特色農(nóng)產(chǎn)品的根本保障，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的好壞與溫度、濕度、光照等氣象因素密切相關(guān)。 農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)的目的就是建立氣象因素與作物品質(zhì)優(yōu)劣等級(jí)之間的量化關(guān)系，可以根據(jù)氣象因素的變化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)[4，5]。 金志鳳[6]、婁偉平[7]等最早對(duì)茶葉進(jìn)行了氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)和認(rèn)證研究，且獲得氣候品質(zhì)認(rèn)證的產(chǎn)品已經(jīng)得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可，有效提高了區(qū)域特色產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)技術(shù)水平的提升和氣象為農(nóng)業(yè)特色服務(wù)工作的開(kāi)展，全國(guó)各地相繼開(kāi)展了農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證工作，已分別對(duì)藍(lán)莓[8]、馬鈴薯[9]、贛 南 臍 橙[10]、 紅 富 士 蘋(píng) 果[11]、 碭 山梨[12]、庫(kù)爾勒香梨[13]的氣候品質(zhì)進(jìn)行了研究。

但前人的研究大多是從品質(zhì)組成要素之間的相關(guān)性和對(duì)其品質(zhì)評(píng)價(jià)方法的綜合表征進(jìn)行的，基本是揭示不同氣象要素與單一品質(zhì)指標(biāo)的直接關(guān)系。 本研究以棗莊嶧城石榴為試材，選用果實(shí)發(fā)育期的3 個(gè)主要品質(zhì)指標(biāo)(單果重、百粒重、可溶性固形物)與同時(shí)期氣象要素監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，篩選影響果實(shí)綜合品質(zhì)的關(guān)鍵氣象因子，并采用逐步回歸法構(gòu)建石榴氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，以期為開(kāi)展石榴氣候品質(zhì)認(rèn)證并探索其應(yīng)用、合理利用氣候資源、打造農(nóng)產(chǎn)品品牌及提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供理論支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究地概況

山東省棗莊市嶧城區(qū)地處蘇、魯兩省交界處，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.4℃，年降水量815.1 mm，年日照時(shí)數(shù)2078.7 h，全年≥10℃有效積溫4705.2℃，具有年溫度高、熱量豐富、雨量充沛等特點(diǎn)。 土壤多為紅頁(yè)巖風(fēng)化土、粗砂土、粘壤土[14]，通透性好，pH 值在6.78 ～7.42之間，平均值為7.17，非常適宜石榴栽培[15]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 石榴品質(zhì)數(shù)據(jù) 由棗莊市果樹(shù)科學(xué)研究所提供。 2005—2020年選取嶧城觀測(cè)場(chǎng)東北方向3 km 處嶧城福山石榴合作社園區(qū)的石榴樹(shù)進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)監(jiān)測(cè)。 果實(shí)品質(zhì)等級(jí)按照《石榴質(zhì)量等級(jí)》(LY/T 2135—2018)要求進(jìn)行劃分。 單果重、百粒重用精度0.01 g 的天平稱(chēng)量，可溶性固形物用折光儀測(cè)定。

1.2.2 氣象數(shù)據(jù) 來(lái)源于棗莊市嶧城區(qū)氣象觀測(cè)站。 選用石榴果實(shí)品質(zhì)監(jiān)測(cè)同時(shí)期的逐日氣溫、降水、光照時(shí)數(shù)等數(shù)據(jù)。

2 棗莊石榴氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

2.1 石榴果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的選取及其等級(jí)劃分和賦值

農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證是用表征農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的氣候指標(biāo)對(duì)品質(zhì)優(yōu)劣等級(jí)所做的評(píng)定。 本研究基于《石榴質(zhì)量等級(jí)》(LY/T 2135—2018)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合棗莊石榴市場(chǎng)調(diào)研以及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，選取石榴鮮果的外觀和內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)，用于建立棗莊石榴氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。

外觀品質(zhì)指標(biāo)選用單果重(Y1)、百粒重(Y2)兩個(gè)指標(biāo)。 其中，單果重是石榴感官質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要因素之一，百粒重可反映石榴籽粒的飽滿程度，兩者都是消費(fèi)者挑選石榴的重要參考指標(biāo)。且根據(jù)專(zhuān)家和果農(nóng)經(jīng)驗(yàn)，這兩指標(biāo)均會(huì)受到該年度氣候條件的影響。

內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)選用可溶性固形物(Y3)。 可溶性固形物主要包括可溶性糖類(lèi)、維生素以及礦物質(zhì)，是決定石榴口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。

為便于統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)3 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理:針對(duì)棗莊石榴為大籽粒中型果的品種特征，結(jié)合石榴質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)劃分，并參照《農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》(QX/T 486—2019)進(jìn)行賦值，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 選取的石榴品質(zhì)指標(biāo)及其等級(jí)劃分和賦值

