小梁山西瓜氣候品質評價技術方法及應用

胡春麗，王婉昭，劉東明，黃 巖，高淑新，焦 敏

(1.遼寧省生態氣象和衛星遙感中心，遼寧 沈陽 110016；2.新民市氣象局，遼寧 新民 110300)

西瓜喜溫耐熱、喜光、喜濕、較耐旱、不耐澇，對土壤的適應性較廣，各種土質均可栽培，露地栽培為春播夏收，由于西瓜不耐低溫，幼苗出土期或幼苗定植期受當地晚霜的限制[1-4]。新民梁山西瓜以個大皮薄、果肉細嫩、甘美爽口、外觀亮麗、商品性好而聞名，所產優質西瓜銷往東北三省和內蒙古各大市場，其余遠銷京、津、滬等南方市場。新民作物生長季日照充沛、雨量適中、熱量條件等能夠滿足小梁山西瓜的生長，西瓜品質的年際變化與當年氣候條件關系密切。本文依據西瓜與氣候的密切關系，通過相關數據的采集收集、實地調查、試驗數據和對比分析等技術手段和方法，設置西瓜評價條件指標、建立西瓜評價模型，從而綜合評價以確定西瓜氣候品質評價等級。

近些年，氣象部門針對本地特色農產品品質評價開展了大量研究工作，已在優質茶葉、蘋果、庫爾勒香梨等作物進行了氣候品質評價[5-20]，提升了區域特色農作物的市場競爭力。但目前針對西瓜因氣象條件引起的品質優劣的定量化評價工作尚未開展[18-20]。本研究選取當年影響西瓜品質的生長期氣候資源、主要氣象災害為指標，開展了遼寧省新民小梁山西瓜氣候品質評價技術研究，并對2019年沈陽新民小梁山西瓜進行實例分析。以期為遼寧西瓜果實氣候品質評價、區域優勢氣候資源開發利用等提供技術支撐。

1 資料與方法

1.1 資料來源

小梁山西瓜種植基地位于東北遼寧省沈陽市新民市梁山鎮、盧屯鄉、姚堡鄉、柳河溝鎮4個鄉鎮。新民市位于遼河平原上，地處遼寧省中部，地理坐標為東經122°27′～123°20′，北緯41°42′～42°17′。距離縣城20 km處，距離314省道10 km。3個鄉鎮區域面積共657 km2范圍內無污染廠礦企業、空氣質量優良，交通較為便利。種植區位于東北遼寧省沈陽市新民市梁山鎮、盧屯鄉、姚堡鄉、柳河溝鎮，4個鄉鎮共同組成小梁山西瓜種植基地，地勢平坦為遼河沖積平原、西瓜種植面積1.33萬hm2。

氣象資料來自新民國家基本氣象站1981～2018年氣象觀測資料，包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數，歷年平均資料為1981～2010年平均值。2019年新民逐日氣溫、降水量、日照統計數據為新民國家氣象站觀測數據，土壤墑情數據為2019年新民農業氣象觀測站逢3、逢8土壤墑情人工監測數據。

小梁山西瓜物候資料來自遼寧省沈陽市梁山鎮長期原位觀測地段資料。新民西瓜種植采用溫室、大中棚、大拱、雙拱和單膜的種植方式。2019年小梁山西瓜生育期：3月20日下籽，4月2日嫁接，4月22日定植，4月30日團棵，5月8日伸蔓，5月18日開第1朵花，5月23日開第2朵，5月28日開第3朵，6月3日坐果，6月20日上市，為大拱棚種植方式。

1.2 評價方法

本研究對小梁山西瓜氣候品質進行4個等級劃分，規定為特優、優、良、一般。氣候條件是西瓜果實品質形成的基礎，綜合考慮影響果品生產和品質的生態適宜性及生育期氣候影響因素，對不同影響因子給予相應的權重。評價得分計算見式(1)。

p=x1-x2

(1)

式(1)中x1代表當年果品生長的氣候條件評分，x2代表當年氣象災害評分。p代表評價最終評分，p≥90分為“特優”等級，80分≤p<90分為“優”等級，70分≤p<80分為“良”等級，p<70分為“一般”等級，p值在70分以下不對其氣候品質等級進行評價。

