郭俊廷 胥珈珈 崔忠強(qiáng) 王飛 姜世楠

摘要 基于白山地區(qū)蜜汁葡萄主要產(chǎn)地臨江市2018——2020年蜜汁葡萄的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和種植區(qū)同期氣象站觀測(cè)資料，對(duì)白山市蜜汁葡萄特色氣象服務(wù)指標(biāo)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)進(jìn)行研究。確定了白山市蜜汁葡萄7個(gè)生育期及對(duì)應(yīng)時(shí)間，以及各生育期包括積溫、平均氣溫、平均地溫、降水量、日照時(shí)數(shù)氣象要素在內(nèi)的適宜氣象指標(biāo)，并建立了蜜汁葡萄產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型并通過回代檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 蜜汁葡萄；生育期；氣象服務(wù)指標(biāo)；產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型

中圖分類號(hào)：S165+.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）12–00-03

Characteristic Meteor-

ological Service Indicators and Yield Prediction of Grapes in Baishan City

Guo Jun-ting et al（Baishan Meteorological Bureau， Jilin Province， Baishan， Jilin 134300）

Abstract Based on the production data of honey grapes from Linjiang City， the main production area of honey grapes in the Baishan area， from 2018 to 2020， and observation data from meteorological stations in the planting area during the same period， investigated the characteristic meteorological service indicators and yield prediction of honey grapes in Baishan City. Through research， 7 growth stages and corresponding times of honey grape in Baishan City were determined， as well as suitable meteorological indicators for each growth stage， including accumulated temperature， average temperature， average ground temperature， precipitation， and sunshine meteorological elements. A prediction model for honey grape yield was established and tested through backpropagation.

Key words Honey grape; Growth period; Meteorological service indicators; Yield forecasting model

葡萄是我國(guó)重要的栽培果樹，具有適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)果早、效益高等特點(diǎn)，也是吉林省栽培面積最廣的水果之一。在吉林省東部地區(qū)表現(xiàn)良好的品種有京亞、蜜汁、著色香等，具有較好的抗病性、抗逆性且成熟期短，可多年保持豐產(chǎn)，因此在吉林省東部地區(qū)大面積種植。氣象條件是影響葡萄產(chǎn)量高低的重要因素之一，目前許多學(xué)者對(duì)葡萄與氣候的關(guān)系進(jìn)行了深入研究，例如：對(duì)葡萄產(chǎn)量與氣象因素的相關(guān)性進(jìn)行分析，氣象要素主要集中在對(duì)溫度、日較差、降水量、日照時(shí)數(shù)等的分析研究[1-6]。

同一品種的葡萄，種植地理位置不同，其產(chǎn)量也不同，對(duì)葡萄產(chǎn)量影響較大的氣象條件也不同。吉林省白山市屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季晝夜溫差大，夏季相對(duì)較短且溫?zé)岫嘤辍Ｇ锛緵鏊叶嗲缋侍鞖?，冬季相?duì)較長(zhǎng)且干燥寒冷，種植土壤偏酸性肥沃較黏重。由于其地形復(fù)雜，氣候多變及種植生產(chǎn)相關(guān)研究資料的匱乏，對(duì)葡萄和氣象指標(biāo)的研究工作進(jìn)展相對(duì)較為緩慢。結(jié)合前期與相關(guān)服務(wù)對(duì)象線上需求調(diào)研及臨江市氣象局開展的特色農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)需求調(diào)研，從基本觀測(cè)資料著手建立葡萄各生育期氣象指標(biāo)及產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用產(chǎn)量資料為白山地區(qū)主要產(chǎn)地臨江市2018—2020年葡萄的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，因產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于臨江市種植區(qū)。因此，所用氣象數(shù)據(jù)為對(duì)應(yīng)同期臨江市氣象站觀測(cè)資料，產(chǎn)量資料的收集通過走訪調(diào)研、線上咨詢等方式獲取。

