劉思廷， 楊 曄， 張艷品， 高 祺,3*

(1．河北省石家莊市氣象局，河北 石家莊 050081； 2．成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225； 3．河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050022)

0 引言

【研究意義】趙縣位于石家莊市東南面，是國(guó)家林業(yè)局和草業(yè)局命名的“中國(guó)趙州雪梨之鄉(xiāng)”，其趙州雪梨是中國(guó)地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，已有2 000余年栽培歷史，在國(guó)內(nèi)外久負(fù)盛譽(yù)。趙州雪梨營(yíng)養(yǎng)豐富，含有各種有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和多種維生素，還可入藥醫(yī)病。隨著市場(chǎng)對(duì)果品品質(zhì)要求的不斷提高，趙縣趙州雪梨轉(zhuǎn)向質(zhì)量效益型產(chǎn)業(yè)。劉秀田等[1-5]研究表明，光照、大氣溫度、空氣相對(duì)濕度是影響趙州雪梨生長(zhǎng)和品質(zhì)的重要因素。農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證是指天氣氣候?qū)菲焚|(zhì)影響優(yōu)劣等級(jí)的評(píng)定，是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和聲譽(yù)、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】建立農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與氣象條件之間的量化關(guān)系是農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)研究的基礎(chǔ)，近年來(lái)，許多學(xué)者開(kāi)展了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)估技術(shù)研究。金志鳳等[6]依據(jù)氣候品質(zhì)指標(biāo)建立了定量化的浙江省茶葉氣候品質(zhì)認(rèn)證評(píng)價(jià)模型；劉璐等[7-9]通過(guò)量化各生育期氣象指標(biāo)建立了陜西省獼猴桃氣候品質(zhì)認(rèn)證模型，而后基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了紅富士蘋果氣候品質(zhì)認(rèn)證模型；李德等[10-11]通過(guò)基于長(zhǎng)序列碭山酥梨品質(zhì)數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)建立了安徽省碭山酥梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。【研究切入點(diǎn)】目前，氣象行業(yè)已經(jīng)對(duì)茶葉、獼猴桃、蘋果、酥梨、芒果、紅棗等農(nóng)產(chǎn)品開(kāi)展了氣候品質(zhì)認(rèn)證[12-17]，且取得了一定成效，提升了農(nóng)產(chǎn)品知名度和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，但是針對(duì)趙州雪梨氣候品質(zhì)與氣象條件之間的定量關(guān)系鮮有報(bào)道?！緮M解決問(wèn)題】基于趙縣趙州雪梨品質(zhì)與氣象要素長(zhǎng)序列資料，在量化趙州雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù)與氣象要素關(guān)系的基礎(chǔ)上，依照《減災(zāi)司關(guān)于征求<農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)規(guī)程(征求意見(jiàn)稿)>意見(jiàn)的函》，采用加權(quán)求和方法，探明趙縣趙州雪梨氣候品質(zhì)評(píng)估技術(shù)，以期填補(bǔ)在趙州雪梨氣候品質(zhì)評(píng)估研究中的空白，提升趙州雪梨知名度，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

趙縣趙州雪梨產(chǎn)地范圍為河北省石家莊市趙縣范莊鎮(zhèn)、謝莊鄉(xiāng)及南柏舍鎮(zhèn)、沙河店鎮(zhèn)的部分現(xiàn)轄行政區(qū)域。梨區(qū)年平均氣溫為12.8℃，年平均降水量460.2 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 237.7 h，該區(qū)域土壤為褐土，適宜趙州雪梨生長(zhǎng)。研究對(duì)趙縣冀華星專業(yè)合作社2019年趙州雪梨進(jìn)行試評(píng)價(jià)，趙縣冀華星專業(yè)合作社是當(dāng)?shù)刳w州雪梨龍頭企業(yè)，位于趙縣謝莊鄉(xiāng)安家莊村。該合作社先后獲得梨無(wú)公害產(chǎn)地認(rèn)定、A級(jí)綠色食品認(rèn)定，河北省名優(yōu)果品展評(píng)會(huì)金獎(jiǎng)、銀獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