2.2 品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子的回歸關(guān)系分析

參照前人研究成果[16-20]，依據(jù)石榴栽培專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)與氣象服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，利用相關(guān)分析法分析棗莊石榴發(fā)育期的溫度、降水、光照等氣象因子與各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)程度，篩選出與各品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)度高且通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(P＜0.05)的主要?dú)庀笠蜃?，然后利用逐步回歸法建立各品質(zhì)指標(biāo)與關(guān)鍵氣象因子的逐步回歸方程。

2.2.1 單果重 石榴單果重通常是由石榴生長(zhǎng)期和成熟期的氣象因子共同決定，經(jīng)相關(guān)分析并結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，選擇成熟期9月中旬平均氣溫(X11)、9月中旬日較差(X12)、9月下旬日較差(X13)和生長(zhǎng)期6月上、中、下旬平均氣溫(X14、X15、X16)以及6月整月相對(duì)濕度(X17)7 個(gè)氣象因子，建立其與單果重的回歸方程:

該回歸方程的R2值為0.9004，經(jīng)顯著性檢驗(yàn)，P＝0.0076，小于0.05，表明該模型合理且精度較高，可用于棗莊石榴單果重的預(yù)測(cè)。 利用2019、2020年的單果重?cái)?shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，誤差分別為1.1%、1.4%，證明利用該模型預(yù)測(cè)石榴單果重的準(zhǔn)確性較高。

對(duì)上述7 個(gè)氣象因子的回歸系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)分別為-0.3377、0.6632、0.2923、-0.5381、0.2510、0.6961、0.7657，可知:6月相對(duì)濕度對(duì)單果重的影響最大，其次為6月下旬平均氣溫和9月中旬日較差，且均為正向影響；6月中旬平均氣溫和9月下旬日較差對(duì)單果重也均為正向影響，但影響較?。?月中旬平均氣溫和6月上旬平均氣溫對(duì)單果重均為負(fù)影響，影響程度適中。 可以發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)期的溫、濕度是影響棗莊石榴單果重的主要?dú)庀笠蛩?，且此期的溫、濕度高更有利于果?shí)發(fā)育，此外，成熟期的日較差越高，也越有利于石榴單果重的增加。

2.2.2 百粒重 結(jié)合專(zhuān)家知識(shí)和相關(guān)分析，影響百粒重的氣象因素主要為8、9月份降水及平均氣溫，因此選擇8月中旬、8月下旬、9月上旬降水量(X21、X22、X23)以及8月中旬、8月下旬、9月上旬的平均氣溫(X24、X25、X26)6 個(gè)氣象因子，建立其與石榴百粒重的回歸方程:

該方程的R2為0.8506，且經(jīng)顯著性檢驗(yàn)P＝0.0286，小于0.05，表明該回歸模型準(zhǔn)確有效。 利用2019、2020年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，誤差分別為1.5%、1.8%，說(shuō)明利用該模型預(yù)測(cè)棗莊石榴百粒重的精度較高。

對(duì)上述6 個(gè)氣象因子的回歸系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到其標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)分別為0.6312、0.3619、-0.2338、0.0381、0.5683、0.2035，可知:8月中旬的降水量對(duì)百粒重影響最大，其次為8月下旬平均氣溫，8月下旬降水量和9月上旬氣溫影響也較大，此4 項(xiàng)均為正向影響；8月中旬平均氣溫對(duì)于該品質(zhì)因子影響較小，而9月上旬降水量對(duì)百粒重影響為負(fù)，影響程度適中。 可以發(fā)現(xiàn)，百粒重對(duì)氣溫的敏感性相比于降水量有時(shí)序上的延遲，延遲10 天左右，但成熟期降水不利于石榴果實(shí)內(nèi)容物積累。

2.2.3 可溶性固形物 根據(jù)專(zhuān)家知識(shí)，9月上旬到10月上旬日較差、光照及降水量均會(huì)影響石榴可溶性固形物含量。 結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，最終選擇9月上旬和10月上旬的平均日較差(X31和X32)、日照時(shí)數(shù)(X33和X34)、降水量(X35和X36)6個(gè)氣象因子，建立其與可溶性固形物的回歸方程:

該方程的R2值為0.7906，經(jīng)顯著性檢驗(yàn)P＝0.0309，小于0.05，表明模型準(zhǔn)確有效，可用于棗莊地區(qū)石榴果實(shí)可溶性固形物的預(yù)測(cè)。 利用2019、2020年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，誤差分別為0.75%、1.0%，充分說(shuō)明該方程的預(yù)測(cè)精度較高。