1.2 研究方法

統(tǒng)計(jì)了種植區(qū)氣象觀測(cè)站臨江本站的≥10 ℃積溫、平均氣溫、平均地表溫度、10 cm平均地溫、20 cm平均地溫、日照、累計(jì)降水量等氣象要素。研究選取各大葡萄種植基地種植葡萄作為對(duì)象，樣本集中、品種相對(duì)穩(wěn)定，因此，以實(shí)際產(chǎn)量作為分析對(duì)象即可得到較好效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄氣象服務(wù)指標(biāo)

在白山市葡萄5月上旬萌芽，6月18—22日開花，8月20日左右成熟，從萌芽至成熟約需110 d。根據(jù)調(diào)研和查閱相關(guān)生育期界定文獻(xiàn)，將葡萄的生育期分為7個(gè)階段，分別為休眠期、樹液流動(dòng)期、萌芽和新梢生長(zhǎng)期、開花坐果期、漿果生長(zhǎng)期、漿果成熟期、落葉期，以上各生育期對(duì)應(yīng)時(shí)段分別為前一年11月至當(dāng)年4月中旬、4月21—5月10日、5月11—6月5日、6月6—7月15日、7月16—25日、7月26—8月15日、10月中旬前后。

2018—2020年研究區(qū)域平均單產(chǎn)量分別為22.9、21.2、19.7 t/hm2。當(dāng)某一年產(chǎn)量達(dá)到最高產(chǎn)量的80%或以上，即可認(rèn)為當(dāng)年氣象要素適宜葡萄生長(zhǎng)發(fā)育，結(jié)合調(diào)研結(jié)果和文獻(xiàn)資料進(jìn)一步確定各生育期氣象指標(biāo)[7]。

2.1.1 溫度 影響葡萄生長(zhǎng)品質(zhì)及物候期長(zhǎng)短的重要因素之一是溫度，日平均氣溫≥10 ℃的活動(dòng)積溫可以反映葡萄在主要生育期的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，葡萄對(duì)熱量的要求較高，當(dāng)活動(dòng)積溫不足時(shí)，漿果品質(zhì)會(huì)隨之下降。分析得出蜜汁葡萄從樹液流動(dòng)期至漿果成熟期≥10 ℃積溫適宜值為21 00～2 300 ℃·d。

樹液流動(dòng)期（4月21—5月10日），平均氣溫在10 ℃以上，地下20～30 cm處地溫達(dá)6～10 ℃時(shí)，葡萄根系開始從土壤中吸收水分、養(yǎng)分。分析得出該生育期葡萄適宜的平均氣溫為10～13 ℃，平均地溫為14～16 ℃，10 cm平均地溫為11～14 ℃，20 cm平均地溫為9～14 ℃。

萌芽和新梢生長(zhǎng)期（5月11—6月5日），當(dāng)?shù)販剡_(dá)到12～16 ℃時(shí)，地上部開始萌芽抽枝，地溫超過28 ℃根系生長(zhǎng)受到抑制后迅速木栓化或死亡；當(dāng)氣溫達(dá)35 ℃以上時(shí)停滯生長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到高至40 ℃以上且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，新梢開始出現(xiàn)枯萎并且葉片變黃脫落，當(dāng)氣溫低至-1 ℃時(shí)嫩梢和幼葉開始受凍。分析得出該生育期葡萄適宜的平均氣溫為14～17 ℃，平均地面溫度為14～16 ℃，10 cm平均地溫為16～19 ℃，20 cm平均地溫為15～18 ℃。

開花坐果期（6月6—7月15日），當(dāng)氣溫＜14 ℃時(shí)不利于開花和授粉，當(dāng)氣溫達(dá)到15 ℃以上時(shí)有利于開花，該生育期花會(huì)出現(xiàn)受凍甚至死亡的不利條件是低于0 ℃，達(dá)到該條件時(shí)幼果也會(huì)受凍脫落；當(dāng)氣溫高至35 ℃以上時(shí)會(huì)影響授粉。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為19～21 ℃，平均地面溫度為22～27 ℃，10 cm平均地溫為21～24 ℃，20 cm平均地溫為21～22 ℃。