1.2 資料來(lái)源

1.2.1 雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù) 趙州雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源于1990—2018年趙縣林業(yè)局測(cè)定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，測(cè)定范圍為趙州雪梨種植區(qū)域，品質(zhì)指標(biāo)包括可溶性固形物、單果重、硬度、可滴定酸(表1)。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鮮梨》[18]與河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)雪花梨》[19]中果品等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，本研究將可溶性固形物、單果重作為重要參考因子。

表 1 1990—2018年趙州雪梨的品質(zhì)指標(biāo)

1.2.2 氣象數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù) 來(lái)源為河北省氣象信息共享平臺(tái)，包括1980—2019年趙縣國(guó)家自動(dòng)氣象觀測(cè)站(53784)氣象數(shù)據(jù)及謝莊鄉(xiāng)(B1063)區(qū)域自動(dòng)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)。

日照、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)運(yùn)用趙縣國(guó)家自動(dòng)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫和日降水?dāng)?shù)據(jù)運(yùn)用謝莊鄉(xiāng)(B1063)區(qū)域自動(dòng)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

影響趙州雪梨品質(zhì)形成的環(huán)境因子較為復(fù)雜，其中氣象條件、氣象災(zāi)害是影響果品氣候品質(zhì)的主要因素，而受生產(chǎn)管理水平影響的果樹(shù)樹(shù)勢(shì)對(duì)外界氣候資源和氣象災(zāi)害發(fā)揮著內(nèi)在的放大或縮小的調(diào)節(jié)作用[20]，因此，選擇趙州雪梨氣象適宜度、主要?dú)庀鬄?zāi)害損失度和果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件為對(duì)趙州雪梨外在品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)具有關(guān)鍵性影響三要素[7]，氣象適宜度模型及生產(chǎn)管理?xiàng)l件模型定量評(píng)價(jià)趙州雪梨的內(nèi)在品質(zhì)即可溶性固形物含量和單果重，主要災(zāi)害損失度定量評(píng)價(jià)趙州雪梨果面完整度外在品質(zhì)?；谵r(nóng)產(chǎn)品生物學(xué)特性、耦合表征趙州雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù)與氣象要素?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)分析，確定影響趙州雪梨品質(zhì)的關(guān)鍵生育期氣象因子，利用逐步回歸方法、專家決策法、賦值法建立氣象適宜度模型；依據(jù)氣象災(zāi)害評(píng)估理論，利用各災(zāi)害不同等級(jí)災(zāi)情實(shí)際發(fā)生比率與災(zāi)損系數(shù)的乘積和建立主要?dú)庀鬄?zāi)害損失度評(píng)價(jià)模型；基于果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件，采用賦值法、專家決策法建立生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)價(jià)模型；采用專家決策法確定各模型分值及權(quán)重，并應(yīng)用加權(quán)指數(shù)求和方法，構(gòu)建趙縣趙州雪梨氣候品質(zhì)評(píng)估模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 趙州雪梨品質(zhì)與氣象適宜度評(píng)價(jià)模型的建立

2.1.1 品質(zhì)形成的關(guān)鍵生育期確定 通過(guò)農(nóng)林行業(yè)專家對(duì)趙州雪梨品質(zhì)認(rèn)證研討，確認(rèn)將趙州雪梨生育期劃分為萌芽開(kāi)花期、坐果期、幼果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟期、枝條成熟期、葉片衰老期和落葉休眠期，明確對(duì)趙州雪梨品質(zhì)影響較大的主要生育期為萌芽開(kāi)花期、坐果期、幼果期、果實(shí)膨大期及果實(shí)成熟期。

