陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型構建

劉 璐，屈振江，張 勇，李艷莉

(陜西省經濟作物氣象服務臺，西安 710014)

陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型構建

劉 璐，屈振江，張 勇，李艷莉

(陜西省經濟作物氣象服務臺，西安 710014)

氣象條件是獼猴桃品質形成的關鍵環境因子。基于獼猴桃品質調查數據和加密氣象觀測資料，綜合考慮不同物候期氣象適宜度、氣象災害損失度及生產管理條件，利用模糊函數和專家打分法，建立了分物候期氣象適宜度、主要氣象災害災損度及生產管理措施影響度的氣候品質綜合評價模型。利用認證模型對2013年陜西10個獼猴桃(海沃德)種植園果品品質進行業務檢驗，對獼猴桃品質評價的準確率達80%，具有業務應用價值。

獼猴桃；海沃德；氣象適宜度；氣候品質；認證模型

目前，國內外圍繞氣候條件與作物品質之間的關系研究已有較多成果。Moretti等分析了高溫和高CO2濃度條件下，草莓等作物中的糖、抗氧化活性維生素C等降低[3]；房世波等研究發現隨著CO2升高，作物光合速率及蒸騰速率有上升趨勢，呼吸作用和氣孔導度下降，產量有所提高，品質將會降低[4]；在氣候品質評價模型的研究方面，金志鳳等基于氣象資料、田間試驗獲取的茶葉品質數據和茶葉生產實際，提出了影響茶葉品質的3 個氣象指標，并建立了茶葉氣候品質評價模型[5]；徐臘梅等通過建立葡萄主要生長發育期與氣象條件的關系，獲得最優影響因子，確定葡萄氣候品質認證指標體系[6]；婁偉平等通過確定茶樹芽葉生長期的氣象條件與茶樹芽葉質量、顏色、滋味的關系，建立龍井茶葉氣候品質認證指標[7]；李仁忠等通過建立茶葉氣候品質評價指數，開展茶葉氣候品質評價[8]。已有成果僅從氣候資源與作物品質的關系出發，忽略了氣象災害和生產管理措施的影響。同時，針對獼猴桃與氣候因子的關系研究尚未見相關報道。本研究以陜西主栽的海沃德品種為研究對象，利用關鍵生育期氣象適宜度指標、主要氣象災害災損率指標，并結合獼猴桃生產實際，從氣候資源、氣象災害和果園生產管理條件三方面，建立陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型，開展陜西獼猴桃果品氣候品質認證的定量化評價，為科學利用氣候資源，提高陜西獼猴桃果品品質提供技術支持。

1 資料與方法

1.1 資料來源

陜西獼猴桃種植的品種較多，其中美味獼猴桃的主導品種海沃德種植面積較大，有一定的代表性。選取周至和眉縣兩個獼猴桃集中種植區的10個果園作為研究對象。其中，品質調查數據來源于陜西省果業管理局，在10月獼猴桃成熟季節，分別利用糖量計、NaOH中和滴定法、硬度計法、微量滴定法對海沃德獼猴桃的可溶性固形物含量、可滴定酸含量、硬度、維生素C含量等要素

進行測定。氣象數據來源于陜西省氣象信息中心，包括周至縣和眉縣基本氣象站，以及距離所選果園最近的9個區域自動站的逐日平均氣溫、降水量、日照時數、平均相對濕度等數據。

1.2 研究方法

影響獼猴桃品質形成的環境因子較為復雜，其中氣候資源和氣象災害是影響果品氣候品質的主要因素，而受生產管理水平影響的果樹樹勢對外界氣候資源和氣象災害發揮著內在的“放大或縮小”的調節作用[9]。選定獼猴桃主要物候期氣象適宜度、主要氣象災害損失度和果品企業對獼猴桃果樹的生產管理條件三要素，利用隸屬函數和專家打分結果，定量計算或確定各因子分值及權重，并應用加權指數求和方法，構建陜西獼猴桃氣候品質認證模型。其中分物候期的氣象適宜度模型構建采用隸屬函數和專家打分法。通過隸屬函數計算主要物候期適宜度因子數值，可提高評價模型的科學性與客觀性；專家打分共進行三輪，征詢專家涵蓋林果業省級技術指導和管理部門、一線農技人員、種植農民專家共35人，各項因子和指標權重均取各專家打分平均值。此外，氣象災害評價采用災損度模型，借用氣象災害評估理論，利用各災害不同等級災情實際發生比率與災損系數的乘積的和來表示。

2 評價模型的構建

2.1 分物候期適宜度評價模型

氣象因子的選取及指標的確定根據海沃德獼猴桃各主要物候期對氣象條件的敏感性以及其生物學特性[1,10-14]，選取傷流期、芽膨大期、展葉期、開花期、果實膨大期和成熟期為主要物候期，確定各物候期期間日平均氣溫、總降水量、總日照時數和日平均相對濕度作為各物候期影響果品品質的主要氣象因子，并結合各物候期生物學特性、氣象災害指標等因素，建立獼猴桃主要物候期適宜度指標庫(見表1)。

