氣象因子對油茶油酸含量的影響分析及模型構建

彭嘉棟　廖玉芳　蔣元華　黃超

摘要：利用2012—2017年湖南省不同縣市多塊油茶（Camellia oleifera）樣地的油酸含量資料和同時段鄰近氣象站資料構建的油茶生長或處理期各階段氣象指標，采用主成分分析的方法分析不同階段氣象指標對油茶油酸含量的影響，并基于此建立油酸含量預測模型。結果表明，采摘當年、果實膨大高峰期、油脂轉化和積累高峰期的氣象因子對于油酸含量有重要影響，降水類指標特別是降水量和最長連續降水日數是影響油茶油酸含量最重要的氣象因子，利用氣象因子構建的油茶油酸含量預測模型精度較高，具有一定的適用性。

關鍵詞：氣象因子;油茶（Camellia oleifera）;油酸含量;預測模型

中圖分類號：P468.0+21;S794.4? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）02-0040-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.009? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Influence analysis of meteorological factors on oleic acid of

Camellia oleifera and model construction

PENG Jia-dong，LIAO Yu-fang，JIANG Yuan-hua，HUANG Chao

（Climate Center of Hunan Province，Changsha 410118，China）

Abstract： Based on the collection and processing of the oleic acid data from multiple Camellia oleifera sample plots in different county of Hunan province during 2012—2017 and the meteorological indices for each stage of growth and treatment of Camellia oleifera which computed by the nearby meteorological observation stations data during the same period， the method of principal component analysis had been used to research the impacts of the meteorological factors in different stages on content of oleic acid for Camellia oleifera， and a forecasting model were constructed based on above meteorological factors. The results showed that the effects of meteorological factors for the whole year of fruit picking， oil transformation and accumulation peak period， fruit enlargement peak period on oleic acid content were more significant than other periods， and the precipitation indexes， especially the precipitation and the longest continuous precipitation days were the key factors which affecting oleic acid. The oleic acid forecasting model constructed base on those factors had a relative high accuracy and had certain applicability.

Key words： meteorological factors; Camellia oleifera; oleic acid; forecasting model

油茶（Camellia oleifera）是中國特有的高檔木本食用油料植物[1]，主要分布在長江流域及其以南的14個省份，油茶子每年產量為1.8×106 t左右，其中湖南省油茶種植面積、茶油產量和產值均居全國首位。

與所有露天栽培的作物一樣，氣象因子對油茶有重要影響。近年來，國內學者相繼開展了油茶生長與氣象因子關系的研究，如分析不同地區油茶種植的氣候條件及主要氣象災害[2，3]，分析油茶產量和經濟性狀與氣象因子之間的關聯[4-6]，開展不同地區油茶種植氣候適宜性區劃的相關研究[7-9]等。油酸是單不飽和脂肪酸，對心腦血管健康有益，因此油酸含量是茶油最重要的品質參數之一，以往研究主要是基于不同外界生態因子、儲藏條件等開展其與油茶品質的關聯分析[10-12]，氣象因子與油酸含量的關聯研究幾乎是空白。本研究采用數理統計方法，在全國油茶最大產區湖南省開展不同階段氣象因子對油茶油酸含量的影響分析并構建模型，可為油茶生產充分合理利用氣候資源，提升經濟效益提供科技支撐，并為其他油茶產區相關研究提供參考。

1? 資料與方法

1.1? 資料來源及處理

油酸含量資料來源于湖南省林業科學院提供的2012—2017年湖南省境內不同縣市區多塊油茶樣地的油酸含量數據，共計36個樣本。氣象資料來源于距離油茶樣地最近的各縣市區國家地面氣象觀測站同時段的逐日氣象資料。

將與油酸含量有關的油茶生長或處理期（統稱為品質形成期）分為6個階段，即果實第一次膨大期、果實膨大高峰期、油脂轉化和積累高峰期、果實成熟期、果實處理期及采摘當年，上述階段涵蓋了油茶主要生長發育和果實處理期以及全年的總體狀況，其中前4個階段均另包含一個關鍵時段，累計10個階段的時間跨度及代碼見表1。將氣象因子按照表1的不同階段統計成如表2所示的各類氣象指標，不同階段的氣象指標統一用指標名+階段代碼表示，如果實第一次膨大期關鍵期的平均最低氣溫用tnmean_3表示。