2.1.2 生育期的氣象要素與單果重和可溶性固形物含量的相關(guān)性 從表2看出，單果重與坐果期最低氣溫、幼果期平均氣溫及最低氣溫、果實(shí)膨大期平均氣溫及最低氣溫存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；與萌芽開(kāi)花期氣溫及坐果期降水量呈顯著正相關(guān)；與坐果期、幼果期日照時(shí)數(shù)及果實(shí)成熟期平均相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)。表明，影響趙州雪梨單果重的主要?dú)庀笠蜃邮歉魃龝r(shí)期的氣溫，氣溫較高，其單果重相對(duì)較重。

表 2 各生育期的氣象要素與單果重和可溶性固形物含量的相關(guān)系數(shù)

可溶性固形物含量與萌芽開(kāi)花期和幼果期的平均相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)，與果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)和平均相對(duì)濕度以及成熟期的平均相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)；與幼果期的平均氣溫和最低氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，與萌芽開(kāi)花期的平均氣溫和最高氣溫、幼果期的最高氣溫和果實(shí)膨大期的最低氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)。表明，趙州雪梨可溶性固形物含量受各生育時(shí)期的氣溫及相對(duì)濕度影響較大，受日照時(shí)數(shù)和平均日較差等因素影響小。

Yg=268.975+5.697×X3-Ti-0.128×X3-S(R=0.744)

利用1990—2018年品質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)顯示，單果重、可溶性固形物的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的均方根誤差(RMSE)分別為6.751 g和0.193%，均在其真值的3%以內(nèi)，判定擬合度較好，即回歸模型擬合度較好。

2.1.4 氣象適宜度評(píng)價(jià)模型 根據(jù)《優(yōu)質(zhì)雪花梨》(DB13_T_949-2008)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)趙州雪梨可溶性固形物劃分等級(jí)指標(biāo)(表3)，通過(guò)加權(quán)求和法建立氣候品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型：

表 3 趙州雪梨的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

E=0.5×(Gg+Gt)

式中，E為氣候適宜度，Gg、Gt分別為單果重和可溶性固形物品質(zhì)分值。

2.2 建立氣象災(zāi)損度評(píng)價(jià)模型

根據(jù)氣象災(zāi)害對(duì)趙縣趙州雪梨品質(zhì)影響特征、種植區(qū)氣象災(zāi)害背景以及種植條件，確定萌芽開(kāi)花期凍害及果實(shí)膨大期高溫日灼、冰雹為主要?dú)庀鬄?zāi)害。利用趙縣氣候特征及主要?dú)庀鬄?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)特征，得到各氣象災(zāi)害指標(biāo)及災(zāi)損系數(shù)(表4)。導(dǎo)致趙州雪梨災(zāi)損的氣象災(zāi)害損失度主要表現(xiàn)為該種類氣象災(zāi)害各等級(jí)災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)和危害強(qiáng)度，因此可用其發(fā)生比率和災(zāi)損系數(shù)表征。根據(jù)多年氣象服務(wù)積累的經(jīng)驗(yàn)及專家打分結(jié)果，建立趙州雪梨氣象災(zāi)害災(zāi)損度評(píng)價(jià)模型：

表 4 趙州雪梨主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)及災(zāi)損系數(shù)

Di=dsicsi+dmicmi+dlicli

D=0.3D1+0.2D2+0.3D3+0.2D4

式中，i為災(zāi)害編號(hào)(i=1,2,3,4)，Di為第i種災(zāi)害的災(zāi)損度，用于表示氣象災(zāi)害災(zāi)損度的大小，其值越大，則該氣象災(zāi)害損失程度越大；dsi、dmi、dli分別為第i種災(zāi)害重度、中度、輕度氣象災(zāi)害的發(fā)生比率，csi、cmi、cli分別為第i種災(zāi)害重度、中度、輕度災(zāi)害的災(zāi)損系數(shù)；D為趙州雪梨氣象災(zāi)害災(zāi)損度。

2.3 建立生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)價(jià)模型

根據(jù)趙州雪梨生產(chǎn)管理對(duì)果品品質(zhì)影響，確定趙州雪梨果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件及其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表5)，并依據(jù)各種管理對(duì)趙州雪梨品質(zhì)影響特征，以及專家打分結(jié)果，建立趙州雪梨果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)價(jià)模型：

