江滌非，黎躍勇，董子舟，李 好，譚詩琪

（1.湖南省氣象服務(wù)中心，長沙 410118；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點實驗室，長沙 410118）

冰糖橙（Citrus sinesisOsback）屬蕓香科常綠闊葉喬木，果實皮薄，果肉飽滿多汁，口感甜嫩［1］，具有品質(zhì)好、適生性強、產(chǎn)量高等特點［2］，是一種無核或少核的柑橘品種［3］，由普通甜橙的優(yōu)質(zhì)芽變種而來［4］。柑橘的生長發(fā)育受自然環(huán)境條件和人為因素的影響，致使果實的產(chǎn)量和品質(zhì)不盡相同［5］。國內(nèi)的研究主要集中在土壤條件、育種、果園管理對冰糖橙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以及冰糖橙產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r等方面［6-9］。

國內(nèi)學(xué)者針對其他柑橘品種受氣候條件影響的研究較多，例如臍橙、溫州蜜柑等［10-12］，對冰糖橙品質(zhì)受氣候條件的影響研究開展得不多，周鐵等［13］針對冰糖橙的關(guān)鍵生育期——果實膨大期的水分需求進行了研究，發(fā)現(xiàn)果實膨大期如果發(fā)生干旱，將對冰糖橙的品質(zhì)造成一定的負面影響；孫系巍等［14］在永興縣取樣，研究了氣象因子對永興冰糖橙可溶性固形物、可滴定酸、固酸比以及單果重的影響，暫未有全生育期氣象條件對黔陽冰糖橙品質(zhì)的影響研究。為此，本研究根據(jù)湖南省洪江市歷史氣象資料與冰糖橙品質(zhì)檢測資料，利用逐步回歸分析，針對氣象條件對黔陽冰糖橙品質(zhì)的影響進行全生育期分析，并構(gòu)建7 項品質(zhì)指標(biāo)（可滴定酸、固酸比、可溶性固形物、維生素C 含量、可食率、出汁率、橫徑）的氣候品質(zhì)評價模型，以期為黔陽冰糖橙的氣候品質(zhì)評價和天氣指數(shù)保險研究提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

洪江市位于湖南省西南部，地形地貌較復(fù)雜，呈現(xiàn)東南高、中西部次之、中部和北部低凹的山地夾丘陵的格局；屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，四季分明，夏秋光熱充足，雨量充沛，晝夜溫差大，冬季氣溫適宜且平穩(wěn)。受地形影響，地域差異和垂直差異明顯，氣候類型多種多樣，擁有溫和濕潤區(qū)、溫暖濕潤區(qū)、冬暖型溫暖濕潤區(qū)、溫寒濕潤區(qū)4 種氣候類型，十分適宜冰糖橙生長發(fā)育。洪江市位于湘西柑橘優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)內(nèi)［15］，黔陽冰糖橙在洪江市柑橘產(chǎn)業(yè)中占據(jù)核心主導(dǎo)地位，洪江、麻陽、永興3 個市（縣）冰糖橙總產(chǎn)量占湖南省冰糖橙總產(chǎn)量的81.1%，占全國冰糖橙總產(chǎn)量的74.0%［13］。截至2019 年底，洪江市柑橘種植面積2.67 萬hm2，其中黔陽冰糖橙種植面積為1.67萬hm2，年產(chǎn)量24.5 萬t。

1.2 研究材料

1.2.1 生育期信息和品質(zhì)檢測數(shù)據(jù) 關(guān)鍵生育期信息和品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)來源于洪江市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。洪江市黔陽冰糖橙的關(guān)鍵生育期為果實膨大期（6 月上旬至10 月下旬）、壯果期（果實迅速膨大期，6 月上旬至9 月上旬）、著色期（10 月下旬至11 月中旬）以及采摘期（11 月下旬）。

冰糖橙品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)年份為2015—2020 年，該數(shù)據(jù)由洪江市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心在全市冰糖橙果園抽樣送檢得到，檢測的品質(zhì)指標(biāo)包括可滴定酸（TA）、固酸比（SAR）、可溶性固形物（TSS）、維生素C含量（VC）、可食率（ER）、出汁率（JY）、橫徑（TD）。