1.2? 研究方法

采用主成分分析法分析氣象因子與油茶油酸含量的關系，采用逐步回歸和多元回歸方法建立油茶油酸含量氣象預測模型，采用SPSS軟件分析[13]。

2? 結果與分析

2.1? 不同物候期氣象指標與油酸含量的主成分分析

將2012—2017年湖南省各縣市共計36個樣本油茶油酸含量數據與對應的油茶品質形成期各階段的氣象指標進行主成分分析，得出第十主成分的油酸含量載荷絕對值最大（載荷值0.427），其次為第七主成分（載荷值0.379），其余主成分的油酸含量載荷絕對值均小于0.3。基于油酸含量和氣象因子載荷值的量級，選擇上述兩個油酸含量載荷絕對值≥0.3的主成分，同時提取這些主成分當中載荷絕對值≥0.3的氣象因子，分析油茶品質形成期各階段氣象因子的最大（最小）載荷值（圖1）及滿足條件的因子數量（圖2），當某一階段有關鍵期時，只提取該階段全時段或關鍵期中載荷絕對值最大的因子以及滿足條件因子數量的最大值。從圖1可以看出，各階段中以采摘當年的年降水量載荷絕對值最大（載荷值0.764，與油酸含量呈正相關），其次為果實膨大高峰期的最長連續降水日數（載荷值0.667）以及油脂轉化和積累高峰期的降水量（載荷值0.554），果實第一次膨大期、果實成熟期和處理期的氣象因子最大載荷絕對值均明顯小于上述3個階段。油脂轉換和積累高峰期滿足條件（載荷絕對值≥0.3）的氣象因子最多（12個），其中降水類指標因子有6個，占比50.0%;其次為果實膨大高峰期（8個），其中降水類指標5個，占比62.5%;再次為采摘當年（6個），其中降水類指標5個，占比83.3%;其余階段滿足條件指標數量遠小于上述3個階段（圖2）。

油茶品質形成期各階段載荷絕對值排名前五的氣象因子見表3，采摘當年排名前五的因子中有2個載荷絕對值≥0.7，1個在0.5～0.6，排名前五的因子中降水類指標有4個，占比80.0%;果實膨大高峰期排名前五的指標中有1個載荷絕對值≥0.6，2個在0.5～0.6，排名前五的因子中降水類指標有3個，占比60.0%;油脂轉化和積累高峰期排名前五的指標中有1個在0.5～0.6，排名前五的因子中降水類指標有4個，占比80.0%;果實第一次膨大期、果實成熟期和處理期排名前五的指標載荷絕對值明顯小于上述3個階段。

綜上所述，根據滿足條件因子數量及其載荷絕對值排位情況可以得出，采摘當年、果實膨大高峰期、油脂轉化和積累高峰期的氣象因子對于油酸含量有重要影響，降水類指標特別是降水量和最長連續降水日數是影響油茶油酸含量最重要的氣象因子。

2.2? 油茶油酸含量模型構建

根據油茶油酸含量數據與對應的油茶品質形成期各階段的氣象指標進行主成分分析，選擇油茶品質形成期各階段氣象因子載荷絕對值排名前五的氣象因子，共計23個，利用逐步回歸的方法建立模型一;選擇各階段氣象因子載荷絕對值第一名的氣象因子（圖1、表3），利用多元回歸的方法建立模型二，擬合結果見圖3。

逐步回歸進入標準為F1=3.84，剔除標準F2=2.71。剔除了15個因子，8個入選因子的影響分別為果實成熟期的累積日照時數、果實第一次膨大期≥10 mm的降水日數、果實第一次膨大期關鍵期≥25 mm的降水日數、果實膨大高峰期≥25 mm的降水日數、果實第一次膨大期累積降水日數、果實膨大高峰期最長連續降水日數、果實膨大高峰期累積降水日數、油脂轉化和積累高峰期≥50 mm的降水日數，逐步回歸方程為：

y=86.693+0.091×suaccu_8+1.364×rda010_2-2.771×rda025_3-1.758×rda025_4-1.06×rdaccu_2+0.692×rdcont_4+0.026×rdaccu_4-1.151×rda050_6 （1）