1.2.1 氣象條件評判 建立西瓜氣候因子最適宜、適宜、較適宜評價指標，并分別給予1.0、0.8、0.6的評分權重，低于較適宜下限的評分為0，例如，幼苗時期因在設施棚內，設定平均氣溫(℃)在接近歷史平均值最適宜，在歷史平均值1 ℃區間內適宜，在2 ℃區間內較適宜。用同樣方法，可以得到其他氣候因子評價指標。西瓜氣候品質評價綜合評分計算見公式(2)。

(2)

式(2)中x1為西瓜氣候品質綜合評分，i為氣候因子個數，k為某氣候因子內發育期個數，a為某一發育期評分權重(1.0、0.8、0.6)，cjk為某一發育期二級評分值。

將影響西瓜的氣候因子氣溫、土壤相對濕度(空氣相對濕度)、日較差作為評價因子，整個生育期分為幼苗時期、伸蔓時期、開花時期、果實結果時期4個生育時期，每個評價因子又按照不同發育期共13個因子分別評分。其中，氣溫、土壤相對濕度(空氣相對濕度)各占20分、日較差占20分、日照時數占20分，按百分制評分，西瓜氣候品質評價得分標準見表1。

1.2.2 氣象災害評判 小梁山西瓜全生育階段主要氣象災害為寒潮、大風、暴雨、干旱等，對小梁山西瓜品質影響明顯的主要農業氣象災害為低溫冷害、洪澇、大風、冰雹和連陰雨，低溫冷害、洪澇、連陰雨在氣象條件評價模型進行評價，確定大風、冰雹作為氣象災害主要影響因子。根據遼寧省農作物種植農業氣象專家打分，建立不同氣象災害氣象條件評分標準(表2、表3)，評分公式見式(3)。

表2 西瓜氣象災害評分標準

表3 西瓜主要氣象災害指標

x2=0.73β3+0.34β4

(3)

式(3)中，x2為氣候災害評分，β3、β4分別為冰雹、大風。

2 結果與分析

遼寧省新民市屬于溫帶半濕潤區內,種植梁山西瓜生產歷史悠久，這里土壤可分為草甸土、水稻土、棕壤土、沼澤土、風沙土等5類，以草甸土為主，日照充足，水質好，具有發展優質西瓜的自然條件。無霜期達到160 d，初霜日平均出現在10月7日，最早在9月16日，最遲為10月16日。終霜日平均出現在4月22日，最早在3月24日，最遲為5月16日。4～9月平均氣溫為19.3 ℃，平均降水量為507.3 mm，平均日照時數為2562.8 h，日平均氣溫穩定通過10 ℃在4月10日，終日在10月3日。在西瓜生長發育過程中，土壤、水源、周邊環境、企業生產管理等因子是相對穩定的，而氣象條件是動態的。因此，當年西瓜產量、品質優劣與氣象條件利弊息息相關，也可以說是西瓜產量、品質形成重要的考量指標。氣候評價是根據各生育期內溫、光、水氣象因子的適宜和匹配程度對西瓜生長關鍵期小氣候條件進行整體評價。

2.1 氣候條件評分

當溫度達到5～40 ℃，西瓜的生長環境最佳，低于10 ℃則停止生長。新民西瓜幼苗期生長在大棚里，幼苗期棚外平均氣溫為9.9 ℃，較常年偏高0.5 ℃；伸蔓期棚外溫度為19.5 ℃，較常年偏高3.1 ℃；開花期溫度為20.1 ℃，較常年偏高1.2 ℃；果實發育期溫度為20.6 ℃，較常年偏低0.6 ℃。西瓜根系發育良好，具有較強的吸水和抗旱能力，一般來說，耐旱不耐澇，苗期土壤濕度65%～70%，對根系生長有利，但在果實期需水量更為敏感，土壤濕度為75%～80%。在西瓜的主要生育期淺層土壤墑情基本維持在60%～80%,5月下旬土壤墑情飽和。6月1日～6月20日平均空氣濕度為73%。西瓜成熟期日較差大，為8～10 ℃，西瓜增重快，產量高，有利于糖分積累，果味甘甜爽口。新民西瓜果實膨大期平均日較差為9.5 ℃，利于糖分的積累。西瓜對光照條件要求較高。苗期光照充足，植株生長健壯，節間短，葉片厚實，葉色濃綠。西瓜靠昆蟲授花粉，昆蟲自然授粉，開花期間遇陰雨天氣，影響正常授粉，結果少，果實膨大期和成熟期日照不足，發育慢，含糖低。新民西瓜苗期日照時數偏多8.8 h，伸蔓期偏多5.9 h，開花期日照時數接近常年，果實膨大期日照時數偏少36 h，基本能滿足西瓜生長對日照的需求。