檢測儀器包括電感耦合等離子發(fā)射光譜儀、阿貝折光儀、液相色譜儀等。檢驗依據(jù)包括GB/T 8210—2011、GB 5009.86—2016、NY/T 426—2012 等。研究使用2015—2019 年的品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)與同期氣象觀測數(shù)據(jù)進行皮爾遜相關(guān)分析和逐步回歸分析，篩選影響品質(zhì)的關(guān)鍵生育期和氣象因子，并構(gòu)建各項品質(zhì)指標(biāo)的氣候品質(zhì)評價模型；利用2020 年品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)對構(gòu)建的氣候品質(zhì)評價模型進行檢驗。

1.2.2 氣象數(shù)據(jù) 氣象數(shù)據(jù)為洪江市2015—2020年的逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、日照時數(shù)；數(shù)據(jù)來源于湖南省氣象信息中心。

1.3 研究方法

1.3.1 黔陽冰糖橙氣候品質(zhì)評價因子篩選 冰糖橙在生長發(fā)育過程中，主要受到光、溫、水三大氣象要素的影響。光是植物進行光合作用的必要條件［16］，在充足的光照條件下，柑橘光合作用效果強烈，果實內(nèi)碳水化合物可大量產(chǎn)生和累積。柑橘果實的形成、膨大與成熟離不開適宜的熱量條件支撐；溫度對柑橘植株光合作用的效率有較大影響，適宜的溫度有利于果實糖分的積累，但是過高的氣溫會加大植株呼吸作用，不利于果實內(nèi)碳水化合物的形成與累積［17］。水分條件對柑橘果實品質(zhì)的影響也至關(guān)重要，關(guān)鍵生育期內(nèi)，降水量對于果實口感、質(zhì)地、出汁量具有一定的影響［18］。研究選取關(guān)鍵生育期內(nèi)的平均氣溫、氣溫日較差、日均最高氣溫、日均最低氣溫、降水量、陰雨日數(shù)以及日照時數(shù)作為黔陽冰糖橙氣候品質(zhì)評價的氣象因子，采用皮爾遜相關(guān)分析法和逐步回歸分析法，分析和篩選與各品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)的氣象因子。

1.3.2 氣候品質(zhì)評價模型構(gòu)建和驗證 基于相關(guān)分析、逐步回歸分析，得出影響黔陽冰糖橙各品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)鍵氣象因子后，構(gòu)建各品質(zhì)指標(biāo)的氣候品質(zhì)評價模型。將2020 年的氣象觀測數(shù)據(jù)代入氣候品質(zhì)評價模型中，并將計算結(jié)果與2020 年實際的冰糖橙品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)對比，驗證模型的準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 黔陽冰糖橙品質(zhì)指標(biāo)分析

冰糖橙的品質(zhì)指標(biāo)主要包括可溶性固形物、固酸比、可滴定酸、維生素C 含量、可食率、出汁率、橫徑7 項，上述7 項品質(zhì)指標(biāo)一定程度上決定了柑橘果實的外觀、成熟度、風(fēng)味和營養(yǎng)價值［19］。圖1 為黔陽冰糖橙2015—2020 年可溶性固形物、固酸比、可滴定酸、維生素C 含量、可食率、出汁率、橫徑的年際變化曲線。由圖1 可知，2015—2020 年，黔陽冰糖橙可溶性固形物的含量為12.6%~15.7%，2020 年最低，2018 年最高；固酸比為70.5~72.6；維生素C 含量變化幅度較大，最低為2018 年的50.7 mg/100 g，最高為2020年，高達73.6 mg/100 g；可食率最高為77.9%，最低為72.2%；可滴定酸含量為0.18~0.26 mg/100 g；出汁率最高為2015 年，最低為2020 年。橫徑2017年最大，2020 年最小。參照GB/T 12947—2008，甜橙類可溶性固形物≥10.5%，總酸量≤0.9%、固酸比≥11.6、可食率≥70% 為優(yōu)等果標(biāo)準(zhǔn)；2015—2020年，黔陽冰糖橙的各項理化指標(biāo)均達到優(yōu)等果的標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 2015—2020 年黔陽冰糖橙品質(zhì)指標(biāo)年際變化