本研究混合感染病例中，絕大部分是MP與其他病原體混合感染，MP＋INFB、MP＋PINF、MP＋INFA＋INFB是主要的混合感染類型，本研究的混合感染陽性率4．58%低于鄭州市的陽性率7．4%［1］。非典型病原體混合感染國內僅有零星的報道，全面診斷對及時準確用藥意義非常大，應受到足夠重視。

指標權重及建立模型設定隸屬函數為線性關系，并綜合上述指標體系，建立獼猴桃主要物候期的氣象生長適宜度隸屬函數[15]，以獼猴桃傷流期為例。

表1 陜西海沃德獼猴桃主要物候期適宜度氣象指標庫

(1)

(2)

(3)

(4)

隸屬函數模型中，It代表平均氣溫；Ir代表降水量；Is代表日照時數；Iu代表相對濕度。同時，根據專家打分結果，確定海沃德獼猴桃主要物候期氣象適宜度預報因子權重集

(5)

建立各物候期適宜度評價模型，并在各物候期適宜度評價模型的基礎上，結合專家打分結果，建立獼猴桃氣象適宜度評價模型。

(6)

E=0.1e1+0.1e2+0.1e3+

0.2e4+0.3e5+0.2e6。

(7)

公式(6)和(7)中，ei為第i個物候期氣象適宜度評價值(i=1，2，…，6)，其值越大，則該物候期氣象適宜度越高；μi(xj)為第i個物候期的第j個氣象條件因子隸屬度(j=1,2，3，4)，αij為該因子的權重，0<αij<1，E為獼猴桃氣象適宜度。

2.2 分災種災損度評價模型

根據氣象災害對海沃德獼猴桃品質影響特征、種植區氣象災害背景以及種植條件[1,12]，確定越冬期(上年11月至當年2月)凍害、芽膨大期凍害、高溫日灼及夏季干旱為主要氣象災害。利用陜西海沃德獼猴桃主要氣象災害風險區劃指標，得到各氣象災害指標及災損系數[16-17](表2)。

導致獼猴桃災損的氣象災害損失度，主要表現為該種類氣象災害各等級災害的發生次數和危害強度，因而可用其發生比率和災損系數來表征。根據多年氣象服務積累的經驗，及專家打分結果，建立獼猴桃氣象災害災損度評價模型

Di=dsicsi+dmicmi+dlicli,

(8)

D=0.1D1+0.2D2+0.4D3+0.3D4。

(9)

式中,i為災害編號(i=1，2，3，4)，Di為第i種災害的災損度，用于表示氣象災害災損度的大小，其值越大，則該氣象災害損失程度越大；dsi、dmi、dli分別為第i種災害重度、中度、輕度氣象災害的發生比率，csi、cmi、cli分別為第i種災害重度、中度、輕度災害的災損系數；D為一年的獼猴桃氣象災害災損度。

表2 陜西海沃德獼猴桃主要氣象災害指標及其災損系數

2.3 生產管理條件評價模型

根據獼猴桃生產管理對果品品質影響[18]，確定獼猴桃果品企業生產管理條件及其評分標準(表3)，并依據各種管理對獼猴桃品質影響特征，以及專家打分結果，建立獼猴桃果品企業生產管理條件評價模型

M=0.40m1+0.30m2+0.20m3+0.10m4。

(10)

表3 獼猴桃果品企業生產管理條件評分標準

2.4 綜合評價模型構建

在主要物候期氣象適宜度、氣象災害災損度以及果園生產管理條件的基礎上，根據三者對果品品質影響情況及專家打分結果，建立陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型

W=0.8(E-D)+0.2M。

(11)

其中，E代表獼猴桃主要物候期氣象適宜度，D代表獼猴桃氣象災害災損度，M代表果品企業生產管理條件得分。W表示認證得分，計算結果應在(0，1)之間。W≥0.85為“特優”等級，0.70≤W<0.85為“優”等級，W<0.70不評分。

3 認證模型的業務應用與檢驗

利用2013年陜西省果業管理局對某獼猴桃企業在周至和眉縣的10個海沃德種植園果品品質抽測結果，以及距離各種植園最近的區域氣象站數據，對構建的陜西獼猴桃氣候品質認證評價模型進行應用與檢驗(表4)。結果發現，認證模型評分結果排序與陜西省果業管理局品質排序基本一致，準確率達80%，說明該認證模型具有較高客觀性，可投入氣候品質認證工作。