根據2019年3月20日～6月20日西瓜生長發育氣候實況，結合西瓜氣候品質評價等級劃分(表4)和西瓜氣候品質指標，給出2019年梁山西瓜氣候品質得分81.8分。

表4 2019年梁山西瓜氣候品質評價得分

2.2 氣象災害評分

西瓜種子發芽的下限溫度是12 ℃，營養生長階段氣溫10 ℃停止生長，5 ℃即受凍害影響，根毛發生的最低溫度為13～14 ℃，在連陰雨天，日照不足的情況下，西瓜植株葉色變淡，葉片黃化，莖節間長而細，組織結構松軟，容易感病，花期光照不足，植株出現徒長，不易坐果，膨大期光照不足則出現果實發育不良，果形不整齊，皮厚空心，甜度顯著下降。西瓜具有耐旱不耐澇的特征，要求空氣干燥，土壤墑情適宜，多雨、冰雹、大風等天氣條件，西瓜易發生病蟲害，西瓜不易坐果，果實膨大受阻，生成小瓜、病瓜、畸形瓜和裂瓜，甚至絕收，不利的天氣條件對西瓜品質和產量的形成具有重要影響。

2019年終霜日期較常年略偏晚，在沈陽新民逐日0 cm地面溫度時間演變見圖1，苗期出現短暫低溫，通過熏煙加溫、簡易火爐等加溫方式，低溫未對西瓜造成影響。西瓜全生育期最大日降水量為40 mm,未發生對西瓜品質不利影響的干旱、洪澇(圖2)。未發生連續陰雨寡照天氣，發育期平均風速3.9 m/s，未出現明顯大風天氣。氣象條件雖不利于病蟲害發生，氣象災害評分為0分。

總體來講，2019年新民梁山鎮西瓜主要生育期內(2019年3月20日～6月20日)平均氣溫為14.9 ℃，較常年偏高0.7 ℃；總降水量為173.3 mm，較常年偏多30%；日照時數為753.3 h，較常年偏少5.7 h。苗期未出現低溫冷害事件，開花期未出現連陰雨，未出現影響和危害西瓜的開花、授粉和受精的不利天氣。綜合西瓜各發育階段氣象影響因子評價結果，同時考慮農業氣象災害對西瓜品質的影響，根據西瓜氣候品質評價模型，判定2019年沈陽新民氣候品質評價得分為81.8分，為“優”等級。

3 結論與討論

(1)針對目前遼寧省西瓜氣候品質評價技術空白，以東北最大西瓜生產基地生產的小梁山西瓜為例，建立了包括氣溫、日照時數、日較差、土壤相對濕度(空氣相對濕度)在西瓜苗期、伸蔓期、開花期、成熟期評價指數，冰雹、大風2種氣象災害災損度，共15個因子的遼寧省沈陽市新民小梁山西瓜氣候品質評價模型。該模型不僅分不同發育期評價了氣候資源對西瓜品質的影響，同時將氣象災害納入模型中，模型客觀地反映了氣象條件對西瓜品質的影響。

(2)西瓜氣候品質評價結果劃分為特優、優、良好、一般4個等級，經實踐檢驗，等級劃分符合遼寧西瓜生產實際，對于果農提高果品的商品價值，具有重要意義。經評判，2019年遼寧省沈陽市新民小梁山西瓜氣候品質評價得分為81.8分，為“優”等級。

(3)因缺乏西瓜品質歷史數據，尚未建立西瓜品質與氣象要素的定量化關系，后續將收集整理西瓜品質歷史數據，建立品質與各發育期氣象要素定量化評估模型，從而提高西瓜氣候品質評價的科學性。