2.2 氣象條件對黔陽冰糖橙品質(zhì)的影響

將不同生育期（果實膨大期、壯果期、著色期、采摘期）的氣象因子與黔陽冰糖橙的品質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)性分析和逐步回歸分析，結(jié)果如表1 所示。

表1 氣象因子與黔陽冰糖橙品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

2.2.1 黔陽冰糖橙可滴定酸含量與氣象因子的關(guān)系 可滴定酸是表征冰糖橙含酸量的品質(zhì)指標(biāo)。冰糖橙為低酸含量柑橘，影響黔陽冰糖橙可滴定酸的關(guān)鍵生育期為壯果期和著色期。由表1 可知，可滴定酸與壯果期的日均最高氣溫呈負相關(guān)，可能是因為壯果期為6 月上旬至9 月上旬，正值洪江市一年中氣溫最高的時期，過高的氣溫會抑制冰糖橙內(nèi)檸檬酸合成酶的活性，致使冰糖橙的含酸量降低；此外，可滴定酸與著色期日均最低氣溫呈正相關(guān)，說明在著色期（10 月下旬至11 月中旬），果實內(nèi)檸檬酸的合成需要保持較好的溫度條件，過低的氣溫不利于冰糖橙可滴定酸的累積。

2.2.2 黔陽冰糖橙固酸比與氣象因子的關(guān)系 固酸比為冰糖橙內(nèi)可溶性固形物與酸含量之比，是衡量冰糖橙成熟度的一個重要指標(biāo)，固酸比越高，冰糖橙甜度越高，酸度越少，口感越好。根據(jù)表1 分析結(jié)果可知，決定黔陽冰糖橙固酸比的關(guān)鍵生育期為果實膨大期、壯果期和采摘期；果實膨大期日照時數(shù)越高，采摘期日均最高氣溫越高，冰糖橙內(nèi)可溶性固形物越容易累積，而可滴定酸的含量越低，固酸比越高，冰糖橙品質(zhì)越好；壯果期陰雨天氣和采摘期過多的降水，將影響果實內(nèi)可溶性固形物的含量，導(dǎo)致固酸比降低，冰糖橙品質(zhì)相對較差。

2.2.3 黔陽冰糖橙可溶性固形物含量與氣象因子的關(guān)系 柑橘果實內(nèi)的可溶性固形物主要為糖類物質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等，可溶性固形物的含量對黔陽冰糖橙口感風(fēng)味以及營養(yǎng)價值影響較大，含量越高，品質(zhì)越好。由表1 可知，果實膨大期氣溫日較差、采摘期日照時數(shù)與可溶性固形物含量呈正相關(guān)，果實膨大期日均最低氣溫、著色期陰雨日數(shù)與可溶性固形物含量呈負相關(guān)。黔陽冰糖橙生長發(fā)育過程中，溫差越大，日照條件越好，白天光合作用強度更高，夜間呼吸作用相對較弱，利于果實內(nèi)糖分積累，可溶性固形物含量越高。

2.2.4 黔陽冰糖橙維生素C 含量與氣象因子的關(guān)系 維生素C 具有維持細胞代謝能量、促進細胞膠質(zhì)生成和抗氧化作用［20］，是柑橘果實內(nèi)的重要營養(yǎng)物質(zhì)。由表1 可知，黔陽冰糖橙維生素C 含量與果實膨大期日均最低氣溫呈正相關(guān)，與果實膨大期日均最高氣溫呈負相關(guān)，表明在果實膨大期內(nèi)，氣溫條件越適宜（高溫越低、低溫越高）越有利于維生素C的累積。與著色期陰雨日數(shù)呈正相關(guān)，與采摘期日照時數(shù)呈負相關(guān)；出現(xiàn)這種情況主要是由于隨著果實成熟，柑橘果實內(nèi)維生素C 的含量會逐漸降低［21］，在著色期和采摘期，果實已經(jīng)趨于成熟，光照的增加加速了果實內(nèi)維生素C 的分解，此時，日照時數(shù)對維生素C 的保留起到負效應(yīng)，導(dǎo)致果實內(nèi)維生素C 含量下降［22］。