表 5 趙州雪梨果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

M=0.4m1+0.3m2+0.2m3+0.1m4

式中，m(i=1,2,3,4)為各種生產(chǎn)管理?xiàng)l件對(duì)果品品質(zhì)的影響分值，M為生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)價(jià)模型。

2.4 綜合評(píng)價(jià)模型

在主要物候期氣象適宜度、氣象災(zāi)害災(zāi)損度以及果園生產(chǎn)管理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，根據(jù)三者對(duì)果品品質(zhì)影響情況及專家打分結(jié)果，建立趙州雪梨果品氣候品質(zhì)認(rèn)證模型：

W=0.8(E-D)+0.2M

式中，E代表趙州雪梨主要物候期氣象適宜度，D代表趙州雪梨氣象災(zāi)害災(zāi)損度，M代表果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件得分，W表示評(píng)估得分，計(jì)算結(jié)果在(0，1)。0.90≤W≤1.0為特優(yōu)等級(jí)，0.80≤W<0.90為優(yōu)等級(jí)，W<0.80為一般等級(jí)。

2.5 模型的應(yīng)用檢驗(yàn)

將2019年謝莊區(qū)域自動(dòng)站氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)及趙縣國(guó)家自動(dòng)氣象觀測(cè)站日照、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)分別代入氣象適宜度評(píng)價(jià)模型、災(zāi)損度評(píng)價(jià)模型、生產(chǎn)管理模型表明，氣候適宜度E=1，氣象災(zāi)害災(zāi)損度D=0.005 8，生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)價(jià)指標(biāo)M=0.2，最終模型評(píng)估得分W=0.97，2019年趙州雪梨品質(zhì)模型評(píng)價(jià)結(jié)果為特優(yōu)級(jí)。對(duì)2019年成熟時(shí)期趙州雪梨可溶性固形物和單果重進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，成熟時(shí)期趙州雪梨可溶性固形物均在13.0%以上，單果重均在300 g以上，果面完整度均較好，依據(jù)趙州雪梨品質(zhì)分級(jí)指標(biāo)，抽測(cè)結(jié)果為特優(yōu)等級(jí)。2019年趙州雪梨品質(zhì)模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，均為特優(yōu)等級(jí)，因此認(rèn)為，認(rèn)證模型具有較高客觀性，可投入氣候品質(zhì)認(rèn)證工作。

3 討論

趙州雪梨氣候品質(zhì)評(píng)估研究是定量評(píng)估當(dāng)年氣候條件是否適宜趙州雪梨生長(zhǎng)，但是雪梨的產(chǎn)地環(huán)境及企業(yè)管理水平條件對(duì)趙州雪梨品質(zhì)的形成也至關(guān)重要，因此在定量評(píng)估氣象適宜度、氣象災(zāi)害損失度的同時(shí)，將生產(chǎn)管理?xiàng)l件納入氣候品質(zhì)評(píng)估模型中。趙州雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù)僅包括可溶性固形物、單果重2個(gè)要素，符合河北地方標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)雪花梨》中對(duì)于趙州雪梨分級(jí)的要求，但是評(píng)價(jià)指標(biāo)還不全面，因此，未來(lái)應(yīng)深入挖掘趙州雪梨維生素C含量、可滴定酸、硬度等更多理化品質(zhì)，建立定量評(píng)估模型。氣象適宜度模型采用趙縣林業(yè)局提供的1990—2018年趙州雪梨品質(zhì)數(shù)據(jù)，是全部趙州雪梨適宜種植基地的平均值，且數(shù)據(jù)與2019年模型應(yīng)用驗(yàn)證的冀華星趙州雪梨之間存在誤差，雖與富硒帶趙州雪梨對(duì)比進(jìn)行調(diào)整，但尚不能完全代表冀華星種植基地，仍需完善模型。

4 結(jié)論