漿果生長(zhǎng)期（7月16—25日），該生育期持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，當(dāng)子房開始膨大截至漿果著色前為漿果生長(zhǎng)期。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為23～25 ℃，平均地溫為24～30 ℃，10 cm平均地溫為23～27 ℃，20 cm平均地溫為21～26 ℃。

漿果成熟期（7月26—8月15日），當(dāng)日平均氣溫＜16 ℃或＞38 ℃時(shí)，均不利于葡萄生長(zhǎng)成熟品質(zhì)的形成；當(dāng)氣溫低至-3 ℃或以下時(shí)，葡萄果實(shí)會(huì)手動(dòng)甚至造成落果，當(dāng)氣溫高至35 ℃或以上時(shí)葡萄品質(zhì)明顯受到不利影響，此時(shí)葡萄容易得日灼病，再加上呼吸強(qiáng)度加大，酶的活動(dòng)受干擾，最終導(dǎo)致漿果品質(zhì)下降；有利于葡萄成熟且品質(zhì)更佳的白天最高氣溫為28～32 ℃，夜間最低氣溫為10～20 ℃，氣溫在這一范圍內(nèi)漿果成熟快，著色好，風(fēng)味濃，品質(zhì)優(yōu)。分析得出該生育期蜜汁葡萄適宜的平均氣溫為23～25 ℃，平均地面溫度為26～29 ℃，10 cm平均地溫為25～28 ℃，20 cm平均地溫為24～27 ℃。

落葉期（10月中旬前后），0 ℃以下葉片受凍枯死，3～5 ℃正常落葉。該生育期葡萄適宜的平均氣溫為3～5 ℃，平均地面溫度為7～9 ℃，10 cm平均地溫為8～11 ℃，20 cm平均地溫為9～11 ℃。

休眠期（前一年11月至當(dāng)年4月中旬），休眠期葡萄根系對(duì)溫度較敏感，其根系在-7～-5 ℃時(shí)受凍，成熟枝芽可耐-20～-18 ℃低溫。該生育期葡萄適宜的平均氣溫為-7～-5℃，平均地面溫度為-1～2 ℃，10 cm平均地溫為-2～2 ℃，20 cm平均地溫為-1～3 ℃。

2.1.2 降水量 降水量及其各季節(jié)的分布情況是影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。葡萄屬耐旱作物，但不耐澇，在生長(zhǎng)初期，葡萄對(duì)水分要求較高，當(dāng)雨量過多時(shí)，新梢不易充分成熟，會(huì)影響作物著果和葡萄品質(zhì)，作物病害較易發(fā)生，花期及漿果膨大期、漿果成熟期要求降水適量，土壤保持適當(dāng)干燥。降水情況會(huì)影響空氣濕度和土壤濕度，當(dāng)土壤水分充足時(shí)，則有利于葡萄生長(zhǎng)發(fā)育，若土壤水分過多，會(huì)引起葡萄植株根系缺氧，進(jìn)而影響根系吸收功能導(dǎo)致其窒息死亡，造成不可逆的傷害；如空氣干旱，葡萄漿果品質(zhì)會(huì)下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致落花落果，在久旱逢雨時(shí)，也會(huì)因葡萄生長(zhǎng)迅速而出現(xiàn)裂果現(xiàn)象，因此，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降水情況，根據(jù)實(shí)際情況采取合理的田間管理措施。葡萄主要發(fā)育期樹葉流動(dòng)期至漿果成熟期適宜降水量為380～520 mm。其中，樹液流動(dòng)期適宜累計(jì)降水量為10～40 mm、萌芽和新梢生長(zhǎng)期適宜累計(jì)降水量為75～95 mm、開花坐果期適宜累計(jì)降水量為80～310 mm、漿果生長(zhǎng)期適宜累計(jì)降水量為20～65 mm、漿果成熟期適宜累計(jì)降水量為75～140 mm。