2.2.5 黔陽冰糖橙可食率與氣象因子的關(guān)系 可食率是表征黔陽冰糖橙可食用部分多少的一個品質(zhì)指標(biāo)，由表1 結(jié)果可知，黔陽冰糖橙可食率受果實膨大期日照時數(shù)和采摘期氣溫日較差影響較大；果實膨大期，柑橘果實還在膨大生長過程中，較好的光照條件有利于果實的膨大和柑橘果實內(nèi)可食用部分的累積；采摘期果實已近乎成熟，從時間上考慮，進入11月下旬，較高的日較差表明白天氣溫較高，易造成冰糖橙皮厚增加，降低可食率。

2.2.6 黔陽冰糖橙出汁率與氣象因子的關(guān)系 出汁率一定程度上決定了冰糖橙的水分含量。從表1 可以看出，黔陽冰糖橙出汁率的大小主要與采摘期降水量、日均最低氣溫以及壯果期日均最高氣溫相關(guān)，其中，與采摘期降水量、日最低氣溫呈正相關(guān)，主要是因為采摘期果實已近乎成熟，較多的降雨和較適宜的氣溫條件有利于果實內(nèi)水分的保持；與壯果期日均最高氣溫呈負相關(guān)，出現(xiàn)這種情況是由于壯果期屬于果實迅速膨大時期，過高的氣溫導(dǎo)致果實呼吸作用加大，不利于果實內(nèi)水分的積累。

2.2.7 黔陽冰糖橙橫徑與氣象因子的關(guān)系 橫徑是描述黔陽冰糖橙外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表1 可知，決定黔陽冰糖橙橫徑的關(guān)鍵時期為果實膨大期，果實膨大期的日均最低氣溫越高，氣溫日較差越大，冰糖橙橫徑越大；說明在果實膨大期，保證良好的氣溫條件和溫差有利于增加白天光合作用效率，降低夜間呼吸作用，使果實能夠正常發(fā)育和膨大；此外，著色期果實還在進一步發(fā)育和成熟過程中，過多的陰雨寡照不利于果實的發(fā)育；采摘期冰糖橙已近乎成熟，此時過多的日照會導(dǎo)致呼吸作用增加，灼傷果實，導(dǎo)致日灼果產(chǎn)生。

2.3 黔陽冰糖橙氣候品質(zhì)評價模型

根據(jù)前述的研究和分析可知，黔陽冰糖橙的品質(zhì)指標(biāo)與關(guān)鍵生育期氣象因子之間存在不同程度的相關(guān)性，表明可以用氣象因子推導(dǎo)黔陽冰糖橙的品質(zhì)好壞。采用逐步回歸分析法，確定各項品質(zhì)指標(biāo)的氣候品質(zhì)評價模型，結(jié)果如表2 所示。

2.4 模型驗證

將洪江市地面觀測氣象站2020 年的氣象觀測資料代入表2 冰糖橙氣候品質(zhì)評價模型中，計算得到黔陽冰糖橙各項品質(zhì)指標(biāo)2020 年的氣候品質(zhì)，并將計算結(jié)果與2020 年的品質(zhì)檢測結(jié)果進行比對，以驗證模型的準(zhǔn)確性，結(jié)果如表3 所示。從表3 可以看出，2020 年黔陽冰糖橙品質(zhì)指標(biāo)的氣候模擬值與品質(zhì)檢測值的模擬相對誤差在1.2%~16.7%，除去可滴定酸，其余各項指標(biāo)的相對誤差均不超過10%。在所有品質(zhì)指標(biāo)中，模擬誤差最小的為出汁率，僅為1.2%，相對誤差最大的為可滴定酸，達16.7%。通過模擬值和實測值相對誤差的計算結(jié)果可知，表2 中黔陽冰糖橙各項品質(zhì)指標(biāo)的氣候品質(zhì)評價模型模擬結(jié)果較好，準(zhǔn)確性較高。