對(duì)上述6 個(gè)氣象因子的回歸系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)分別為-0.4593、0.7742、-0.5653、0.1443、-0.4939、0.9591，可知:10月上旬的平均日較差、日照時(shí)數(shù)、降水量均與可溶性固形物正相關(guān)，而9月此3 個(gè)氣象因子均與可溶性固形物負(fù)相關(guān)，其中10月上旬降水量對(duì)可溶固形物的影響最大，其次為10月平均日較差，9月的3個(gè)氣象因子影響程度也較高，而10月上旬的日照時(shí)數(shù)影響最小。 表明成熟后期的溫濕度對(duì)棗莊石榴可溶性固形物的積累影響更大。

2.3 氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型的建立及驗(yàn)證

2.3.1 確定品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù) 根據(jù)棗莊石榴固有特點(diǎn)和消費(fèi)者喜好并結(jié)合專(zhuān)家知識(shí)，利用層次分析法確定各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重。 首先構(gòu)造單果重、百粒重、可溶性固形物3 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的判斷矩陣，尋找其最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量，并進(jìn)行相應(yīng)的歸一化處理，得到3 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)向量aj為[0.35180.31610.3321]；對(duì)于該準(zhǔn)則層比較矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算該判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI ＝0.0724，層次分析中所采用的因子數(shù)目為3，查表可知隨機(jī)一致性指標(biāo)RI ＝0.9，因而一致性比率CR ＝CI/RI ＝0.0804 ＜0.10，不一致程度在容許范圍之內(nèi)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，可用其歸一化特征向量aj作為權(quán)向量。

2.3.2 氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型及等級(jí)劃分 根據(jù)上述確定的各品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重指數(shù)，建立棗莊石榴氣候品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(M)模型，即:

基于此，根據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》(QX/T486—2019)對(duì)棗莊石榴氣候品質(zhì)進(jìn)行等級(jí)劃分，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 棗莊石榴氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)棗莊市果樹(shù)科學(xué)研究所的測(cè)定結(jié)果，2019年棗莊石榴的單果重、百粒重、可溶性固形物含量均值分別為444 g、86.57 g、15.96%，2020年分別為645 g、83.35 g、14.6%，由表1 等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知分別為特優(yōu)、優(yōu)。 將2019年和2020年棗莊石榴果實(shí)發(fā)育期的氣象資料分別代入建立的氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，得到兩年的M值分別為3.00、2.67，按表2 中標(biāo)準(zhǔn)可確定兩年棗莊石榴的氣候品質(zhì)分別為特優(yōu)、優(yōu)等級(jí)，與根據(jù)品質(zhì)指標(biāo)實(shí)測(cè)值劃分的等級(jí)結(jié)果一致。 表明本研究建立的氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型可以用于棗莊石榴綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)。

3 結(jié)論

本研究以單果重、百粒重、可溶性固形物作為棗莊石榴果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)前人研究結(jié)果、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)分析選取果實(shí)發(fā)育期的關(guān)鍵氣象因子，選用2005—2018年的數(shù)據(jù)，建立了各品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子的逐步回歸方程，然后利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，建立了棗莊石榴氣候品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型，并根據(jù)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大小劃分品質(zhì)等級(jí)。 經(jīng)2019、2020年數(shù)據(jù)驗(yàn)證，利用該模型確定的棗莊石榴品質(zhì)等級(jí)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致。 具體結(jié)論如下:

(1)生長(zhǎng)期的溫、濕度條件是影響棗莊石榴單果重的關(guān)鍵氣象因素，溫濕度越高越有利于單果重增加；成熟期的日較差也對(duì)單果重有較大正面影響。

(2)百粒重對(duì)果實(shí)發(fā)育期氣溫的敏感性相比于降水量有時(shí)序上的延遲，約延遲10 d；在8月中下旬降水為正貢獻(xiàn)的情況下，9月的降水則會(huì)抑制石榴籽粒的充實(shí)。

(3)10月上旬的平均日較差、日照時(shí)數(shù)、降水量對(duì)棗莊石榴的可溶性固形物積累均有正向影響，而9月的這3 個(gè)氣象因子均不利于果實(shí)中可溶性固形物的積累。 其中，10月上旬的平均日較差和降水量對(duì)可溶性固形物影響最大。 說(shuō)明石榴果實(shí)成熟后期的氣象條件對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響更大。

(4)綜合3 個(gè)主要品質(zhì)指標(biāo)及其關(guān)鍵氣象因子，本研究構(gòu)建了棗莊石榴氣候品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型，并根據(jù)指數(shù)大小劃分特優(yōu)、優(yōu)、良、一般4個(gè)等級(jí)。 利用2019、2020年數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確定的兩年石榴氣候品質(zhì)等級(jí)與實(shí)測(cè)等級(jí)一致，說(shuō)明該模型可用于估測(cè)棗莊石榴的總體品質(zhì)。

另外，大風(fēng)、高溫、冰雹等會(huì)對(duì)石榴果面造成日灼、銹斑、磨傷、雹傷等現(xiàn)象，也會(huì)影響果實(shí)的整體品質(zhì)，但本研究暫未涉及，將在今后進(jìn)一步深入研究。