2.1.3 日照時(shí)數(shù) 日照時(shí)數(shù)累計(jì)長(zhǎng)短對(duì)葡萄的品質(zhì)和產(chǎn)量有直接和間接影響。葡萄是喜光樹種，對(duì)光照要求較為敏感[8]。充足的光照有利于葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量的提高，光照不足，葡萄葉片薄而色淡，光合作用減弱，萌芽分化不好。為了解決光照不足的問題，可以采取一些措施延長(zhǎng)光照時(shí)間或提高光照強(qiáng)度，如在葡萄園中安裝額外的燈光延長(zhǎng)光照時(shí)間；還可以通過修剪葡萄樹改善其光照條件，并定期檢查葡萄樹的生長(zhǎng)情況，確保其得到充足的光照。樹液流動(dòng)期適宜累計(jì)日照時(shí)數(shù)為150～200 h、萌芽和新梢生長(zhǎng)期適宜累計(jì)日照時(shí)數(shù)為200～250 h、開花坐果期適宜累計(jì)日照時(shí)數(shù)為150～200 h、漿果生長(zhǎng)期適宜累計(jì)日照時(shí)數(shù)為180～420 h、漿果成熟期適宜累計(jì)日照時(shí)數(shù)為150～210 h。

2.2 葡萄產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型

在研究葡萄適宜氣象指標(biāo)的基礎(chǔ)上，得出每年各生育期對(duì)應(yīng)不同時(shí)段的溫度、降水量、日照時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)值，共有43個(gè)因子。在建立產(chǎn)量和氣象要素因子之間的回歸方程時(shí)，參數(shù)越多，建立的回歸方程結(jié)果越不準(zhǔn)確，因此需要減少參數(shù)。逐步回歸方法是一種常見的建立回歸方程的方法，該方法可以自動(dòng)篩選出相關(guān)性最好的重要參數(shù)，從而有效地減少參數(shù)的數(shù)量，提升建立的回歸方程的準(zhǔn)確性，因此采用逐步回歸方法建立回歸方程[9-12]。預(yù)測(cè)模型用逐步回歸分析法，利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，因變量為葡萄產(chǎn)量，自變量為各氣象要素。其中，0.1和0.11將設(shè)置為模型引入和移出因子的條件為F值的概率P，最終只有休眠期20 cm平均地溫和重要生育期樹葉流動(dòng)期到漿果成熟期積溫2個(gè)要素被引入方程，得到回歸模型為：

y=-11.418+0.015T積﹣0.354T20 cm（1）

式（1）中，y為產(chǎn)量，T積為樹葉流動(dòng)期到漿果成熟期≥10 ℃積溫，T20 cm為休眠期20 cm平均地溫。模型顯著水平為P=0.00，＜0.05，達(dá)極顯著。

利用蜜汁葡萄2018—2020年產(chǎn)量和氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)兩者產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型，回帶檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果。

為驗(yàn)證模型是否能有效對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，選擇常用的絕對(duì)偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)，見計(jì)算公式（2），其中y預(yù)與y實(shí)代表預(yù)測(cè)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量：

BLAS=y預(yù)-y實(shí)（2）

蜜汁葡萄產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果見表1和圖1。通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出絕對(duì)偏差絕對(duì)值均不超過0.6 t/hm2，預(yù)測(cè)效果較好。

3 白山市特色氣象服務(wù)平臺(tái)的建立

為實(shí)現(xiàn)成果共享和應(yīng)用，在業(yè)務(wù)實(shí)踐中不斷更新完善研究成果，建立了包括蜜汁葡萄在內(nèi)的本地特色氣象服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)建立主要技術(shù)路線如下：