表4 利用認證模型對2013年陜西10個海沃德種植園果品品質的檢驗結果

4 結論與討論

(1)針對目前陜西省獼猴桃果品氣候品質認證的技術空白，以海沃德品種為例，建立了包含傷流期、芽膨大期、展葉期、開花期、果實膨大期和成熟期共6個物候期氣象適宜度，越冬期凍害、芽膨大期凍害、高溫日灼和夏季干旱4種氣象災害災損度，以及產地環境、生產技術規范、質量安全技術規范和品質抽查結果共4個生產管理條件在內的共14個因子的陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型。經檢驗，該認證模型對陜西海沃德獼猴桃品質評價的準確率達80%，具有業務應用價值。

(2)構建的果品氣候品質認證模型，由主要物候期氣象適宜度、主要氣象災害損失度，以及果品企業生產管理條件三方面組成，對比目前國內以評價氣候資源為主的認證技術，該模型不僅分物候期評價了不同階段氣候資源對品質形成的作用與貢獻，同時增加了氣象災害和生產管理水平對品質的影響，在客觀反映果品生產實際對品質的影響方面有所提高。

(3)因為缺乏長時間序列的海沃德果品品質數據，未將果品品質與氣象要素的關系納入認證模型中，后期還需大量積累果品品質數據，開展果品品質與氣象條件和氣象災害的相關性研究，以進一步提高認證技術的科學性，發揮好果品氣候品質認證工作對提高果品市場競爭力的促進作用。

[1] 王景紅,李艷莉,劉璐,等.果樹氣象服務基礎[M].北京:氣象出版社,2010：137,142-145.

[2] 張向榮,何可杰,雷雯,等.獼猴桃果品氣候品質認證技術研究[J].陜西農業科學,2015,61(10)：65-68.

[3] Moretti C L, Mattos L M, Calbo A G, et al.Climate changesand potential impacts on postharvest quality of fruit andvegetable crops: A review[J]. Food Research International，2010，43(7)：1824-1832.

[4] 房世波,沈斌,譚凱炎，等.大氣[CO2]和溫度升高

對農作物生理及生產的影響[J].中國生態農業學報,2010,18(5)：1116-1124.

[5] 金志鳳,王治海,姚益平,等.浙江省茶葉氣候品質等級評價[J].生態學雜志,2015,34(5)：1456-1463.

[6] 徐臘梅,楊舉芳.葡萄氣候品質認證指標體系探討[J].新疆農墾科技,2015(9)：14-15.

[7] 婁偉平,吳利紅,孫科,等.春季龍井茶葉氣候品質認證[J].氣象科技,2014,42(5)：945-950.

[8] 李仁忠,王治海,金志鳳,等.浙江省農產品氣候品質認證服務淺析[J].浙江氣象,2015,36(4)：23-25,43.

[9] 王西銳,李永武,王俊峰.海沃德獼猴桃生長結果特性及關鍵栽培技術[J].果樹實用技術與信息,2013(2)：15-17.

[10] 陳緒中,李麗,王圣梅,等. 4個獼猴桃新品種生物學特性的觀察比較[J].安徽農業大學學報, 2007,34(1)：117-119.

[11] 傅隆生,宋思哲,邵玉玲,等.基于主成分分析和聚類分析的海沃德獼猴桃品質指標綜合評價[J].食品科學,2014,35(19)：6-10.

[12] 李華龍,趙西社,朱海利,等.陜西黃土高原果業氣候生態條件研究及應用[M]. 北京：氣象出版社,2010：139-145.

[13] 呂娟莉,葛天偉,陳小平,等.六個獼猴桃品種的生物學特性比較[J].西北園藝,2010(6)：38-39.

[14] 陜西省果樹良種苗木繁育中心.陜西省主要果樹栽培品種名錄(一)[M].西安：陜西科學技術出版社,2013.

[15] 屈振江,劉新生,王景紅,等. 陜西省林果業農用天氣預報業務系統研究[J].氣象,2012, 38(10)：1301-1306.

[16] 王景紅,梁軼,柏秦鳳,等.陜西獼猴桃高溫干旱災害風險區劃研究[J].中國農學通報,2013,29(7)：105-110.

[17] 王景紅,梁軼,柏秦鳳,等. 陜西主要果樹氣候適宜性與氣象災害風險區劃圖集[M].西安：陜西科學技術出版社,2012：134-149.

[18] 李軒,張相文,薛云飛,等.獼猴桃品質下降的原因與解決措施[J].山西果樹,2010(3)：30-32.

1006-4354(2017)04-0021-05

2016-12-23

劉璐(1981—)，女，陜西西安人，漢族，碩士，高級工程師，從事果業氣象服務技術研究。

中國氣象局氣象關鍵技術集成與應用(重點/面上)項目(CMAGJ2015M60)

S162.5

A

劉璐，屈振江，張勇，等.陜西獼猴桃果品氣候品質認證模型構建[J].陜西氣象，2017(4)：21-25.