表3 黔陽冰糖橙品質(zhì)指標(biāo)模擬值相對誤差

3 小結(jié)與討論

分析了2015—2019 年黔陽冰糖橙品質(zhì)與氣象因子之間的相關(guān)性，并構(gòu)建了黔陽冰糖橙各項品質(zhì)指標(biāo)的氣候品質(zhì)評價模型。根據(jù)分析，決定各品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)鍵生育期和氣象因子各異。影響冰糖橙可滴定酸含量的關(guān)鍵時期為壯果期（6 月上旬至9 月上旬）與著色期（10 月下旬至11 月中旬）；影響固酸比的關(guān)鍵時期為果實膨大期（6 月上旬至10 月下旬）、壯果期（6 月上旬至9 月上旬）以及采摘期（11 月下旬）；影響可食率大小的關(guān)鍵生育期為果實膨大期和采摘期；影響出汁率的關(guān)鍵時期為壯果期和采摘期；影響可溶性固形物、維生素C 含量、橫徑3 項指標(biāo)的關(guān)鍵期為果實膨大期、著色期以及采摘期。

通過研究分析，黔陽冰糖橙可滴定酸的含量與壯果期的日均最高氣溫呈負相關(guān)，這個結(jié)果與陳尚謨等［23］、楊瀅瀅等［24］“生育期氣溫越高，總酸含量越低”的研究結(jié)論相近；而可滴定酸與著色期日均最低氣溫呈正相關(guān)，可能是因為黔陽冰糖橙的著色期為10 月下旬至11 月中旬，產(chǎn)地洪江市已進入深秋-初冬季節(jié)，氣溫較低，過低的氣溫會抑制酸合成酶活性。黔陽冰糖橙可溶性固形物與果實膨大期氣溫日較差、采摘期日照時數(shù)呈正相關(guān)，與果實膨大期日均最低氣溫以及著色期陰雨日數(shù)呈負相關(guān)，該分析結(jié)果同國內(nèi)學(xué)者們前期的研究結(jié)論是相近的［14，25，26］。維生素C 含量與果實膨大期日均最低氣溫呈正相關(guān)，與果實膨大期日均最高氣溫呈負相關(guān)，研究結(jié)論表明，果實膨大期過高和過低的氣溫均不利于冰糖橙維生素C 的生成和積累，與謝遠玉等［25］的研究結(jié)果相近；在著色期和采摘期，維生素C 含量與陰雨日數(shù)呈正相關(guān)，與日照時數(shù)呈負相關(guān)，表明進入秋季后，日照太多，維生素C 的含量反而下降，同鮑江峰等［18］、王程寬等［22］的研究結(jié)論一致?？墒陈逝c果實膨大期日照時數(shù)呈正相關(guān)，與采摘期氣溫日較差呈負相關(guān)，表明在果實發(fā)育旺盛時期（果實膨大期），需要充足的日照保證光合作用強度，有利于有機質(zhì)生成；采摘期（11 月下旬），果實近乎成熟，較大的氣溫日較差表明白天氣溫高，易導(dǎo)致厚皮果的出現(xiàn)，降低冰糖橙可食率［25］。冰糖橙出汁率與采摘期降水量相關(guān)，降水越多，果汁含量增多［18］。黔陽冰糖橙橫徑的大小與果實膨大期氣溫日較差、日均最低氣溫呈正相關(guān)，同謝遠玉等［27］的研究結(jié)果相近。

通過逐步回歸構(gòu)建了黔陽冰糖橙可滴定酸、固酸比、可溶性固形物、維生素C 含量、可食率、出汁率、橫徑的氣候品質(zhì)評價模型。模型經(jīng)過了相對誤差檢驗，可以通過氣象因子較好地模擬黔陽冰糖橙的各項品質(zhì)指標(biāo)。試驗結(jié)果可方便和規(guī)范湖南省黔陽冰糖橙的氣候品質(zhì)評價工作，也可為其他品種柑橘品質(zhì)氣候影響研究和氣候品質(zhì)評價研究提供科學(xué)參考。除此之外，在柑橘農(nóng)產(chǎn)品天氣指數(shù)保險的設(shè)計以及保險費率研究過程中，需要研究標(biāo)的物，即柑橘的產(chǎn)量和品質(zhì)與降水、氣溫、日照、風(fēng)速、相對濕度等天氣變量的關(guān)系［28，29］；研究結(jié)果可為后續(xù)開展湖南省柑橘天氣指數(shù)保險研究奠定基礎(chǔ)。