而多元回歸的方程為：

y=57.025-0.516×rdcont_2+0.43×rdcont_4+0.06×rncont_10+0.01×rraccu_1-0.016×rraccu_6+0.077×suaccu_8? （2）

從擬合效果來看，逐步回歸和多元回歸兩種方法均能較好地模擬出油酸含量的波動狀況，復相關系數分別達到0.840和0.561，平均絕對誤差分別為1.81%和2.97%，平均相對誤差分別為2.3%和3.8%（圖3）。總體來看，逐步回歸的擬合結果要好于多元回歸，模型可用于無油酸含量資料或資料不全地區歷史序列的擬合構建，并可基于該模型開展油茶油酸含量中短期預報或結合氣候趨勢預測開展下一年油茶油酸含量的預估。

3? 小結與討論

1）湖南省油茶油酸含量與氣象因子密切相關，油茶不同生長階段的不同氣象因子對油茶油酸含量的影響不同。

2）采摘當年、果實膨大高峰期、油脂轉化和積累高峰期的氣象因子對于油酸含量有重要影響，降水類指標特別是降水量和最長連續降水日數是影響油茶油酸含量最重要的氣象因子。

3）利用逐步回歸和多元回歸的方法能夠較好地利用氣象因子模擬出油酸含量的波動狀況，模型具有一定的適用性，逐步回歸的模擬效果要好于多元回歸。

參考文獻：

[1] 莊瑞林.中國油茶[M].北京：中國林業出版社，2008.

[2] 許光耀，馮蘇珍.德化縣油茶種植的氣候條件分析[J].林業與技術，2015，33（3）：158-159.

[3] 李青建，王? 勃，江聲榮，等.平塘縣種植油茶的氣候條件及主要氣象災害[J].現代農業科技，2010（15）：337.

[4] 彭嘉棟，蔣元華，廖玉芳，等.氣象因子對湖南油茶產量的影響及其產量模型構建[J].氣象與環境學報，2016，32（3）：89-94.

[5] 左繼林，徐林初，李? 江，等.贛無1油茶優良無性系經濟性狀與氣象因子的典型相關分析[J].中南林業科技大學學報，2010， 30（7）：43-49，69.

[6] 喬迺妮，吳超廣，樊紅科.常德丘陵地區湘林22號油茶生長及果實經濟性狀與氣象因子的關系[J].西北林學院學報，2013，28（5）：120-123，148.

[7] 吳明作，王翠云，陳景玲，等.河南省油茶氣候適宜性研究[J].河南科學，2007，25（2）：251-254.

[8] 劉永裕，劉? 梅，米浦強，等.紅花大果油茶種植氣候區劃—GIS技術在柳州紅花大果油茶種植氣候區劃中的應用[J].安徽農業科學，2009，37（24）：11818-11820.

[9] 胡? 超，于? 靜，王瑞文.基于GIS的湖北省油茶良種基地空間布局研究[J].林業調查規劃，2013，38（4）：21-27.

[10] 李大明，劉厚培.外界生態因子對油茶品質影響的研究[J].林業科學，1990，26（5）：389-395.

[11] 周? 楊，徐? 俐，王凱燕，等.不同貯藏條件下油茶籽品質及生理活性[J].食品科學，2011，32（24）：291-295.

[12] 張乃燕，黃開順，覃? 毓，等.主要地理氣候因子對油茶籽油脂肪酸組成的影響[J].中國油脂，2013，38（11）：78-80.

[13] 魏風英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999.18-20，106-113，214-220.

收稿日期：2019-03-05

基金項目：湖南省科技重大專項（2018NK1030）

作者簡介：彭嘉棟（1984-），男，江西萍鄉人，高級工程師，碩士，主要從事氣候和氣候變化影響評估研究，（電話）15974137104（電子信箱）

14865976@qq.com;通信作者，廖玉芳，（電子信箱）lyf_13975681873@163.com。