平臺(tái)用B/S架構(gòu)方式、使用vue2開發(fā)（vue是一款漸進(jìn)式的JavaScript框架），基于W3C標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建白山市特色氣象服務(wù)平臺(tái)。具體內(nèi)容為利用Local Storage本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；采用W3C標(biāo)準(zhǔn)，使用行為標(biāo)準(zhǔn)JS、表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)CSS、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)HTML；使用ElementUI框架搭建頁面，該框架提供了多個(gè)組件，能快速搭建頁面整體架構(gòu)；用可執(zhí)行文件“.bat”文件調(diào)用網(wǎng)頁。最終平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)輸入保存各生育期適宜指標(biāo)數(shù)據(jù)、根據(jù)氣象要素預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)蜜汁葡萄進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)等主要功能。

4 結(jié)論

（1）確定白山市葡萄7個(gè)生育期及對(duì)應(yīng)時(shí)間，分別為休眠期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為前一年11月至當(dāng)年4月中旬；樹液流動(dòng)期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為4月21—5月10日；萌芽和新梢生長(zhǎng)期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為5月11—6月5日；開花坐果期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為6月6—7月15日；漿果生長(zhǎng)期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為7月16—25日；漿果成熟期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為7月26—8月15日；落葉期，對(duì)應(yīng)時(shí)段為10月中旬前后。

（2）利用2018—2020年葡萄產(chǎn)量數(shù)據(jù)和氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)確定各生育期適宜氣象指標(biāo)，其中氣象指標(biāo)包含溫度（≥10 ℃積溫、平均氣溫、平均地面溫度、10 cm平均地溫、20 cm平均地溫）、降水、日照氣象要素。

（3）建立了葡萄的產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型并通過顯著性檢驗(yàn)，通過回代檢驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)效果較好。以研究成果為基礎(chǔ)建立了包括蜜汁葡萄在內(nèi)的白山市特色農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳代，李德美，戰(zhàn)吉宬，等.溫度和日照時(shí)間對(duì)河北懷來霞多麗葡萄成熟度指標(biāo)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（3）： 545-551.

[2] 董海鷹，李德萍，郭麗娜，等.大澤山優(yōu)質(zhì)葡萄氣候生態(tài)適宜性分析[J].山東氣象，2013，33（2）：16-19.

[3] 杜飛，朱書生，陳堯，等.避雨栽培對(duì)葡萄白粉病發(fā)生的影響及其微氣象學(xué)原理初探[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2011，29（1）：52-60.

[4] 黃樂，孫系巍，劉昆玉，等.2012年長(zhǎng)沙市氣候?qū)ζ咸炎挠绊慬J].中外葡萄與葡萄酒，2013（3）：41-42.

[5] 張娟，王曉宇，田呈瑞，等.基于酚類物質(zhì)的釀酒紅葡萄品種特性分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（7）：1370-1382.

[6] 蒯傳化，劉三軍，吳國(guó)良，等.葡萄日灼病閾值溫度及主要影響因子分析[J].園藝學(xué)報(bào)，2009，36（8）：1093-1098.

[7] 蘇占勝.寧夏釀酒葡萄產(chǎn)量與氣象條件的關(guān)系[J].干旱氣象，2012，30（1）：59-65.

[8] 丁娜.二二二團(tuán)釀酒葡萄全生育期氣象條件分析[J].農(nóng)村科技，2021（4）：50-52.

[9] 高燦中.巴中市葡萄生長(zhǎng)發(fā)育農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo)探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019 （2）：65-66.

[10] 周平，張祺，任航.溫棚葡萄氣象服務(wù)指標(biāo)研究[J].鄉(xiāng)村科技，2018（29）：102-103.

[11] 曹雄軍，韓佳宇，成果，等.光照時(shí)數(shù)及強(qiáng)度對(duì)‘陽光玫瑰葡萄產(chǎn)量形成的影響[J].園藝學(xué)報(bào)，2023，50（8）：1739-1746.

[12] 賈浩，王振華，李文昊，等.基于回歸分析評(píng)價(jià)灌溉定額對(duì)滴灌葡萄生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17 （15）：140-145.